检索结果-内蒙古大学图书馆

电工技术学报 2024年第1期39卷 121-134页

作者：冯宇程伟晔岳东张文超迟庆国工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 哈尔滨150080

聚合物基高温储能介质因其较高的功率密度及优异的充放电效率被广泛应用在电气和电子等领域。该文选用不同粒径的氮化硼纳米片(BNNSs)作为填料,掺杂到聚醚酰亚胺(PEI)中构建势垒层,添加在纯PEI两侧制备拥有三明治结构的复合薄膜,探究粒... 详细信息

聚合物基高温储能介质因其较高的功率密度及优异的充放电效率被广泛应用在电气和电子等领域。该文选用不同粒径的氮化硼纳米片(BNNSs)作为填料,掺杂到聚醚酰亚胺(PEI)中构建势垒层,添加在纯PEI两侧制备拥有三明治结构的复合薄膜,探究粒径大小在不同温度/填充体积分数下对复合薄膜的介电性能及储能性能的影响。研究发现,构建BNNSs势垒层的三明治结构复合薄膜显著抑制了介质的高温电导,提高了充放电效率,且较小粒径BNNSs填充势垒层能更有效地提高击穿场强和储能密度,其中掺杂200 nm粒径BNNSs体积分数为5%的复合薄膜在常温下的储能密度可达5.65J/cm^(3),充放电效率高达96%,即使在150℃下,储能密度和充放电效率也可分别达到2.52 J/cm^(3)和95%。通过随机击穿模型阐明了粒径大小及三明治势垒层结构对击穿性能的提升机制。该文提出的含有势垒层的三明治复合结构为高温下复合薄膜储能特性优化提供了新的策略。

关键词：电介质薄膜聚醚酰亚胺氮化硼介电性能储能密度

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纳米PTFE对低密度聚乙烯空间电荷特性与直流介电性能的影响

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2404-2416页

作者：韩冰郑昌佶杨佳明赵洪哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

为研究驻极体材料纳米聚四氟乙烯(PTFE)对低密度聚乙烯(LDPE)空间电荷特性及直流介电性能的影响,选用纳米PTFE粉末与LDPE共混,制备得到不同填料质量分数(0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%)的纳米PTFE/LDPE复合材料。SEM图像表明,粒径为20 nm左右... 详细信息

为研究驻极体材料纳米聚四氟乙烯(PTFE)对低密度聚乙烯(LDPE)空间电荷特性及直流介电性能的影响,选用纳米PTFE粉末与LDPE共混,制备得到不同填料质量分数(0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%)的纳米PTFE/LDPE复合材料。SEM图像表明,粒径为20 nm左右的PTFE粒子在LDPE基体中分散性良好,结晶尺寸减小。FTIR表明,掺杂纳米PTFE粒子不会改变LDPE原有的化学结构。DSC结果表明,纳米PTFE粒子作为异相成核剂促进了材料的异相成核,提高了复合材料的结晶度。利用电声脉冲法(PEA)测试了室温下纳米复合材料的空间电荷分布,并测试了纳米复合材料的电导电流特性及直流击穿特性,结果表明,较低掺杂含量的纳米复合材料能明显抑制材料内部的空间电荷积聚,并且提高了复合材料空间电荷注入的阈值场强和材料的耐电强度。热刺激电流(TSC)结果表明掺杂含量较少时,纳米复合材料的陷阱能级最深,并随着掺杂含量的增加,纳米复合材料的陷阱能级逐渐变浅,浅陷阱密度逐渐增大。最后利用Materials Studio软件仿真分析F原子对LDPE陷阱能级的影响,表明F原子较强的电负性是影响纳米PTFE/LDPE复合材料陷阱能级的重要因素。

关键词： PTFE 纳米复合材料 LDPE 空间电荷电导电流直流击穿

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纳米粒子形貌对聚吡咯/LDPE纳米复合材料直流介电性能的影响

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复合材料学报 2023年第5期40卷 2598-2608页

作者：张城城任兆辉任强赵洪哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

为了研究不同微观形貌的纳米导电粒子对低密度聚乙烯(LDPE)直流介电性能的影响,本文采用软模板法制备了直径约100 nm的聚吡咯(PPy)纳米球和纳米线,并将其与LDPE熔融共混制备得到了PPy/LDPE纳米复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了... 详细信息

