表面修饰纳米SiO_2/XLPE的电导电流和空间电荷特性

编号：NMJS04992

篇名：表面修饰纳米SiO_2/XLPE的电导电流和空间电荷特性

作者：吴振升； 叶青； 周远翔； 张灵； 张云霄； 吴浩哲；

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： 北京交通大学电气工程学院； 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； 中国电力科学研究院；

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。