目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 高壓直流電纜輸電 1
1.1.1 高壓直流輸電工程發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.2 高壓直流電纜輸電工程 2
1.2 高壓直流電纜系統(tǒng) 3
1.2.1 高壓直流電纜本體 3
1.2.2 高壓直流電纜附件 4
1.3 高壓直流電纜附件絕緣空間電荷研究 7
1.3.1 硅橡膠空間電荷特性及其調(diào)控方法 8
1.3.2 乙丙橡膠空間電荷特性及其調(diào)控方法 10
1.3.3 高壓直流電纜附件復(fù)合絕緣界面電荷研究現(xiàn)狀 10
1.4 高壓直流電纜附件絕緣電樹(shù)枝破壞特性研究 13
1.4.1 聚合物電樹(shù)枝化研究概況 14
1.4.2 電樹(shù)枝化影響因素研究現(xiàn)狀 16
1.4.3 硅橡膠電樹(shù)枝化研究現(xiàn)狀 18
1.5 聚合物絕緣老化與破壞調(diào)控方法研究現(xiàn)狀 19
1.5.1 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù) 19
1.5.2 非線性電導(dǎo)復(fù)合材料 21
1.5.3 納米復(fù)合材料 25
1.6 本書主要內(nèi)容 26
參考文獻(xiàn) 27
第2章 基于表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控的直流電纜附件空間電荷特性 41
2.1 聚合物表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控改性方法與表征 41
2.1.1 聚合物表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控改性方法 41
2.1.2 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控聚合物性能表征與分析 43
2.2 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控聚合物介電特性 49
2.2.1 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控硅橡膠復(fù)合材料介電特性 49
2.2.2 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控三元乙丙橡膠復(fù)合材料介電特性 50
2.3 基于表層分子結(jié)構(gòu)的聚合物復(fù)合材料陷阱調(diào)控 52
2.3.1 基于等溫放電電流的表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控硅橡膠陷阱分布特性 52
2.3.2 基于表面電位衰減的表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控三元乙丙橡膠陷阱的分布特性 54
2.4 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控硅橡膠復(fù)合材料空間電荷特性 60
2.4.1 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控對(duì)硅橡膠復(fù)合材料空間電荷極化過(guò)程的影響 60
2.4.2 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控對(duì)硅橡膠復(fù)合材料空間電荷去極化過(guò)程的影響 64
2.4.3 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控時(shí)間對(duì)硅橡膠載流子遷移率的影響 65
2.5 表層分子結(jié)構(gòu)改性三元乙丙橡膠界面電荷特性 67
2.5.1 （去）極化過(guò)程中表層分子結(jié)構(gòu)改性對(duì)界面電荷分布的調(diào)控 67
2.5.2 表層分子結(jié)構(gòu)改性與界面陷阱能級(jí)分布的關(guān)系 72
2.6 基于表層分子結(jié)構(gòu)改性的直流電纜附件空間及界面電荷調(diào)控機(jī)理 74
2.6.1 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控對(duì)空間電荷極化過(guò)程的影響機(jī)理分析 74
2.6.2 基于表層分子結(jié)構(gòu)改性的絕緣界面電荷調(diào)控機(jī)理 76
參考文獻(xiàn) 77
第3章 基于非線性電導(dǎo)的直流電纜附件空間電荷調(diào)控方法 79
3.1 碳化硅粒子填充硅橡膠復(fù)合材料的制備與結(jié)構(gòu)表征 79
