固體電介質空間電荷與電氣絕緣 周遠翔 張靈 9787030757357 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
《固體電介質空間電荷與電氣絕緣》介紹了電介質絕緣材料技術的基本概念，固體電介質中空間電荷產生、發展和消散的基本理論和模擬分析方法，電聲脈衝法空間電荷測量技術及幾種典型的測量系統，納米粒子表面接枝技術和電介質複合技術在絕緣電介質改性中的應用，凝聚態結構、納米界面調控、絕緣材料老化對低密度聚乙烯、聚?亞胺、硅橡膠和油紙等典型絕緣材料空間電荷特性的影響規律，常溫、高溫和強電場等條件下空間電荷對聚乙烯、油紙等絕緣材料電場畸變效應和對電氣擊穿過程、電介質電導特性的影響機制，空間電荷在典型電力設備絕緣結構設計及運行特性分析中的應用，電介質空間電荷在理論研究、測量技術、暫態特性、數值模擬和電氣絕緣應用方面的發展方向等。

精彩書評
本書介紹了電介質材料中空間電荷及其測量及其方法，總結了凝聚態結構、介質調控、老化等因素對空間電荷特性的影響規律。

目錄

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1 1 電介質材料與絕緣技術 1
1 1 1 電介質材料及電氣性能 1
1 1 2 絕緣問題與絕緣技術研究發展方向 1
1 2 固體電介質中的空間電荷現象 4
1 2 1 空間電荷的定義 4
1 2 2 高壓電力設備絕緣的空間電荷問題 5
1 2 3 預電壓極性效應 6
1 2 4 空間電荷包現象 7
1 3 固體電介質空間電荷測量技術的發展 8
1 3 1 空間電荷測量技術簡介及歷史回顧 8
1 3 2 空間電荷測量方法綜述 9
1 3 3 空間電荷測量技術的發展方向 11
1 4 空間電荷研究進展分析 12
1 4 1 凝聚態結構對空間電荷特性的影響 12
1 4 2 電介質老化對空間電荷特性的影響 12
1 4 3 空間電荷與電介質電氣性能的關係 13
1 4 4 基於空間電荷對絕緣材料的開發和評估 14
1 4 5 空間電荷的模擬研究 14
1 4 6 其他相關研究 15
參考文獻 15
第2章 電介質電荷運動理論與分析 20
2 1 電介質電荷運動基礎理論 20
2 1 1 電極與電介質界面處的載流子注入 20
2 1 2 電介質內部載流子的電導 21
2 2 空間電荷輸運過程建模與模擬 21
2 2 1 載流子輸運過程數學模型 21
2 2 2 Splitting方法處理對流-反應方程 24
2 2 3 RKDG方法求解載流子對流-反應方程 26
2 2 4 RKDG+LDG方法求解載流子對流-反應方程 35
2 3 不同參數下空間電荷輸運過程模擬結果 38
2 3 1 電場強度的影響 38
2 3 2 注入勢壘的影響 41
2 3 3 載流子遷移率的影響 43
2 3 4 陷阱捕獲係數的影響 46
2 3 5 複合係數的影響 48
2 4 基於載流子遷移率計算的空間電荷包形成機理 50
2 4 1 准費米能級的確定 51
2 4 2 不同電場強度下遷移率與載流子濃度的關係 52
2 4 3 不同*深陷阱深度下遷移率與載流子濃度的關係 53
2 4 4 不同*深陷阱比例下遷移率與載流子濃度的關係 53
2 4 5 不同載流子濃度下遷移率與電場強度的關係 55
2 4 6 「陷阱填充」效應與空間電荷波包現象分析 56
參考文獻 57
第3章 電介質中空間電荷的測量 59
3 1 PEA法空間電荷測量原理及測量系統 59
3 1 1 PEA法空間電荷測量原理 59
3 1 2 PEA法測量系統 63
3 1 3 PEA法關鍵參數 67
3 2 PEA法空間電荷測量信號的恢復處理 70
3 2 1 理想空間電荷測量信號的處理 71
3 2 2 PEA法測量信號的畸變現象 72
3 2 3 壓力波衰減因子和色散因子 73
3 2 4 PEA系統衝激響應函數與反卷積方程 76
3 2 5 PEA法測量信號恢復的反卷積演算法 79