为了研究不同微观形貌的纳米导电粒子对低密度聚乙烯(LDPE)直流介电性能的影响,本文采用软模板法制备了直径约100 nm的聚吡咯(PPy)纳米球和纳米线,并将其与LDPE熔融共混制备得到了PPy/LDPE纳米复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了PPy纳米粒子的微观形貌及其在PPy/LDPE纳米复合材料中的分散结构,并测试了复合材料的结晶度、空间电荷分布、介电谱、不同温度下的直流电导电流及直流击穿强度等介电性能。结果表明:PPy纳米粒子的加入可以提高LDPE的结晶度,抑制LDPE中空间电荷的累积,降低其相对介电常数、直流电导电流和直流击穿强度,其中PPy纳米球的加入可在不同温度下使LDPE直流电导电流降低1个数量级以上,而对其直流击穿强度的影响较小,并且在较高温度下可将LDPE的直流击穿强度提升4.4%。PPy纳米球对LDPE绝缘材料直流介电性能的改善效果要优于PPy纳米线。

关键词：聚吡咯纳米复合材料 LDPE 空间电荷电导电流击穿强度

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基于低频高压频域介电谱的XLPE电缆电树枝老化状态评估

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电工技术学报 2023年第9期38卷 2510-2518页

作者：刘骥闫爽王守明张明泽李爽哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

应用传统的频域介电谱(FDS)法对10 kV及以上电压等级的交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘进行测试时,存在抗干扰能力差、微电流采集困难等问题。因此该文提出一种基于I/V转换微电流采集装置的FDS测试方法,用于电缆绝缘状态评估。搭建了一套低频... 详细信息

应用传统的频域介电谱(FDS)法对10 kV及以上电压等级的交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘进行测试时,存在抗干扰能力差、微电流采集困难等问题。因此该文提出一种基于I/V转换微电流采集装置的FDS测试方法,用于电缆绝缘状态评估。搭建了一套低频-高压FDS测试系统,用于对不同老化程度的电缆试样进行频域介电谱测试,发现对于同一老化程度的电缆而言,随着激励电压的升高,在低频段内表征出的非线性特征越加明显。基于老化电缆的频域介电谱所表征出的非线性现象,该文提出非线性特征参数的概念,以定量的形式对老化电缆所表现出的非线性进行分析。结果表明,随电树枝长度的增加,非线性特征参数以指数形式增大。通过指数函数关系式可以以非破坏性手段对电树枝长度进行预测,实现对电缆绝缘状态的有效评估。

关键词： XLPE电缆电树枝老化频域介电谱绝缘状态评估

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抗氧剂对MPE-XLPE共混物水树枝特性的影响

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复合材料学报 2023年第6期40卷 3331-3340页

作者：张城城刘玉健范彩伟赵洪韩宝忠哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

为研究抗氧剂对交联聚乙烯(XLPE)水树枝生长规律的影响,制备了抗氧剂/茂金属聚乙烯-交联聚乙烯(MPE-XLPE)共混物绝缘材料,采用水刀电极法对其进行加速水树枝老化,发现抗氧剂300和1035都能抑制MPE-XLPE共混物中水树枝的生长。通过热延伸... 详细信息

为研究抗氧剂对交联聚乙烯(XLPE)水树枝生长规律的影响,制备了抗氧剂/茂金属聚乙烯-交联聚乙烯(MPE-XLPE)共混物绝缘材料,采用水刀电极法对其进行加速水树枝老化,发现抗氧剂300和1035都能抑制MPE-XLPE共混物中水树枝的生长。通过热延伸、偏光显微观测、差示扫描量热(DSC)曲线、静态接触角研究了抗氧剂的加入对MPE-XLPE共混物微观结构的影响,并探讨了其改善共混物抗水树性能的机制。抗氧剂的加入可降低MPE-XLPE共混物的交联度、球晶尺寸,提高其结晶度,稍增强其亲水性能,使无定形区面积减小,材料收敛更紧密,减少了结构缺陷及水分的侵入和水滴的形成,同时,渗入材料内部的水以分子的形式均匀地吸附在抗氧剂的极性基团上,使水不易积聚成水滴,从而提高了其抗水树性能。另外,通过力学及介电性能测试发现抗氧剂的加入会降低MPE-XLPE共混物的力学性能,稍增大其相对介电常数及较高频率下的介质损耗,但仍满足抗水树XLPE电缆绝缘材料的性能要求,抗氧剂/MPE-XLPE共混物的电导性能和介电强度皆符合电线电缆用XLPE绝缘材料的电气性能要求。

