直流击穿电压测试仪--性能参数，报价/价格，图片

基本信息

产品名称：

直流击穿电压测试仪

英文名称：

国产/进口：

国产

产地/品牌：

北京智德创新

型号：

ZJC-50E

参考报价：

110000

销售商：

北京智德创新仪器设备有限公司

总点击数：

236

更新日期：

2025-06-09

产品类别：

其它各类仪器

性能参数

智德创新ZJC-50E直流击穿电压测试仪

交联工艺对 XLPE 击穿特性的影响研究

1 前言

XLPE 是一种半结晶形态的聚合物类材料‚其交联历程和热历程的不同将对 XLPE 结晶形态和交联结构产生影响‚进而对 XLPE 材料的绝缘性能构成影响。为了进一步了解交联工艺对 XLPE击穿特性的影响‚利用针－板电极‚逐次改变实验温度‚按一定顺序对不同交联温度和交联时间制备的 XLPE 试样进行击穿实验‚对比分析不同实验温度下不同交联度 XLPE 试样的电气性能。

2 试样制备与实验设置

实验基料为低密度聚乙烯（LDPE）‚密度分布为0．910～0．925mg／mm 3‚熔化指数 MFI 为2．0～2．2。添加2．0％的 DCP 交联剂及辅助添加剂‚在专用的自动计量双螺杆挤出设备上充分混合后造粒。在115℃的液压机中不加压预热10min‚然后加压交联‚交联温度分别选取120℃、150℃、160℃、170℃、180℃、200℃和220℃‚交联时间分别为5min、10min 和15min‚压力为15MPa。在上述压力下自然冷却‚制得长度为30mm、宽度为30mm、厚度为1mm 的薄片状 XLPE 试样。

实验采用的电极结构如图1所示‚针电极直径为2mm‚针尖曲率半径为12．5μm。厚约100μm‚直径25mm 的铝箔贴附在试样背部形成背部电极。实验中‚将针电极紧贴在试样表面并与高压电源相连‚背部电极接地。为防止加压过程中在针电极与背部电极间发生沿面闪络‚将该实验电极结构置于绝缘油中。

实验装置的电路结构如图2所示。实验设备的过流保护装置可使试样击穿后迅速断电‚保护电极‚并且配备了计时器和数字电压表‚可准确显示施加的电压值、击穿电压有效值和持续加压时间。实验时‚将 XLPE 试样放置于针－板电极之间‚向油杯中倒入绝缘油‚油面高度需高过针－板电极及实验试样。为考察环境温度对试样击穿特性的影响‚实验前将绝缘油加热到设定温度‚绝缘油温度通过 Raytek 红外温度仪测量得到。

试样的击穿电压实验：首先在环境温度下（约为15℃）进行击穿实验。以1kV／s 的速度升压‚直至试样击穿‚记录击穿电压。重复上述实验10次‚取平均值作为试样的击穿电压。然后将绝缘油分别加热至实验温度50℃、90℃、105℃和120℃‚对XLPE 试样进行上述击穿实验。为确保试样温度分布均匀且达到实验温度（误差小于＋2℃）‚将试样在绝缘油中浸泡5min‚使试样充分预热。每做完一次击穿实验‚重新测试绝缘油的温度‚当油温低于实验温度－2℃时‚就要将绝缘油重新加热。

试样的耐压持续时间实验：首先在环境温度下（约为15℃）进行持续耐压持续时间实验。以1kV／s的速度将电压升至30kV。启动计时器开始计时‚试样击穿后‚电压自动降为零‚计时器停止计时‚所记录时间为耐压持续时间。每组实验重复10次‚取平均值作为试样的耐压持续时间。改变实验温度‚分别在50℃、90℃、105℃和120℃下对 XLPE 试样进行耐压持续时间实验。

3 结果与讨论
3．1 交联温度对试样击穿特性的影响
交联时间为10min 时 XLPE 试样的击穿电压与交联温度的关系如图3所示。随着交联温度的升高‚试样的击穿电压呈现先增大后减小的趋势。以实验温度为15℃为例‚当交联温度从120℃升高至200℃时‚击穿电压从38kV 升高至42kV‚击穿强度提高了约13．2％；当交联温度继续升高至220℃时‚击穿电压迅速下降至约38kV‚与交联温度120℃（即未交联）时的击穿电压接近。随着实验温度的升高‚击穿场强逐渐下降。以交联温度220℃为例‚实验温度为90℃时试样的击穿电压约为15℃时的88．4％；当实验温度进一步上升至105℃时‚击穿电压降低至83．3％。此外‚当实验温度在90℃以下时‚击穿电压的峰值均出现在交联温度为200℃的试样中。实验温度越高‚该峰值与未交联试样的击穿电压值之比越小。当实验温度为105℃时‚击穿电压的峰值出现在交联温度为180℃的情况下。结果说明‚在不同实验温度条件下‚交联温度对试样击穿场强的影响有所不同。

