EPDM基非线性复合材料及其在直流电缆终端中的应用

发布时间：2017-09-30 14:01

  本文关键词：EPDM基非线性复合材料及其在直流电缆终端中的应用

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【摘要】：高压直流电缆线路具有损耗小、传输容量大、运行稳定性高、输电距离不受限制、可联接异步电网等优点，其应用日益受到重视。高压直流电缆附件是直流电缆线路的重要组成部分，同时也是线路中最薄弱的部位。由于影响XLPE绝缘直流电缆附件内电场分布的因素较多，高压直流电缆附件的制造难度较大，国内目前尚不能生产性能稳定的此类产品，，这在一定程度上限制了我国XLPE绝缘高压直流电缆线路的建设与发展。解决该问题的办法之一是研制并应用高性能的增强绝缘材料。 本文通过在三元乙丙橡胶（EPDM）中添加纳米二氧化硅（SiO2）、纳米碳化硅（SiC）、纳米炭黑、纳米石墨等无机填料制备了纳米复合材料，实验研究了纳米无机填料的种类、添加量、复配等对复合材料的机械性能、直流击穿特性、电导特性和空间电荷分布等的影响。并利用COMSOL Multi-physics软件仿真计算了以EPDM基复合材料为增强绝缘的高压直流电缆附件中的电场分布。研究结果表明：添加适量的纳米SiO2能改善EPDM基复合材料的机械性能，当SiO2含量为20phr时其机械性能最好；随着纳米SiC含量的增加，EPDM基复合材料的电导率整体呈先减小后增大的趋势，当纳米SiC含量为50phr和60phr时，在高场强下其电导率呈非线性快速增长；添加适量的纳米SiC、纳米炭黑、纳米石墨均能有效抑制EPDM基复合材料内部的空间电荷积累。
【关键词】：高压直流电缆 电缆附件 三元乙丙橡胶 非线性电导 空间电荷
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM24;TB33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 聚合物基非线性复合材料的应用与研究现状11-12
• 1.3 高压直流电缆附件的发展状况12-13
• 1.4 本论文的主要研究内容13-14
• 第2章 纳米填料/EPDM 复合材料介电性能研究14-27
• 2.1 试样制备和实验方法14-15
• 2.1.1 实验材料与设备14
• 2.1.2 试样制备14-15
• 2.1.3 实验方法15
• 2.2 EPDM 基复合材料的基础配方研究15-17
• 2.3 纳米材料对 EPDM 基复合材料电导特性的影响17-22
• 2.3.1 纳米 SiO_2含量对 EPDM 基复合材料电导特性的影响17-18
• 2.3.2 SiC 掺量对 EPDM 基复合材料电导特性影响18-20
• 2.3.3 炭黑种类及掺量对 EPDM 基复合材料电导特性的影响20-21
• 2.3.4 纳米石墨掺量对 EPDM 基复合材料电导特性的影响21-22
• 2.4 纳米材料对 EPDM 基复合材料直流击穿特性的影响22-24
• 2.4.1 纳米 SiO_2掺量对 EPDM 基复合材料直流击穿特性的影响22
• 2.4.2 纳米 SiC 掺量对 EPDM 基复合材料直流击穿特性的影响22-23
• 2.4.3 添加炭黑和石墨对 EPDM 基复合材料直流击穿特性的影响23-24
• 2.5 纳米材料对 EPDM 基复合材料介电常数和损耗因数的影响24-25
• 2.5.1 纳米 SiO_2掺量对 EPDM 基复合材料介电常数和损耗因数的影响24-25
• 2.5.2 纳米 SiC 掺量对 EPDM 基复合材料介电常数和损耗因数的影响25
• 2.6 本章小结25-27
• 第3章 EPDM 基复合材料的空间电荷分布27-36
• 3.1 固体绝缘中空间电荷形成的原因27-28
• 3.2 纳米材料填充 EPDM 基复合材料空间电荷的分布28-34
• 3.2.1 硫化 EPDM 及其复合材料的空间电荷分布情况28-29
• 3.2.2 纳米 SiC 掺量对 EPDM 基复合材料空间电荷的影响29-32
• 3.2.3 炭黑种类及掺量对 EPDM 基复合材料空间电荷分布的影响32-33
• 3.2.4 纳米石墨的掺量对 EPDM 基复合材料空间电荷分布的影响33-34
• 3.3 本章小结34-36
• 第4章 高压直流电缆终端电场分布仿真36-43
• 4.1 高压直流电缆终端的仿真模型36-38
• 4.2 高压直流电缆终端电场分布的仿真计算结果及分析38-42
• 4.3 本章小结42-43
• 结论43-44
• 参考文献44-48
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文48-49
• 致谢49

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本文编号：948565