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电网规模迅速增长拉动了输电电缆行业的大力发展。作为直流输电电缆绝缘材料的主要成分,聚乙烯的性能决定了电缆的使用寿命及适用环境。直流电缆材料在加工过程会添加交联剂提高其性能以适应更高的工作温度,添加抗氧剂以延缓在长时工作下氧化作用引起的老化。本文研究了纳米氧化硅和聚乙烯共混的纳米复合材料在填充浓度、交联剂、抗氧剂和温度的影响因素下介电性能的变化。从电导特性、空间电荷抑制能力和直流击穿强度三个方面来探讨材料对上述影响因素的依赖关系。用熔融共混法制得文中所需本文所需九种材料。经平板硫化机压制成型后,使用扫描电子显微镜、红外光谱分析和X射线衍射分析对材料的物理结构和化学成分进行表征和分析。为探讨填充浓度对SiO2/LDPE介电特性的影响,文中采用的填充浓度分别为0%、1%、2%和3%。实验结果表明,随着温度的升高材料的电导率都逐渐增大。添加纳米SiO2后,材料的电导率明显变小,且随着填充浓度的增加,复合介质的电导率呈现下降趋势。在高温高场下表现尤为明显,90℃下40k V/mm时,填充浓度为1%的SiO2/LDPE的电导率比填充浓度3%的大一个数量级。与未添加纳米氧化硅的聚乙烯材料对比,纳米复合介质的空间电荷抑制能力得到了明显的提升。其中填充浓度为1%的SiO2/LDPE的空间电荷抑制能力最强。纳米微粒的添加也提升了直流击穿强度。填充浓度从1%2%时,直流击穿强度降低,而从23%时直流击穿强度上升。在90℃时,三种材料的直流击穿强度基本相同。为研究交联作用和抗氧剂对填充浓度为1%的SiO2/LDPE纳米复合介质介电性能的影响,实验室使用熔融共混法制得六种材料。首先研究交联作用时,发现交联作用会明显提高材料的电导率,加剧空间电荷的积聚。但交联作用可明显提升直流击穿耐电强度,在高温时表现明显。其次,在研究抗氧剂作用时实验结果表明了两种变化趋势。一是XLPE材料中发现:添加抗氧剂后,材料的电导性增加,空间电荷分布较多,直流击穿强度也呈现下降趋势;二是SiO2/LDPE和SiO2/XLPE材料发现:添加抗氧剂后材料的电导率变化较小,在空间电荷抑制能力方面也没有较大的变化,但在直流击穿强度上变化较为明显。实验结果表明,添加抗氧剂的SiO2/XLPE的直流击穿强度在各个温度点均为最高值,对比SiO2/LDPE认为交联作用对直流击穿强度起到了提升的正效应,对比XLPE认为纳米SiO2粒子的引入加强了直流击穿强度。