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开发免交联环保型直流电缆聚丙烯绝缘材料可以提高电力系统的环境友好性和运行温度,对于直流电缆输电技术的发展具有重要意义。直流电缆在运行过程中,由于电力电子器件的导通和关断等操作,电缆绝缘在承受额定电压的同时,还会受到重复脉冲过电压的作用,容易引发电树枝并导致绝缘故障。此外温度的变化也会影响聚丙烯绝缘的劣化过程,威胁电力系统安全稳定运行。本文以直流电缆聚丙烯绝缘为对象,采用典型针-板电极结构研究了直流与脉冲复合电压下聚丙烯电树枝生长特性和生长机理,探究温度对电树枝生长特性的影响,并采用电压稳定剂填充的方法抑制复合电压下电树枝生长,以期为免交联环保型直流电缆绝缘的研发奠定实验与理论基础。论文主要工作和获得的成果如下:(1)通过研究直流与脉冲复合电压下电树枝生长动态特性,发现直流电压不容易引发聚丙烯电树枝生长。在不同幅值直流与脉冲电压复合的情况下,当直流电压极性与脉冲电压极性相同时,随着直流电压幅值的增大,电树枝生长速率和累积损伤增大;当直流电压极性与脉冲电压极性相反时,随着直流电压幅值的增大,电树枝生长速率和累积损伤先增大后减小。在直流与不同幅值脉冲电压复合的情况下,随着脉冲电压幅值的增大,电树枝生长速率和累积损伤增大。(2)通过研究不同温度下聚丙烯电树枝生长特性,发现脉冲电压下,随着环境温度升高,电树枝生长速率先增大后减小,随着环境温度降低,电树枝生长速率逐渐减小;利用能谱分析和红外光谱对电树枝通道内壁进行分析,发现击穿通道内壁中引入了氧元素并发现了C=O和C-O基团。直流脉冲复合电压下,当直流电压极性与脉冲电压极性相同时,电树枝生长速率随温度升高先减小后增大,累积损伤逐渐增大;当直流电压极性与脉冲电压极性相反时,电树枝生长速率和累积损伤随温度升高而增大。(3)为了抑制电树枝生长,在聚丙烯中添加4-苯基二苯甲酮、2-羟基-2-苯基苯乙酮、4,4’-双(二甲氨基)苯偶酰三类电压稳定剂,发现2-羟基-2-苯基苯乙酮可以抑制直流脉冲复合电压下聚丙烯电树枝生长,添加4-苯基二苯甲酮和4,4’-双(二甲氨基)苯偶酰反而会促进电树枝生长。随着2-羟基-2-苯基苯乙酮含量的增加,电树枝生长速率先减小后增大。2-羟基-2-苯基苯乙酮可以有效捕获热电子,抑制其在直流脉冲复合电压下对聚丙烯绝缘分子链的撞击,从而抑制了电树枝的生长。