随着电力工业的发展,直流输电技术的研究和应用发展迅速。在输电工程中,直流电缆由于其传输容量大,损耗小的特点,已经在长距离直流输电中得到广泛应用。在电场作用下,直流电缆内易积聚空间电荷,导致局部电场畸变,使局部电场比平均电场增高,加速聚合物绝缘老化进程,导致直流电缆击穿。减少空间电荷的方法是目前研究高压直流电力电缆应用的焦点。根据空间电荷的类型和来源分类,抑制空间电荷的途径主要有两种:一是从电极材料入手,抑制同极性空间电荷;二是从改变材料本身的性质入手,抑制异极性空间电荷。目前,一般通过改性半导电层和绝缘层抑制空间电荷,少有利用表面改性电极材料的方法抑制空间电荷。由于电极材料的种类以及自身的性质不同,电极注入到绝缘层内的空间电荷量和注入极性等方面也会存在差异。本文选取经过表面改性的铜做电极发射电子,采用电声脉冲法(PEA)测试低密度聚乙烯(LDPE)绝缘层内空间电荷的分布情况。1.采用溅射镀膜法在铜片上镀金属钼和铬,通过扫描电子显微镜(SEM)观察其形貌发现,铜片上沉积了一层铬和较为致密的钼膜。2.将镀膜铜做电极,半导电层与LDPE样片组合为复合结构,测量了镀膜金属的功函数对LDPE内空间电荷分布的影响。由于金属铬的电负性小于铜,铜基底沉积铬后,功函数没有明显增加,所以其对电子的发射影响较小,注入到LDPE的空间电荷量没有明显变化。而金属钼的电负性较高,电子发射受到抑制,铜基底上镀钼使得金属功函数增加了 0.4-0.5 eV,金属内的电子难以越过势垒发射到LDPE绝缘层内,注入到LDPE内的空间电荷量减小。3.研究了不同溅射镀钼参数(电压和时间)对LDPE内空间电荷注入量的影响。实验结果表明随着溅射电压的增加,镀钼铜电极注入到LDPE内的空间电荷量减少,溅射电压为440 V时,LDPE内几乎没有空间电荷注入。此外,随着溅射时间的延长,镀钼铜电极注入到LDPE内的空间电荷量减少。4.将PEA测试完的LDPE样品进行热刺激电流(TSC)分析,结果表明镀钼铜做电极,LDPE内的陷阱电荷量和峰值电流减小。随着溅射电压的增大,钼颗粒排列更紧密,LDPE内陷阱电荷量和峰值电流急剧减小。随着溅射时间的增加,溅射到铜片上的粒子增多,改性电极注入到LDPE内的空间电荷量减少。