【摘 要】
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半导电屏蔽层作为高压直流电缆的重要组成部分,在高压直流输电过程中可以起到均匀电场等作用,从而减少电极向电缆绝缘层中空间电荷的注入。为进一步减少电极向绝缘层中空间电荷的注入,本文制备出了磁性复合材料电极。模拟高压直流电缆结构,探究了磁性复合材料电极对聚乙烯空间电荷注入的影响。1、探究了溶胶-凝胶法及溶胶-凝胶燃烧合成法制备锶铁氧体所需的条件,包括预煅烧温度、煅烧温度以及铁、锶化合物的用量。对比分析了
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半导电屏蔽层作为高压直流电缆的重要组成部分,在高压直流输电过程中可以起到均匀电场等作用,从而减少电极向电缆绝缘层中空间电荷的注入。为进一步减少电极向绝缘层中空间电荷的注入,本文制备出了磁性复合材料电极。模拟高压直流电缆结构,探究了磁性复合材料电极对聚乙烯空间电荷注入的影响。1、探究了溶胶-凝胶法及溶胶-凝胶燃烧合成法制备锶铁氧体所需的条件,包括预煅烧温度、煅烧温度以及铁、锶化合物的用量。对比分析了两种方法在不同Fe/Sr下所制得锶铁氧体的磁性能。结果表明:两种方法的预煅烧温度为600℃,煅烧温度为900℃,Fe/Sr小于10时可制备出单一的锶铁氧体。对比两种方法所制得锶铁氧体的磁滞回线,矫顽力和剩余磁化强度呈现不同的变化趋势,发现溶胶-凝胶燃烧合成法制备出的锶铁氧体在Fe/Sr=9、10时磁滞回线呈饱和状态,磁性能较好。2、使用炭黑（CB）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、低密度聚乙烯（LDPE）以及交联剂为原料,采用熔融共混及热压交联的方法制备出CB/EVA/LDPE半导电屏蔽层,并对其炭黑分散状况,电阻率随温度变化规律进行了探究。随后以CB/EVA/LDPE半导电屏蔽层为电极,采用电声脉冲法测试了其在不同温度不同场强下对聚乙烯空间电荷注入的影响。结果表明:CB/EVA/LDPE半导电屏蔽层中炭黑分散均匀,电阻率随温度变化呈正温度系数效应。在相同温度下,随场强升高,CB/EVA/LDPE半导电电极对聚乙烯注入的空间电荷逐渐增加,当场强过高时,显现出空间电荷限制电流现象,导致空间电荷很难再进一步注入到聚乙烯中。在相同场强不同温度下聚乙烯中空间电荷的注入量显现出不同的规律。3、采用熔融共混和热压交联的方法制备出了含不同质量分数锶铁氧体的SrFe12O19/CB/EVA/LDPE半导电屏蔽层,并对其磁性能、力学性能、电阻率随温度变化规律进行了探究。以此作为电极使用电声脉冲法和热刺激电流法探究了其磁化前后在不同场强下对聚乙烯空间电荷注入的影响。结果表明:锶铁氧体经过混炼后成功填充到了CB/EVA/LDPE基体中。少量的锶铁氧体对半导电屏蔽层的正温度系数效应呈现出抑制效果,过量的反而加剧了正温度系数效应。随锶铁氧体质量分数增加SrFe12O19/CB/EVA/LDPE半导电屏蔽层剩余磁化强度越来越大,矫顽力变化不大,拉伸强度和断裂伸长率均呈现出先增大后减小的趋势。相比较于未磁化的SrFe12O19/CB/EVA/LDPE复合材料电极,磁性SrFe12O19/CB/EVA/LDPE复合材料电极具有更好的抑制空间电荷效果。且随着锶铁氧体含量的提高,空间电荷抑制效果越明显。
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