3.1.1 碳化硅粒子填充硅橡膠復(fù)合材料的制備方法 79
3.1.2 SiC/硅橡膠復(fù)合材料的表征 80
3.2 SiC/硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性 81
3.2.1 粒子含量對(duì)SiC/硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響規(guī)律 81
3.2.2 粒子含量對(duì)SiC/硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響機(jī)理 83
3.3 SiC/硅橡膠復(fù)合材料介電特性 87
3.4 粒子含量對(duì)SiC/硅橡膠復(fù)合材料空間電荷特性的影響 88
3.4.1 極化過(guò)程粒子含量對(duì)空間電荷特性的影響 88
3.4.2 去極化過(guò)程粒子含量對(duì)空間電荷特性的影響 91
3.4.3 粒子含量對(duì)陷阱深度與載流子遷移率的影響 93
3.5 碳化硅粒子含量對(duì)SiC/硅橡膠復(fù)合材料陷阱特性的影響 95
3.5.1 粒子含量對(duì)表面電位衰減特性的影響 95
3.5.2 粒子含量對(duì)陷阱能級(jí)分布及載流子遷移率的影響 97
3.5.3 電暈電壓對(duì)表面電位衰減特性的影響 101
3.5.4 電暈電壓對(duì)陷阱能級(jí)分布及載流子遷移率的影響 103
3.6 碳化硅粒子形貌對(duì)硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響 105
3.6.1 粒子粒徑對(duì)硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響機(jī)理 106
3.6.2 粒子形貌對(duì)硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響機(jī)理 108
3.7 粒子形貌對(duì)SiC/硅橡膠復(fù)合材料空間電荷特性的影響 109
3.7.1 極化過(guò)程粒子形貌對(duì)空間電荷特性的影響 109
3.7.2 去極化過(guò)程粒子形貌對(duì)空間電荷特性的影響 111
3.8 粒子形貌對(duì)SiC/硅橡膠復(fù)合材料陷阱特性的影響 112
3.8.1 粒子形貌對(duì)表面電位衰減特性的影響 112
3.8.2 粒子形貌對(duì)陷阱能級(jí)分布及載流子遷移率的影響 114
3.9 混雜顆粒填充對(duì)硅橡膠復(fù)合材料電導(dǎo)及電荷特性影響初探 117
3.9.1 混雜顆粒填充對(duì)硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響 117
3.9.2 混雜顆粒填充對(duì)硅橡膠復(fù)合材料空間電荷特性的影響 119
參考文獻(xiàn) 121
第4章 基于非線性電導(dǎo)的直流電纜附件界面電荷調(diào)控方法 123
4.1 SiC/EPDM復(fù)合材料介電特性 123
4.2 SiC/EPDM復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性 124
4.3 SiC/EPDM復(fù)合材料表面電荷動(dòng)態(tài)特性 126
4.3.1 填充濃度對(duì)SiC/EPDM復(fù)合材料表面電荷特性的影響 126
4.3.2 電暈電壓對(duì)SiC/EPDM復(fù)合材料表面電荷特性的影響 127
4.3.3 SiC/EPDM復(fù)合材料載流子遷移率 129
4.4 SiC填充與EPDM/LDPE界面電荷特性 131
4.4.1 15kV/mm電場(chǎng)強(qiáng)度下SiC體積分?jǐn)?shù)對(duì)界面電荷分布的調(diào)控 131
4.4.2 30kV/mm電場(chǎng)強(qiáng)度下SiC體積分?jǐn)?shù)對(duì)界面電荷分布的調(diào)控 134
4.4.3 SiC摻雜與EPDM/LDPE界面陷阱能級(jí)分布的關(guān)系 136
4.4.4 基于非線性電導(dǎo)的EPDM/LDPE界面電荷調(diào)控機(jī)理 139
參考文獻(xiàn) 139
第5章 納米炭黑摻雜的EPDM/LDPE界面電荷調(diào)控方法 141
5.1 EPDM/CB納米復(fù)合材料介電特性 141
5.1.1 介電特性 141
5.1.2 電導(dǎo)電流 143
5.2 EPDM/CB納米復(fù)合材料表面電荷動(dòng)態(tài)特性 143
5.2.1 CB摻雜濃度對(duì)EPDM/CB納米復(fù)合材料表面電荷特性的影響 143
5.2.2 EPDM/CB納米復(fù)合材料載流子遷移率 144
5.2.3 EPDM/CB納米復(fù)合材料陷阱能級(jí)分布 145
5.3 納米炭黑摻雜與EPDM/LDPE界面電荷特性 146
