聚乙烯表面形貌对其空间电荷特性的影响

聚乙烯表面形貌对其空间电荷特性的影响

王云杉1,周远翔1,王宁华2,孙清华1

(1.清华大学电机工程与应用电子技术系,电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室,

北京100084; 2.中国电力科学研究院,北京100085)

摘要:随着空间电荷测量技术在最近三十年的巨大进步,固体电介质空间电荷研究成为研究热点。聚乙烯的热压冷却条件会显著影响聚乙烯的形态结构。而聚乙烯在热压过程中,其表面会由于不同的基底材料而形成不同的附生结晶层,从而具有不同的表面形貌。此附生层的形态对空间电荷特性有很大的影响。通过研究聚乙烯不同表面形貌的形成过程及其显微特征,并结合微观形态对不同表面形貌的聚乙烯进行了空间电荷测量分析,发现不同表面形貌的聚乙烯试样具有不同的空间电荷积聚特性。

关键词:空间电荷;聚乙烯;表面形貌;微观形态;P EA

中图分类号:TM201.4;TQ325.12文献标志码:A文章编号:1009-9239(2008)04-0042-04

Eff ect of Surface To p o g ra p h y

on S p ace Char g e Characteristic in Pol y eth y lene

WAN G Yun-s ha n1,ZHOU Yua n-xia n g1,WAN G Ni n g-hua2,SUN Qi n g-hua1

(1.S t ate Ke y L aborator y o f Cont rol an d S i m ul ation o f Pow er S y stem an d Generation E q ui p ment,

De p art ment o f Elect rical En g i neeri n g,Tsi n g hua U ni versit y,Bei j i n g100084,Chi na;

2.Chi na Elect ric Pow er Research I nstit ute,Hai di an Dist rict,Bei j i n g100085,Chi na) Abstract:Wit h g r eat p r o g r ess es of s p ace cha r g e meas ur e me nt t echnolo g ies i n t he las t t hr ee decades, lots of r es ea rches we r e f ocus e d on s p ace cha r g es i n s olid dielect rics.The heat p r essi n g a nd a nneali n g condition of p ol y et h y le ne(P E)aff ect its mor p holo gy obviousl y.Duri n g t he heat p r essi n g,t he s urf ace of P E f or ms diff e r e nt s urf ace t o p o g ra p hies becaus e of diff e r e nt s ubs t rat e mat e rials.Surf ace t o p o g ra p h y has g r eat r elation t o t he e p it axial c r y s t allization la y e r a nd i nfl ue nces t he s p ace cha r g e cha ract e ris tic of P E dra maticall y.The f or mation p r ocess of diff e r e nt s urf ace t o p o g ra p hies a nd t hei r mic r o g ra p hic cha r2 act e rs i n low de nsit y p ol y et h y le ne(L D P E)was s t udie d i n t his p a p e r.P EA met hod was us e d t o mea2 s ur e t he s p ace cha r g e dis t ribution of s a m p les wit h diff e r e nt s urf ace t o p o g ra p hies a nd mor p holo g ies i n L D P E.It’s f ound out t hat t he va rie d s urf ace t o p o g ra p hies have diff e r e nt accumulation cha ract e ris tics of s p ace cha r g e.

K e y words:s p ace cha r g e;p ol y et h y le ne;s urf ace t o p o g ra p h y;mic r o-mor p holo gy;p uls e d elect r o-acous tic (P EA)

1前言

聚乙烯由于其优异的绝缘性能和力学性能而在电气绝缘领域被广泛应用。聚乙烯材料的研究目前非常关注空间电荷问题,空间电荷问题已经成为制约高压电介质材料发展的重要问题。电介质材料中的空间电荷分布可以改变介质内部的局部电场分布,从而影响介质材料的电导和击穿等过程[1～3],影响材料的性能和寿命[4]。

聚乙烯的热压冷却条件显著影响聚乙烯的形态结构[5]。事实上,聚乙烯在热压过程中,其表面会由于不同的基底材料,而形成不同的附生结晶(E p itaxial cr y stallization)层[6～8],而此附生层的形态对空间电荷特性有很大的影响。

附生结晶是一种物质在另一种物质(基底,Sub2 st rate)上的取向生长,实际上是一种表面诱导的取向结晶现象。研究聚合物在无机盐类离子上的附生结晶始于20世纪50年代后期,聚合物-聚合物间附生结

收稿日期:2008-06-25

基金项目:国家自然科学基金项目(NSFC50437030、NSFC50277023、NSFC50347010)

作者简介:王云杉(1983-),男,陕西人,博士研究生,研究方向为固体电介质的空间电荷特性及测量技术;周远翔(1966-),男,福建蒲田人,教授,博士生导师,从事高电压与绝缘技术的教学与科研工作,(电子信箱)zhou-y x@t sin g 。