关键词：绝缘材料交联聚乙烯水树枝水刀电极抗氧剂介电性能

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辅助电场对低密度聚乙烯微观结构演变与直流电气特性的影响

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物理学报 2024年第22期73卷 277-287页

作者：李永军韩永森张文江琪郭文敏孙云龙李忠华哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 长安通信科技有限责任公司北京102209

低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)是电缆绝缘的基础材料.辅助电场可以调控聚合物的微观结构,但是其目前在电气绝缘领域的应用却鲜有报道.分别在LDPE试样成型过程中的熔融、冷却结晶及全阶段(即熔融及冷却结晶全阶段)施加辅... 详细信息

低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)是电缆绝缘的基础材料.辅助电场可以调控聚合物的微观结构,但是其目前在电气绝缘领域的应用却鲜有报道.分别在LDPE试样成型过程中的熔融、冷却结晶及全阶段(即熔融及冷却结晶全阶段)施加辅助电场,制备了基于电场辅助的LDPE试样.探究了在不同阶段施加辅助电场对LDPE的微观结构演变、直流击穿特性、电导特性、空间电荷特性和陷阱特性的影响规律.结果表明,与未处理的LDPE相比,在熔融阶段、冷却阶段和全阶段施加辅助电场的LDPE具有更多更小的球晶,在全阶段施加辅助电场的LDPE的球晶数量最多,尺寸最小.同时,辅助电场能够明显提升LDPE的直流电气特性.其中,全阶段施加辅助电场的LDPE与未处理LDPE相比,击穿场强提升了35.8%,电导率降低了72.0%,平均空间电荷密度降低了20.2%.本研究为电气绝缘聚合物的微观结构调控和直流电气特性提升提供了新的思路.

关键词：低密度聚乙烯辅助电场微观结构直流电气性能

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蒙脱土-弹性体/聚丙烯复合体系纳米颗粒相区分散对结晶形态与介电性能的影响

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复合材料学报 2023年第4期40卷 2085-2095页

作者：高俊国姚子恒刘艳丽刘泓铄王然刘力伟郭宁李丽丽哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

随着电缆需求量日益加大,环保节能绝缘已成为新的发展趋势,研发改进聚丙烯(PP)成为电介质研究学者们的首选。为改善聚丙烯-弹性体共混物的介电性能,采用两步熔融共混法,使用两种不同的增容剂配合有机化处理蒙脱土(MMT)制备MMT-POE/PP纳... 详细信息

随着电缆需求量日益加大,环保节能绝缘已成为新的发展趋势,研发改进聚丙烯(PP)成为电介质研究学者们的首选。为改善聚丙烯-弹性体共混物的介电性能,采用两步熔融共混法,使用两种不同的增容剂配合有机化处理蒙脱土(MMT)制备MMT-POE/PP纳米改性共混材料,探讨纳米颗粒在共混物材料不同相区内的分散状态,及其对纳米改性效果的影响。利用SEM、静电力显微镜(EFM)、偏光显微镜(PLM)与DSC表征介质的微观结构、结晶形态与结晶参数,并通过对共混物进行击穿性能测试,探讨相区分散对MMTPOE/PP复合材料性能提升的微观机制。实验结果表明:MMT倾向于PP相分散时,其结晶尺寸减小至4.7μm,结晶速度与结晶度有所上升,这使介电常数和绝缘电导率明显下降,且交流击穿场强从82.69 kV/mm提升至95.16 kV/mm。通过调控纳米颗粒倾向于PP相均匀分散,方可对共混物材料的介电性能起到正向提升的作用。

关键词：蒙脱土聚丙烯相区分散性结晶形态介电性能电缆

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不同维度的ZnO对MMT-SiC/EP微纳米复合材料电学性能的影响

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复合材料学报 2023年第9期40卷 5035-5045页

作者：孙家明郭宁唐子凡王玉龙李丽丽高俊国哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

具有非线性电导特性的电介质被广泛应用于解决许多领域的高能放电问题(如航天器充电和电机绝缘)。本文通过在含有SiC和蒙脱土(MMT)微纳米复合体系中继续添加零维或一维纳米材料来进一步优化复合材料的非线性电导特性及其他电学性能。通... 详细信息

