硅橡胶/SiC复合材料非线性电阻及电荷输运特性
发布时间：2020-12-06 08:55
为探索非线性电阻率对SiR/SiC复合材料空间电荷及表面电荷特性的影响,对不同SiC颗粒含量的SiR/SiC复合材料在不同电压下的电阻率以及空间电荷与表面电位进行了测量,分析SiR/SiC复合材料在不同电压下电阻率的变化规律以及电阻率对SiR/SiC复合材料电荷积累与消散特性的影响。研究结果表明:当SiC颗粒含量(质量分数)低于10%时,SiR/SiC复合材料的电阻率没有明显的非线性;当SiC颗粒含量高于30%时,SiR/SiC复合材料的电阻率随着电场强度的升高,呈现非线性的变化,并且电场阈值随SiC颗粒含量的增加而降低。在空间电荷极化过程中,较低的电阻率抑制了SiR/SiC复合材料空间电荷的积累;同时在空间电荷去极化过程中,较低的电阻率明显加速了SiR/SiC复合材料空间电荷的消散。此外,较低的电阻率同样对表面电荷消散表现出明显的加速作用。该文初步探究了SiR/SiC复合材料非线性电阻率和电荷特性的变化规律,为直流电缆附件非线性电阻率材料的应用提供了参考。
【文章来源】：中国电机工程学报. 2016年24期 第6647-6653+6917页 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
%SiC颗粒含量的SiR/SiC复合材料断面SEM图示例
6650中国电机工程学报第36卷间电荷密空度(/C/m3)厚度/μm0%10%30%50%100%极化时间30min0100200300402002040阴极(GND,A1)阳极(HV,SC)图350kV/mm电场强度下不同SiC颗粒含量SiR/SiC复合材料的空间电荷累积Fig.3SpacechargeaccumulationinSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm场电度强(/V/mkm)厚度/μm理想电场0%10%30%50%100%极化时间30min0100200300阴极(GND,A1)阳极(HV,SC)300309060120图450kV/mm电场强度下不同SiC颗粒含量SiR/SiC复合材料的电场分布Fig.4ElectricfielddistributioninSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm极性电荷在电场作用下向阳极迁移，从而导致阳极附近出现大量异极性电荷的积聚现象[20-21]。当极化结束时，试样内部积累了大量的负极性空间电荷，在靠近阳极附近的区域最大密度达到~10C/m3。对照图3和图4，可以发现极化结束时试样内部空间电荷的积累，使其内部的电场分布发生严重的畸变。这是由于阳极附近大量的负极性空间电荷的积累产生的内电场与外施电场叠加后，显著增强了阳极附近区域的电场；而阴极附近区域由于同极性电荷的存在，电场被削弱，从而形成了试样内部负极性的电场分布情况。对于10%SiC试样，在50kV/mm下试样内部空间电荷分布情况与0%试样相似。但是与0%试样内部空间电荷密度相比，10%试样内部的空间电荷密度有所降低。对照图4中的电场分布情况，可见其最大电场强度超过90kV/mm，电场畸变情况依然十分严重。对于具有非线性电阻特性的30%试样，与0和10%试样相比，其内部积聚的空间电荷量明显减少。最大空间电荷密度约为5.5C/m3，远远
6650中国电机工程学报第36卷间电荷密空度(/C/m3)厚度/μm0%10%30%50%100%极化时间30min0100200300402002040阴极(GND,A1)阳极(HV,SC)图350kV/mm电场强度下不同SiC颗粒含量SiR/SiC复合材料的空间电荷累积Fig.3SpacechargeaccumulationinSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm场电度强(/V/mkm)厚度/μm理想电场0%10%30%50%100%极化时间30min0100200300阴极(GND,A1)阳极(HV,SC)300309060120图450kV/mm电场强度下不同SiC颗粒含量SiR/SiC复合材料的电场分布Fig.4ElectricfielddistributioninSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm极性电荷在电场作用下向阳极迁移，从而导致阳极附近出现大量异极性电荷的积聚现象[20-21]。当极化结束时，试样内部积累了大量的负极性空间电荷，在靠近阳极附近的区域最大密度达到~10C/m3。对照图3和图4，可以发现极化结束时试样内部空间电荷的积累，使其内部的电场分布发生严重的畸变。这是由于阳极附近大量的负极性空间电荷的积累产生的内电场与外施电场叠加后，显著增强了阳极附近区域的电场；而阴极附近区域由于同极性电荷的存在，电场被削弱，从而形成了试样内部负极性的电场分布情况。对于10%SiC试样，在50kV/mm下试样内部空间电荷分布情况与0%试样相似。但是与0%试样内部空间电荷密度相比，10%试样内部的空间电荷密度有所降低。对照图4中的电场分布情况，可见其最大电场强度超过90kV/mm，电场畸变情况依然十分严重。对于具有非线性电阻特性的30%试样，与0和10%试样相比，其内部积聚的空间电荷量明显减少。最大空间电荷密度约为5.5C/m3，远远
【参考文献】：
期刊论文
[1]320kV XLPE高压直流电缆接头附件仿真分析和结构优化设计[J]. 尚康良,曹均正,赵志斌,韩正一,马丽斌,李文鹏. 中国电机工程学报. 2016(07)
[2]未来高压直流电网发展形态分析[J]. 姚良忠,吴婧,王志冰,李琰,鲁宗相. 中国电机工程学报. 2014(34)
[3]纳米氧化铝对硅橡胶空间电荷特性的影响[J]. 周远翔,郭绍伟,聂琼,刘睿,候非. 高电压技术. 2010(07)