XLPE 试样的耐压时间与交联温度的关系如图4所示。随着交联温度的升高‚试样的击穿时间呈现先增大后减小的趋势。以实验温度15℃为例‚击穿时间的峰值出现在交联温度为180℃的试样中‚该值比未交联试样的击穿时间延长约1．3倍。随着实验温度的升高‚试样击穿时间显著下降‚表明绝缘强度降低。

3．2 实验温度对试样击穿特性的影响
交联温度为180℃的 XLPE 试样的击穿电压与实验温度的关系如图5所示。随着实验温度从15℃升高至120℃‚试样的击穿电压显著下降。以交联时间为15min 的试样为例‚实验温度为15℃时其击穿电压为42kV。当实验温度为90℃时‚击穿电压值下降至38kV‚下降了约10％；当实验温度为120℃时‚击穿电压进一步下降至34kV‚下降量约为20％。实验结果说明‚实验温度越高‚试样绝缘强度越低。此外‚对于交联温度为180℃的 XLPE 试样‚交联时间不同对击穿电压并未产生显著影响。

交联时间为10min 时不同交联温度制备的XLPE 试样的击穿电压与实验温度的关系如图6所示。随着实验温度的升高‚试样的击穿电压呈现先慢后快的下降趋势。当实验温度从15℃升高至90℃时‚交联温度为120℃、180℃和220℃试样的击穿电压下降量分别约为2．6％、6．8％和0．3％；实验温度升高至105℃时‚3种试样的击穿电压值分别下降了13．7％、10．4％和7％；实验温度继续上升至120℃时‚3种试样的击穿电压分别急下降并基本相同。可见‚试样在高于90℃的实验环境下‚试样的击穿电压显著下降。当温度达到120℃时‚各类试样的击穿电压已无差异。

交联时间为5min 时 XLPE 试样的耐压时间与实验温度的关系如图7所示。随着实验温度的升高‚耐压时间逐渐缩短。当实验温度高于90℃时‚与实验温度为15℃时相比‚试样的耐压时间下降约在25％以上‚以未交联的试样下降的幅度最大‚结果表明‚实验温度对绝缘耐压时间的影响十分显著。聚合物击穿过程十分复杂‚可能是电击穿或热击穿单独的作用‚也可能是二者的联合作用。特别是在交流电场的作用下‚因电场和介质损耗的双重作用‚极易引发电击穿和热击穿联合作用。在实验中‚随着交联温度的升高‚XLPE 的交联度不断增大‚逐渐形成三维网状结构‚使得介质的耐热性能增加‚进而抵御热击穿的能力增大；然而‚交联温度的升高促进 DCP 交联剂的分解‚生成的苯乙酮大量增加‚为电击穿过程提供了种子电荷[5]。另外‚过高的交联温度将产生过度的交联‚所生成的密集三维网格对晶体的生长形成较大影响‚晶粒的均匀度下降‚小晶粒大量产生‚结晶度下降‚使得非晶区更加不均匀‚加之非晶区密度小‚电子的平均自由行程大‚更易于使种子电荷加速运动并形成电子雪崩‚导致击穿。当交联温度升高至200℃时‚击穿电压增大‚表明交联结构抑制热击穿的作用强于交联剂分解及结晶形态降低促进电击穿的作用；当交联温度进一步升高至220℃时‚交联剂分解及结晶形态的降低对电击穿的促进作用增大‚击穿电压降低。当实验温度升高时‚交联结构抑制热击穿的作用受到抑制‚使得热击穿更易于发生。因此‚击穿曲线的拐点左移至180℃。

随着实验温度的进一步升高‚击穿场强随之下降‚如图3和图4所示。在实验温度超过90℃时‚XLPE 进入熔融状态‚规整的结晶结构开始分裂形成无序的非晶区。这为电荷的碰撞电离提供了较好的加速空间‚使电击穿过程易于发生‚击穿电压显著下降‚如图5和图6所示。当实验温度达到120℃时‚各类试样的晶区全部裂解‚形成熔融状态的非晶区‚因此其击穿电压接近。另外‚对于180℃交联制成的试样‚其内部的结晶形态、DCP 分解和交联网络结构的平衡较强地抑制了电击穿和热击穿过程‚因此在实验温度升高的过程中获得了较高的击穿电压。由于交联形成的三维网状结构有助于抵制热击穿的风险‚交联温度为220℃制成的试样的击穿电压始终高于未交联试样。上述分析‚同样适用于图7中介质的耐压时间随环境温度升高而下降的现象。

4 结论
（1）XLPE 的击穿电压和耐压时间与其交联温度密切相关。交联形成的三维网络抑制热击穿和DCP 交联剂分解及结晶形态是影响击穿电压和耐压时间的原因。
（2）实验温度的升高削弱了交联网络抵御热击穿风险能力并促进了电子雪崩耐压时间均逐渐降低。当环境温试度样超的过击9穿0电℃压时和XLPE 中结晶熔融过程开始‚规整晶体变成无序非晶结构‚击穿电压和耐压时间均大幅降低。
（3）交联温度和交联时间的工艺控制对高压电缆绝缘的击穿性能影响很大。此外‚在高压电缆的运行中‚当电缆接近或超过90℃运行时‚即便是很短暂的时间也会带来极大的风险。

公司简介

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