抑制聚烯烃中的空间电荷:方法与技术手段
聚合物电介质中的空间电荷问题已经有相当长的研究历史，但在相当长的一段时间内，一直缺少重要的进展。直到上世纪90年代陆续提出与解决了几种固体介质中的空间电荷测量方法之后，基本上能够实时地了解绝缘介质中的空间电荷分布状况，空间电荷问题的研究才有了明显的进步，以至于有人甚至说这是“空间电荷疯狂”(Space Charge Crazy)的时期。但是近年来，随着超高压直流输电系统的建立与直流储能的应用，解决介质中的空间电荷问题显得更为紧迫与重要。目前的三类空间电荷测量技术：压力波法(PWP)，电声脉冲法(PEA)与热脉冲法(TP)，他们有各自的优势与缺陷，不能相互取代。虽然在测量技术方面都有各自的特点与困难，目前还难以完全满足在空间电荷电荷问题研究的需要，但毕竟我们已经基本上能够开始知道与了解介质中的空间电荷行为规律。现在，摆在我们面前的更为迫切的问题就是如何控制介质中的空间电荷。本文总结了在聚乙烯中空间电荷控制的主要研究进展，归纳了几种抑制空间电荷产生与积累的方法与技术手段。聚合物电介质中的空间电荷来源于电极的电荷注入，电荷积累主要取决于介质的陷阱特性。因此，应该从电专芟/介质界面特性与介质内部的电荷迁移特性二个方面进行空间电荷的抑制。电极/介质界面特性是由电极表面与介质表面二部分组成的，因此考虑界面问题也应该从这二个方面进行考虑。对于电极界面，已经确认导电碳黑与EVA+PE共混的半导电电极比较容易在聚乙烯中产生相多的空间电荷注入，但这是什么原因引起的？本文从半导电电极的微结构出发，从仿真模拟计算与实验验证二个方面研究了这个问题，得出了基本可信的结论。对于高压直流电缆的制造，预计能够有一定的作用。对于聚乙烯表面，用化学气相改性的方法，在其表面产生一层极薄的介质阻挡层，将会非常的利于减少空间电荷注入，本文介绍了在这方面的实验研究结果，并且预计这种技术手段将有助于解决直流储能电容器的介质空间电荷问题。对于介质内部的空间电荷积累与迁移，本文主要介绍了无机纳米粉末微量掺杂对于聚乙烯中空间电荷的抑制作用，用光刺激放电电流谱研究为什么Al2O3与MgO纳米粉末掺杂对于聚乙烯中的空间电荷有较为明显的抑制作用，而另外很多种无机纳米粉末就没有明显的空间电荷抑制作用，从实验数据可以归纳总结出其中的可能的机理与原因。这一规律与研究方法对于高压直流电缆的制造，有一定的意义。
空间电荷 聚烯烃 绝缘介质
张冶文 雷清泉 安振连
同济大学,上海 200092 哈尔滨理工大学,哈尔滨 150080
国内会议
西安
中文
9-9
2011-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）