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        生產(chǎn)廠家如何測(cè)試電壓擊穿強(qiáng)度、介電常數(shù)介質(zhì)損耗等參數(shù)

        更新時(shí)間:2023-04-06      點(diǎn)擊次數(shù):1449

        1前言

        隨著電力工業(yè)的發(fā)展,對(duì)電氣絕緣材料的要求越來(lái)越高。高電氣強(qiáng)度,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,聚乙烯的電氣強(qiáng)度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強(qiáng)度。電力電纜在系統(tǒng)故障中,有可能在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到高溫,因此,改善絕緣材料在高溫條件下的電氣強(qiáng)度具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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        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(zhǎng)度較長(zhǎng)的電纜。在本研究中,我們?cè)诰垡蚁┲刑砑恿?/span>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。

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        2試驗(yàn)

        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(yàn)中使用的四種樣品的組成、密度、熔點(diǎn)等列在表2中。

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        22試驗(yàn)裝置

        用于電氣強(qiáng)度測(cè)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(cè)量沖擊電壓擊穿強(qiáng)度時(shí)采用26GVs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(duì)樣品進(jìn)行了分析。

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        3試驗(yàn)結(jié)果及討論

        31沖擊電壓擊穿強(qiáng)度

        3示出了四種樣品的沖擊電壓擊穿強(qiáng)度與溫度的關(guān)系。在30℃和60℃時(shí),四種樣品的沖擊電壓擊穿強(qiáng)度沒有顯著差異。但在90℃時(shí),沖擊電壓擊穿強(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強(qiáng)度,聚乙烯的沖擊擊穿強(qiáng)度低,而添加了10%聚乙烯-丙烯共聚物后其90℃的沖擊電壓擊穿強(qiáng)度比純聚乙烯要高約10%。

        32高次結(jié)構(gòu)

        4示出了純聚乙烯(T0)和添加了10%聚乙烯-丙烯共聚物(T10)的偏光顯微鏡照片。從中可

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        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,T10具有較小的球晶;第二,相對(duì)于T0近似球狀的球晶,T10的球晶形狀略呈橢球形,而其長(zhǎng)軸平行于樣品的拉伸方向(MD)。這一點(diǎn)顯示T10沿拉伸方向的取向程度要強(qiáng)于T0。為了驗(yàn)證這一觀點(diǎn),進(jìn)行了進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。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(shí)會(huì)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(shí),伸長(zhǎng)的分子鏈會(huì)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。

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        33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(bào)道有利于提高電氣強(qiáng)度。沖擊電壓擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果和高次結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)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℃下的沖擊電壓擊穿強(qiáng)度。添加10%聚乙烯-丙烯共聚物后的90℃沖擊電壓擊穿強(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)致沖擊電壓擊穿強(qiáng)度提高的原因。


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