具有非线性电导特性的电介质被广泛应用于解决许多领域的高能放电问题(如航天器充电和电机绝缘)。本文通过在含有SiC和蒙脱土(MMT)微纳米复合体系中继续添加零维或一维纳米材料来进一步优化复合材料的非线性电导特性及其他电学性能。通过X射线衍射仪对MMT有机化改性前后的层间距进行了表征;通过扫描电子显微镜对复合材料内部各填料的分散情况以及界面状态进行了表征;通过对复合材料进行电导、击穿和介电频谱测试来研究纳米填料的维度对电学性能的影响规律。实验结果表明,在MMT-SiC/EP复合体系中添加一维四针状氧化锌(T-ZnOw)比零维颗粒状ZnO,可以更加有效增加体系中界面重合率,更加容易在复合材料内部构成良好的载流通路,能够在有效降低复合材料的阈值场强,提高复合材料的电导率和非线性系数,使得复合材料具备优越非线性电导特性的同时,不仅可以保证击穿场强不会太低,还可以降低复合材料的相对介电常数和介质损耗角正切值。

关键词：不同维度ZnO 微纳米复合界面重叠载流通路非线性电导击穿和介电特性

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基于夹层结构各层协同优化的聚合物基复合介质储能性能

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高电压技术 2024年第10期50卷 4570-4580页

作者：冯宇高强岳东朱博迟庆国陈庆国哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080

近年来,聚合物基纳米复合介质因其具有可塑性强和功率密度大且稳定性好等优点而受到广泛关注。但由于其自身能量密度小且耐击穿能力有限,不能满足现代电气化时代高精密储能器件的要求。为了获得兼具高击穿强度和高储能密度的聚合物基复... 详细信息

近年来,聚合物基纳米复合介质因其具有可塑性强和功率密度大且稳定性好等优点而受到广泛关注。但由于其自身能量密度小且耐击穿能力有限,不能满足现代电气化时代高精密储能器件的要求。为了获得兼具高击穿强度和高储能密度的聚合物基复合介质,研究设计了一种新的夹层结构,将铁电聚合物聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯)(PVTC)与线性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混作为外部绝缘层,将具高介电常数的核壳结构BT@AO@PDA纳米纤维添加到PVTC中作为中间极化层,构筑的正向夹层结构(绝缘层-极化层-绝缘层)实现了击穿强度和介电常数的协同提升。其中,PMMA质量分数为25%的PMMA/PVTC复合介质和3%的BT@AO@PDA/PVTC复合介质构成的正向夹层结构在562.7 MV/m电场下获得了17.25 J/cm3的高储能密度,并且具有优异的充放电循环稳定性和1.42μs的超快放电速率。该工作为制备高储能柔性介质薄膜电容器提供了一种简便且有效的策略。

关键词：聚合物基复合介质共混核壳结构夹层结构储能性能

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基于阻性电流和护层电流的交叉互联电缆绝缘监测及诊断

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电机与控制学报 2023年第2期27卷 79-88页

作者：朱博于晓洋田立刚魏新劳哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

长距离高压电缆采用三相金属护层交叉互联的接地方式减小金属护层中的感应电压,这种交叉互联方式给电缆绝缘在线监测及诊断带来了困惑。因此,提出一种基于阻性电流和护层电流分析的电缆绝缘在线监测及诊断方法,给出泄漏电流与护层电流... 详细信息

长距离高压电缆采用三相金属护层交叉互联的接地方式减小金属护层中的感应电压,这种交叉互联方式给电缆绝缘在线监测及诊断带来了困惑。因此,提出一种基于阻性电流和护层电流分析的电缆绝缘在线监测及诊断方法,给出泄漏电流与护层电流分离的公式推导,并得到从泄漏电流中分离出阻性电流的计算公式。运用MATLAB/Simulink平台建立三相电缆的等效模型,对方法进行了仿真验证,同时搭建三相电缆实验模型,分别对交叉互联电缆绝缘劣化、护层回路开路、中间接头护层击穿这3类典型故障进行实验研究。结果表明:实现了对交叉互联后每一段电缆绝缘状况的在线监测及诊断;配合安装在同轴电缆上的电流传感器的测量电流,能够实现对金属护层开路、中间接头击穿故障的诊断;实现了对不同类型电缆故障的诊断及故障位置的确定,同时也验证了方法的正确性和可行性。

关键词：长距离电力电缆交叉互联泄漏电流阻性电流护层电流故障诊断

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