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　　高压直流电缆附件是直流电缆系统中的关键连接环节,也是输电系统的薄弱环节和出现故障的典型部位。《高压直流电缆附件绝缘》在论述直流电缆附件绝缘的空间及界面电荷演变规律的基础上，讨论表层分子结构调控、非线性无机颗粒填充和纳米掺杂三种方法对直流电缆附件绝缘材料介电特性、电荷输运及陷阱特性的影响规律，并探索电、磁、热场对电缆附件绝缘电树枝破坏过程的影响规律及机理。

目录

前言

第1章 绪论 1

1.1 高压直流电缆输电 1

1.1.1 高压直流输电工程发展现状 1

1.1.2 高压直流电缆输电工程 2

1.2 高压直流电缆系统 3

1.2.1 高压直流电缆本体 3

1.2.2 高压直流电缆附件 4

1.3 高压直流电缆附件绝缘空间电荷研究 7

1.3.1 硅橡胶空间电荷特性及其调控方法 8

1.3.2 乙丙橡胶空间电荷特性及其调控方法 10

1.3.3 高压直流电缆附件复合绝缘界面电荷研究现状 10

1.4 高压直流电缆附件绝缘电树枝破坏特性研究 13

1.4.1 聚合物电树枝化研究概况 14

1.4.2 电树枝化影响因素研究现状 16

1.4.3 硅橡胶电树枝化研究现状 18

1.5 聚合物绝缘老化与破坏调控方法研究现状 19

1.5.1 表层分子结构调控技术 19

1.5.2 非线性电导复合材料 21

1.5.3 纳米复合材料 25

1.6 本书主要内容 26

参考文献 27

第2章 基于表层分子结构调控的直流电缆附件空间电荷特性 41

2.1 聚合物表层分子结构调控改性方法与表征 41

2.1.1 聚合物表层分子结构调控改性方法 41

2.1.2 表层分子结构调控聚合物性能表征与分析 43

2.2 表层分子结构调控聚合物介电特性 49

2.2.1 表层分子结构调控硅橡胶复合材料介电特性 49

2.2.2 表层分子结构调控三元乙丙橡胶复合材料介电特性 50

2.3 基于表层分子结构的聚合物复合材料陷阱调控 52

2.3.1 基于等温放电电流的表层分子结构调控硅橡胶陷阱分布特性 52

2.3.2 基于表面电位衰减的表层分子结构调控三元乙丙橡胶陷阱的分布特性 54

2.4 表层分子结构调控硅橡胶复合材料空间电荷特性 60

2.4.1 表层分子结构调控对硅橡胶复合材料空间电荷极化过程的影响 60

2.4.2 表层分子结构调控对硅橡胶复合材料空间电荷去极化过程的影响 64

2.4.3 表层分子结构调控时间对硅橡胶载流子迁移率的影响 65

2.5 表层分子结构改性三元乙丙橡胶界面电荷特性 67

2.5.1 （去）极化过程中表层分子结构改性对界面电荷分布的调控 67

2.5.2 表层分子结构改性与界面陷阱能级分布的关系 72

2.6 基于表层分子结构改性的直流电缆附件空间及界面电荷调控机理 74

2.6.1 表层分子结构调控对空间电荷极化过程的影响机理分析 74

2.6.2 基于表层分子结构改性的绝缘界面电荷调控机理 76

参考文献 77

第3章 基于非线性电导的直流电缆附件空间电荷调控方法 79

3.1 碳化硅粒子填充硅橡胶复合材料的制备与结构表征 79

3.1.1 碳化硅粒子填充硅橡胶复合材料的制备方法 79

3.1.2 SiC/硅橡胶复合材料的表征 80

3.2 SiC/硅橡胶复合材料非线性电导特性 81

3.2.1 粒子含量对SiC/硅橡胶复合材料非线性电导特性的影响规律 81

3.2.2 粒子含量对SiC/硅橡胶复合材料非线性电导特性的影响机理 83

3.3 SiC/硅橡胶复合材料介电特性 87

3.4 粒子含量对SiC/硅橡胶复合材料空间电荷特性的影响 88

3.4.1 极化过程粒子含量对空间电荷特性的影响 88

3.4.2 去极化过程粒子含量对空间电荷特性的影响 91

3.4.3 粒子含量对陷阱深度与载流子迁移率的影响 93

3.5 碳化硅粒子含量对SiC/硅橡胶复合材料陷阱特性的影响 95

3.5.1 粒子含量对表面电位衰减特性的影响 95

3.5.2 粒子含量对陷阱能级分布及载流子迁移率的影响 97

3.5.3 电晕电压对表面电位衰减特性的影响 101

3.5.4 电晕电压对陷阱能级分布及载流子迁移率的影响 103

3.6 碳化硅粒子形貌对硅橡胶复合材料非线性电导特性的影响 105

3.6.1 粒子粒径对硅橡胶复合材料非线性电导特性的影响机理 106

3.6.2 粒子形貌对硅橡胶复合材料非线性电导特性的影响机理 108

3.7 粒子形貌对SiC/硅橡胶复合材料空间电荷特性的影响 109

3.7.1 极化过程粒子形貌对空间电荷特性的影响 109

3.7.2 去极化过程粒子形貌对空间电荷特性的影响 111

3.8 粒子形貌对SiC/硅橡胶复合材料陷阱特性的影响 112

3.8.1 粒子形貌对表面电位衰减特性的影响 112

3.8.2 粒子形貌对陷阱能级分布及载流子迁移率的影响 114

3.9 混杂颗粒填充对硅橡胶复合材料电导及电荷特性影响初探 117

3.9.1 混杂颗粒填充对硅橡胶复合材料非线性电导特性的影响 117

3.9.2 混杂颗粒填充对硅橡胶复合材料空间电荷特性的影响 119