[4]硅橡胶/三元乙丙橡胶界面上空间电荷的形成[J]. 吕亮,王霞,何华琴,付海金,屠德民. 中国电机工程学报. 2007(15)
[5]含有非线性应力管的电缆终端电场的有限元分析[J]. 宫瑞磊,刘乐,刘新颖. 绝缘材料. 2005(01)
[6]硅橡胶中空间电荷的形成机理[J]. 吕亮,方亮,王霞,屠德民. 中国电机工程学报. 2003(07)
本文编号：2901105
【文章来源】：中国电机工程学报. 2016年24期 第6647-6653+6917页 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
%SiC颗粒含量的SiR/SiC复合材料断面SEM图示例
6650中国电机工程学报第36卷间电荷密空度(/C/m3)厚度/μm0%10%30%50%100%极化时间30min0100200300402002040阴极(GND,A1)阳极(HV,SC)图350kV/mm电场强度下不同SiC颗粒含量SiR/SiC复合材料的空间电荷累积Fig.3SpacechargeaccumulationinSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm场电度强(/V/mkm)厚度/μm理想电场0%10%30%50%100%极化时间30min0100200300阴极(GND,A1)阳极(HV,SC)300309060120图450kV/mm电场强度下不同SiC颗粒含量SiR/SiC复合材料的电场分布Fig.4ElectricfielddistributioninSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm极性电荷在电场作用下向阳极迁移，从而导致阳极附近出现大量异极性电荷的积聚现象[20-21]。当极化结束时，试样内部积累了大量的负极性空间电荷，在靠近阳极附近的区域最大密度达到~10C/m3。对照图3和图4，可以发现极化结束时试样内部空间电荷的积累，使其内部的电场分布发生严重的畸变。这是由于阳极附近大量的负极性空间电荷的积累产生的内电场与外施电场叠加后，显著增强了阳极附近区域的电场；而阴极附近区域由于同极性电荷的存在，电场被削弱，从而形成了试样内部负极性的电场分布情况。对于10%SiC试样，在50kV/mm下试样内部空间电荷分布情况与0%试样相似。但是与0%试样内部空间电荷密度相比，10%试样内部的空间电荷密度有所降低。对照图4中的电场分布情况，可见其最大电场强度超过90kV/mm，电场畸变情况依然十分严重。对于具有非线性电阻特性的30%试样，与0和10%试样相比，其内部积聚的空间电荷量明显减少。最大空间电荷密度约为5.5C/m3，远远
6650中国电机工程学报第36卷间电荷密空度(/C/m3)厚度/μm0%10%30%50%100%极化时间30min0100200300402002040阴极(GND,A1)阳极(HV,SC)图350kV/mm电场强度下不同SiC颗粒含量SiR/SiC复合材料的空间电荷累积Fig.3SpacechargeaccumulationinSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm场电度强(/V/mkm)厚度/μm理想电场0%10%30%50%100%极化时间30min0100200300阴极(GND,A1)阳极(HV,SC)300309060120图450kV/mm电场强度下不同SiC颗粒含量SiR/SiC复合材料的电场分布Fig.4ElectricfielddistributioninSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm极性电荷在电场作用下向阳极迁移，从而导致阳极附近出现大量异极性电荷的积聚现象[20-21]。当极化结束时，试样内部积累了大量的负极性空间电荷，在靠近阳极附近的区域最大密度达到~10C/m3。对照图3和图4，可以发现极化结束时试样内部空间电荷的积累，使其内部的电场分布发生严重的畸变。这是由于阳极附近大量的负极性空间电荷的积累产生的内电场与外施电场叠加后，显著增强了阳极附近区域的电场；而阴极附近区域由于同极性电荷的存在，电场被削弱，从而形成了试样内部负极性的电场分布情况。对于10%SiC试样，在50kV/mm下试样内部空间电荷分布情况与0%试样相似。但是与0%试样内部空间电荷密度相比，10%试样内部的空间电荷密度有所降低。对照图4中的电场分布情况，可见其最大电场强度超过90kV/mm，电场畸变情况依然十分严重。对于具有非线性电阻特性的30%试样，与0和10%试样相比，其内部积聚的空间电荷量明显减少。最大空间电荷密度约为5.5C/m3，远远
【参考文献】：
期刊论文
[1]320kV XLPE高压直流电缆接头附件仿真分析和结构优化设计[J]. 尚康良,曹均正,赵志斌,韩正一,马丽斌,李文鹏. 中国电机工程学报. 2016(07)
[2]未来高压直流电网发展形态分析[J]. 姚良忠,吴婧,王志冰,李琰,鲁宗相. 中国电机工程学报. 2014(34)
[3]纳米氧化铝对硅橡胶空间电荷特性的影响[J]. 周远翔,郭绍伟,聂琼,刘睿,候非. 高电压技术. 2010(07)
[4]硅橡胶/三元乙丙橡胶界面上空间电荷的形成[J]. 吕亮,王霞,何华琴,付海金,屠德民. 中国电机工程学报. 2007(15)
[5]含有非线性应力管的电缆终端电场的有限元分析[J]. 宫瑞磊,刘乐,刘新颖. 绝缘材料. 2005(01)
[6]硅橡胶中空间电荷的形成机理[J]. 吕亮,方亮,王霞,屠德民. 中国电机工程学报. 2003(07)
本文编号：2901105
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