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對絕緣材料高壓擊穿試驗機(jī)討論（ZJC-50KV）
閱讀：833發(fā)布時間：2023-9-14
1前言
隨著電力工業(yè)的發(fā)展，對電氣絕緣材料的要求越來越高,。高絕緣擊穿電壓,，耐高溫絕緣材料一直是本行業(yè)科技工作者努力的目標(biāo)。
低密度聚乙烯（LDPE）由于具有較好的電氣和機(jī)械性能而廣泛應(yīng)用于制作高電壓電力電纜等的絕緣材料,。表1列出了常用于電纜的幾種主絕緣材料的主要性能指標(biāo),，可以看出聚乙烯和經(jīng)過交聯(lián)的聚乙烯具有明顯的*性。
然而,，聚乙烯的絕緣擊穿電壓隨溫度升高下降很快,。圖1顯示了聚乙烯薄膜在30℃～90℃范圍內(nèi)的直流和沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度。電力電纜在系統(tǒng)故障中,，有可能在極短的時間內(nèi)達(dá)到高溫,，因此，改善絕緣材料在高溫條件下的絕緣擊穿電壓具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義,。
聚丙烯具有較高的熔點(diǎn)和較好的高溫電氣性能,，但是其機(jī)械性能不適合制作擠出型電纜，特別是長度較長的電纜,。在本研究中,，我們在聚乙烯中添加了5％～10％的聚乙烯－丙烯共聚物（EP）,，以提高高溫電壓強(qiáng)度，而又不降低機(jī)械性能,。
2試驗
2．1樣品
在本研究中使用的聚乙烯由高壓法制成,，不含任何添加劑。共聚物由丙烯和4．5％的乙烯共聚而成,。采用擠出法將樹脂制成25μm厚的薄膜,。試驗中使用的四種樣品的組成、密度,、熔點(diǎn)等列在表2中,。
2．2試驗裝置
用于絕緣擊穿電壓測試的樣品，首先真空蒸鍍金電極（見圖2）,，然后將樣品放在球－板電極間浸于硅油中，硅油的溫度可以控制在20℃～100℃范圍內(nèi),，測量沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度時采用2．6GV／s的升壓速度,。另外，本研究中還用偏光顯微鏡,，偏光紅外光譜等手段對樣品進(jìn)行了分析,。
3試驗結(jié)果及討論
3．1沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度
圖3示出了四種樣品的沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度與溫度的關(guān)系。在30℃和60℃時,，四種樣品的沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度沒有顯著差異,。但在90℃時，沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度隨著聚丙烯共聚物含量的增加而提高,，純聚丙烯共聚物具有最高的沖擊擊穿電壓強(qiáng)度,，聚乙烯的沖擊擊穿電壓強(qiáng)度低，而添加了10％聚乙烯－丙烯共聚物后其90℃的沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度比純聚乙烯要高約10％,。
3．2高次結(jié)構(gòu)
圖4示出了純聚乙烯（T－0）和添加了10％聚乙烯－丙烯共聚物（T－10）的偏光顯微鏡照片,。從中可
以看出，通過與聚乙烯－丙烯共聚物共混,，使高次結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,。表現(xiàn)在：第一，T－10具有較小的球晶,；第二,，相對于T－0近似球狀的球晶，T－10的球晶形狀略呈橢球形,，而其長軸平行于樣品的拉伸方向（MD）,。這一點(diǎn)顯示T－10沿拉伸方向的取向程度要強(qiáng)于T－0。為了驗證這一觀點(diǎn),，進(jìn)行了進(jìn)一步實(shí)驗,。圖5示出了樣品在100℃的熱收縮率（樣品的拉伸方向）與聚乙烯－丙烯共聚物含量的關(guān)系,，隨著聚乙烯－丙烯共聚物含量的增加，熱收縮率也顯著增加,。高分子材料在拉伸時會發(fā)生分子鏈一定程度的取向,，而當(dāng)溫度上升超過軟化點(diǎn)時，伸長的分子鏈會趨向于收縮,。因此,，熱收縮率是表征樣品取向程度的方法之一，所以,，這一結(jié)果與偏光顯微鏡的觀察結(jié)果是一致的,。
3．3電氣性能與高次結(jié)構(gòu)的關(guān)系
高分子絕緣材料的電氣性能與高次結(jié)構(gòu)具有緊密的聯(lián)系，從圖4和圖5可以知道,，通過與聚乙烯－丙烯共聚物共混,，使高次結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，與聚乙烯相比表現(xiàn)在球晶尺寸減小和取向度增加,，而這些都曾被報道有利于提高絕緣擊穿電壓,。沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度試驗結(jié)果和高次結(jié)構(gòu)的試驗結(jié)果是一致的。
4結(jié)論
在研究了聚乙烯與聚乙烯--丙烯共聚物的共混物的沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度和高次結(jié)構(gòu)之后,，得到的主要結(jié)論如下：
（1）通過共混可以改善90℃下的沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度,。添加10％聚乙烯－丙烯共聚物后的90℃沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度比純聚乙烯高約10％。
（2）通過共混,，球晶尺寸減小,，沿拉伸方向的取向度增大，而這些變化有可能是導(dǎo)致沖擊電壓擊穿電壓強(qiáng)度提高的原因,。
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