表面修饰纳米SiO2/XLPE的电导电流和空间电荷特性

编号：CPJS03899

篇名：表面修饰纳米SiO2/XLPE的电导电流和空间电荷特性

作者：吴振升[1] ;叶青[1] ;周远翔[2] ;张灵[2] ;张云霄[2] ;吴浩哲[3]

关键词：纳米电介质 交联聚乙烯 纳米二氧化硅 纳米颗粒表面修饰 电导电流 空间电荷

机构： [1] 北京交通大学电气工程学院,北京100044; [2] 清华大学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; [3] 中国电力科学研究院,北京100192

摘要： 为研究纳米颗粒表面修饰对纳米二氧化硅/交联聚乙烯（SiO2/XLPE）电导电流和空间电荷特性的影响,分别将未经表面修饰和经钛酸酯偶联剂TC9修饰的纳米SiO2颗粒添加到XLPE基体中进行了实验.显微观测和成分分析表明,TC9的非极性有机官能团取代了纳米SiO2颗粒表面的羟基,降低了羟基间的相互成键作用,从而改善了纳米SiO2与XLPE基体之间的相容性,纳米SiO2颗粒在XLPE基体中的粒径范围从几十到100 nm;同时,TC9表面修饰提高了纳米SiO2/XLPE复合介质的介电常数和介质损耗,降低了电导电流,抑制了空间电荷的注入;而未经表面修饰的纳米SiO2/XLPE复合介质的电导电流和空间电荷特性相较于XLPE并未得到改善.分析认为,由于经TC9表面修饰的纳米SiO2分散性的改善,增大了纳米颗粒与XLPE基体之间的界面区域,因而在纳米复合介质内产生了更多的深陷阱;电极与介质界面附近的大量深陷阱捕获注入的电荷,形成固定的空间电荷层,降低了其与电极间的局部电场,从而提高了注入势垒,抑制了空间电荷的进一步注入.