低密度聚乙烯蒙脱土纳米复合材料电树枝老化特性研究-电气工程专业论文.docxVIP

重庆大学硕士学位论文中文摘要 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 I I 摘 要 低密度聚乙烯以其优良的介电和耐热性能被广泛应用于高压与超高压电力电 缆中。随着电网电压等级的提高，电缆的电树枝老化问题愈显突出。低密度聚乙 烯是电力电缆的主要绝缘材料，电树枝生长特性分析是评估其绝缘性能的重要方 法之一。因此，本文制备出低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料，基于针板电极模 型设计出电树枝生长及实时观测系统，对比分析了改性前后低密度聚乙烯电树枝 引发及生长特性。主要从以下几个方面进行了具体研究： 采用熔融插层复合法制备出低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料。通过 XRD、 TEM 对蒙脱土在聚乙烯基体中的分散行为及复合材料的微观结构进行表征，分析 并讨论了蒙脱土在基体中的分散效果。对改性前后低密度聚乙烯热性能、力学性 能及电击穿性能进行了研究，结果表明：低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料耐热 性能、冲击强度及介电强度均有提高。 选用冰水、空气和硅油 3 种不同介质对聚乙烯进行淬火处理，并对其进行电 树枝生长试验，结合差示扫描量热法测试结果的进一步分析表明：硅油冷却聚乙 烯结晶度最高、晶粒尺寸分布均匀，其电树枝发展减慢；结晶度最低的冰水冷却 聚乙烯电树枝发展最快，且树枝颜色较浅。 通过实验观测了恒定电压下纳米复合材料的电树枝生长过程及电树枝形态， 测量了电树枝的生长速度与扩散系数，分析了电树枝生长过程中的局部放电统计 特性。通过分析低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的结晶行为，说明了纳米蒙脱 土对该纳米复合材料中电树枝的抑制机理。实验与分析结果表明：纳米蒙脱土粒 子有效提高了低密度聚乙烯的结晶度并减小了晶粒尺寸。同时，纳米蒙脱土粒子 降低了纳米复合材料电树枝生长过程中的局部放电量与放电重复率，延缓了电树 枝的引发与生长。 根据电树枝引发的麦克斯韦电-机械理论、缺陷论及陷阱理论，结合本文实验 结果，解释了 MMT 纳米粒子加入对低密度聚乙烯中电树枝引发及生长的抑制机 理。 关键词：低密度聚乙烯，蒙脱土，纳米复合材料，电树枝，生长特性 重庆大学硕士学位论文英文摘要 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 II II ABSTRACT Low density polyethylene is widely applied in high and extrahigh voltage power cable insulation because of the excellent dielectric and heat resistant performance. As to higher voltage rating polymer cables, electrical tree aging problem is more outstanding. Low density polyethylene is a major insulation materials of the power cable, analysis of propagation characteristics of electrical tree in LDPE is one of the most important ways of evaluating insulation performances of such kind of material. This paper presented a type of low-density polyethylene (LDPE)/montmorillonite (MMT) nano-composites prepared by a melting intercalation process. The design of the electrical tree propagation experiment system is based on the needle-plate model, and the electrical tree propagation processes are investigated with the living microscope camera and partial discharge measurement system. Comparative analysis of electrical tree growing properties in LDPE and LDPE/MMT nano-composites. The author of this article does experimental research in following aspects: X-ray diffractometry(XRD)a