参考文献 121

第4章 基于非线性电导的直流电缆附件界面电荷调控方法 123

4.1 SiC/EPDM复合材料介电特性 123

4.2 SiC/EPDM复合材料非线性电导特性 124

4.3 SiC/EPDM复合材料表面电荷动态特性 126

4.3.1 填充浓度对SiC/EPDM复合材料表面电荷特性的影响 126

4.3.2 电晕电压对SiC/EPDM复合材料表面电荷特性的影响 127

4.3.3 SiC/EPDM复合材料载流子迁移率 129

4.4 SiC填充与EPDM/LDPE界面电荷特性 131

4.4.1 15kV/mm电场强度下SiC体积分数对界面电荷分布的调控 131

4.4.2 30kV/mm电场强度下SiC体积分数对界面电荷分布的调控 134

4.4.3 SiC掺杂与EPDM/LDPE界面陷阱能级分布的关系 136

4.4.4 基于非线性电导的EPDM/LDPE界面电荷调控机理 139

参考文献 139

第5章 纳米炭黑掺杂的EPDM/LDPE界面电荷调控方法 141

5.1 EPDM/CB纳米复合材料介电特性 141

5.1.1 介电特性 141

5.1.2 电导电流 143

5.2 EPDM/CB纳米复合材料表面电荷动态特性 143

5.2.1 CB掺杂浓度对EPDM/CB纳米复合材料表面电荷特性的影响 143

5.2.2 EPDM/CB纳米复合材料载流子迁移率 144

5.2.3 EPDM/CB纳米复合材料陷阱能级分布 145

5.3 纳米炭黑掺杂与EPDM/LDPE界面电荷特性 146

5.3.1 极化过程纳米炭黑掺杂对界面电荷分布的调控 146

5.3.2 去极化过程纳米炭黑掺杂对界面电荷分布的调控 149

5.3.3 纳米炭黑掺杂与EPDM/LDPE界面陷阱能级分布的关系 151

5.3.4 基于纳米炭黑掺杂的EPDM/LDPE界面电荷调控机理 152

参考文献 152

第6章 高压直流电缆附件绝缘界面电荷调控的数值模拟 154

6.1 双层介质双极性电荷输运模型 154

6.1.1 电介质双极性电荷输运机理 154

6.1.2 电子/空穴在双层介质内部的输运模型 155

6.2 基于双极性电荷输运模型的双层介质空间电荷分布数值模拟 158

6.2.1 电场强度的影响 158

6.2.2 表面态的影响 159

6.2.3 界面势垒的影响 161

6.2.4 载流子迁移率的影响 162

6.3 数值模拟与实验结果的对比和讨论 163

6.4 界面电荷对高压直流电缆附件绝缘电场分布的影响 164

参考文献 164

第7章 脉冲电压对直流电缆附件电树枝生长特性的影响 166

7.1 直流电缆电树枝老化工程背景 166

7.1.1 电缆附件故障概况 166

7.1.2 硅橡胶电树枝化研究现状 167

7.2 脉冲幅值对电树枝生长特性的影响 168

7.2.1 脉冲幅值对电树枝起始形态的影响 168

7.2.2 脉冲幅值对电树枝生长过程的影响 169

7.3 脉冲频率对电树枝生长特性的影响 171

7.3.1 脉冲频率对起始电压的影响 171

7.3.2 脉冲频率对电树枝起始形态的影响 172

7.3.3 脉冲频率对电树枝累积损伤的影响 173

7.4 脉冲极性对电树枝生长特性的影响 176

7.5 脉冲电压对电树枝击穿特性的影响 177

7.6 磁场对电树枝起始概率的影响 179

7.7 磁通密度对电树枝生长特性的影响 182

7.7.1 脉冲电压下磁通密度对电树枝生长特性的影响 182

7.7.2 交流电压下磁通密度对电树枝生长特性的影响 184

7.8 磁场环境对硅橡胶中电树枝击穿特性的影响 186

参考文献 187

第8章 温度对硅橡胶中电树枝老化特性的影响研究 190

8.1 高温对硅橡胶电树枝特性的影响 190

8.1.1 高温对硅橡胶中电树枝起始时间的影响 190

8.1.2 高温对硅橡胶中电树枝形态分布的影响 193

8.1.3 高温对硅橡胶中电树枝生长特性的影响 194

8.1.4 高温对硅橡胶中电树枝分形维数的影响 196

8.1.5 高温对硅橡胶中电树枝占空比的影响 197

8.1.6 高温对硅橡胶中电树枝累积击穿概率的影响 199

8.2 低温对脉冲电压下电树枝特性的影响 201

8.2.1 低温对脉冲电压下电树枝起始概率的影响 201

8.2.2 低温对脉冲电压下电树枝形态的影响 202

8.2.3 低温对脉冲电压下电树枝生长特性的影响 203

参考文献 204

第9章 硅橡胶纳米复合材料电树枝生长机理及自愈现象研究 206

9.1 硅橡胶纳米复合材料电树枝生长机理 206

9.1.1 低温环境下硅橡胶纳米复合材料电树枝生长机理 207

9.1.2 脉冲电压下硅橡胶纳米复合材料电树枝生长机理 211

9.2 电树枝通道微观结构分析 213

9.3 硅橡胶电树枝自愈现象分析 215

9.3.1 电树枝自愈现象 215

9.3.2 电树枝绝缘性能愈合分析 218

参考文献 220

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