5.3.1 極化過(guò)程納米炭黑摻雜對(duì)界面電荷分布的調(diào)控 146
5.3.2 去極化過(guò)程納米炭黑摻雜對(duì)界面電荷分布的調(diào)控 149
5.3.3 納米炭黑摻雜與EPDM/LDPE界面陷阱能級(jí)分布的關(guān)系 151
5.3.4 基于納米炭黑摻雜的EPDM/LDPE界面電荷調(diào)控機(jī)理 152
參考文獻(xiàn) 152
第6章 高壓直流電纜附件絕緣界面電荷調(diào)控的數(shù)值模擬 154
6.1 雙層介質(zhì)雙極性電荷輸運(yùn)模型 154
6.1.1 電介質(zhì)雙極性電荷輸運(yùn)機(jī)理 154
6.1.2 電子/空穴在雙層介質(zhì)內(nèi)部的輸運(yùn)模型 155
6.2 基于雙極性電荷輸運(yùn)模型的雙層介質(zhì)空間電荷分布數(shù)值模擬 158
6.2.1 電場(chǎng)強(qiáng)度的影響 158
6.2.2 表面態(tài)的影響 159
6.2.3 界面勢(shì)壘的影響 161
6.2.4 載流子遷移率的影響 162
6.3 數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比和討論 163
6.4 界面電荷對(duì)高壓直流電纜附件絕緣電場(chǎng)分布的影響 164
參考文獻(xiàn) 164
第7章 脈沖電壓對(duì)直流電纜附件電樹(shù)枝生長(zhǎng)特性的影響 166
7.1 直流電纜電樹(shù)枝老化工程背景 166
7.1.1 電纜附件故障概況 166
7.1.2 硅橡膠電樹(shù)枝化研究現(xiàn)狀 167
7.2 脈沖幅值對(duì)電樹(shù)枝生長(zhǎng)特性的影響 168
7.2.1 脈沖幅值對(duì)電樹(shù)枝起始形態(tài)的影響 168
7.2.2 脈沖幅值對(duì)電樹(shù)枝生長(zhǎng)過(guò)程的影響 169
7.3 脈沖頻率對(duì)電樹(shù)枝生長(zhǎng)特性的影響 171
7.3.1 脈沖頻率對(duì)起始電壓的影響 171
7.3.2 脈沖頻率對(duì)電樹(shù)枝起始形態(tài)的影響 172
7.3.3 脈沖頻率對(duì)電樹(shù)枝累積損傷的影響 173
7.4 脈沖極性對(duì)電樹(shù)枝生長(zhǎng)特性的影響 176
7.5 脈沖電壓對(duì)電樹(shù)枝擊穿特性的影響 177
7.6 磁場(chǎng)對(duì)電樹(shù)枝起始概率的影響 179
7.7 磁通密度對(duì)電樹(shù)枝生長(zhǎng)特性的影響 182
7.7.1 脈沖電壓下磁通密度對(duì)電樹(shù)枝生長(zhǎng)特性的影響 182
7.7.2 交流電壓下磁通密度對(duì)電樹(shù)枝生長(zhǎng)特性的影響 184
7.8 磁場(chǎng)環(huán)境對(duì)硅橡膠中電樹(shù)枝擊穿特性的影響 186
參考文獻(xiàn) 187
第8章 溫度對(duì)硅橡膠中電樹(shù)枝老化特性的影響研究 190
8.1 高溫對(duì)硅橡膠電樹(shù)枝特性的影響 190
8.1.1 高溫對(duì)硅橡膠中電樹(shù)枝起始時(shí)間的影響 190
8.1.2 高溫對(duì)硅橡膠中電樹(shù)枝形態(tài)分布的影響 193
8.1.3 高溫對(duì)硅橡膠中電樹(shù)枝生長(zhǎng)特性的影響 194
8.1.4 高溫對(duì)硅橡膠中電樹(shù)枝分形維數(shù)的影響 196
8.1.5 高溫對(duì)硅橡膠中電樹(shù)枝占空比的影響 197
8.1.6 高溫對(duì)硅橡膠中電樹(shù)枝累積擊穿概率的影響 199
8.2 低溫對(duì)脈沖電壓下電樹(shù)枝特性的影響 201
8.2.1 低溫對(duì)脈沖電壓下電樹(shù)枝起始概率的影響 201
8.2.2 低溫對(duì)脈沖電壓下電樹(shù)枝形態(tài)的影響 202
8.2.3 低溫對(duì)脈沖電壓下電樹(shù)枝生長(zhǎng)特性的影響 203
參考文獻(xiàn) 204
第9章 硅橡膠納米復(fù)合材料電樹(shù)枝生長(zhǎng)機(jī)理及自愈現(xiàn)象研究 206
9.1 硅橡膠納米復(fù)合材料電樹(shù)枝生長(zhǎng)機(jī)理 206
9.1.1 低溫環(huán)境下硅橡膠納米復(fù)合材料電樹(shù)枝生長(zhǎng)機(jī)理 207
9.1.2 脈沖電壓下硅橡膠納米復(fù)合材料電樹(shù)枝生長(zhǎng)機(jī)理 211
9.2 電樹(shù)枝通道微觀結(jié)構(gòu)分析 213
9.3 硅橡膠電樹(shù)枝自愈現(xiàn)象分析 215
9.3.1 電樹(shù)枝自愈現(xiàn)象 215
9.3.2 電樹(shù)枝絕緣性能愈合分析 218
參考文獻(xiàn) 220