3 3 帶孔隙的油紙絕緣PEA測量信號校正處理 82
3 3 1 絕緣紙表面粗糙度的影響 82
3 3 2 絕緣紙孔隙的影響 87
3 3 3 油紙絕緣PEA信號的校正結果 90
3 4 PEA法空間電荷測量系統的改進 93
3 4 1 小型化、高耐壓測量系統 94
3 4 2 高速動態空間電荷測量系統 95
3 4 3 溫控型空間電荷測量系統 96
3 4 4 傳導電流和空間電荷聯合測量系統 97
參考文獻 99
第4章 凝聚態結構對空間電荷特性的影響 102
4 1 凝聚態結構及其對電介質電氣性能的影響 102
4 1 1 物質的凝聚態結構 102
4 1 2 凝聚態結構對電氣性能的影響 108
4 2 聚乙烯材料的凝聚態結構與表面形貌 111
4 2 1 聚乙烯材料的冷卻方式與形態結構 111
4 2 2 聚乙烯材料的基底材料與表面形貌 111
4 3 空間電荷與空間電荷包現象 114
4 4 不同形態結構LDPE的空間電荷及空間電荷包特性 115
4 4 1 不同形態結構的LDPE空間電荷特性 115
4 4 2 不同形態結構的LDPE空間電荷包特性 130
4 5 不同表面形貌聚乙烯的空間電荷及空間電荷包特性 138
4 5 1 不同表面形貌的LDPE的空間電荷特性 138
4 5 2 不同表面形貌的LDPE的空間電荷包特性 140
參考文獻 145
第5章 界面調控對納米電介質空間電荷特性的影響 148
5 1 納米電介質空間電荷的研究現狀 148
5 1 1 納米電介質的研究歷程 148
5 1 2 納米粒子-聚合物界面及理論 149
5 1 3 納米電介質抑制空間電荷 150
5 2 納米粒子表面接枝和納米複合XLPE 151
5 2 1 小分子接枝納米粒子 151
5 2 2 聚合物刷接枝納米粒子 157
5 2 3 納米複合XLPE中聚合物刷接枝密度的調控 161
5 2 4 納米複合XLPE中聚合物刷分子量的調控 161
5 2 5 納米複合XLPE中功能基團接枝的設計與實現 162
5 2 6 納米複合XLPE 169
5 3 小分子接枝納米複合XLPE的空間電荷特性 171
5 3 1 小分子接枝密度的影響 172
5 3 2 小分子極性的影響 177
5 3 3 納米粒子形貌的影響 181
5 4 聚合物刷接枝納米複合XLPE的空間電荷特性 183
5 4 1 聚合物刷接枝密度的影響 184
5 4 2 聚合物刷分子量的影響 190
5 4 3 功能基團的影響 193
5 5 優選參數的納米複合XLPE陷阱特性與電學性能 194
5 5 1 陷阱特性 194
5 5 2 直流電導特性 199
5 5 3 直流擊穿特性 201
5 6 界面調控對納米電介質空間電荷特性的影響機制 203
參考文獻 205
第6章 電老化對固體電介質空間電荷特性的影響 208
6 1 電老化與空間電荷 208
6 2 直流電老化下LDPE的空間電荷特性 209
6 2 1 直流電老化后LDPE的微觀結構和陷阱特性 209
6 2 2 直流電老化時間對空間電荷積聚特性的影響 213
6 2 3 直流電老化時間對空間電荷消散特性的影響 215
6 2 4 直流高場強下電老化后LDPE中的空間電荷包現象 217
6 3 交流電老化下LDPE的空間電荷特性 222
6 3 1 交流電老化對LDPE微觀結構和陷阱特性的影響 223
6 3 2 交流電老化時間對空間電荷積聚特性的影響 224
6 3 3 交流電老化時間對空間電荷消散特性的影響 228
6 3 4 電老化過程中LDPE空間電荷模擬計算 231
6 4 電老化對固體電介質的空間電荷特性的影響 233
6 4 1 電老化下聚?亞胺的空間電荷特性 233
6 4 2 電老化下油紙絕緣的空間電荷特性 237
6 5 熱老化對固體電介質空間電荷的影響 238
6 5 1 熱老化下聚?亞胺的空間電荷特性 238
6 5 2 熱老化對硅橡膠空間電荷特性的影響 244
6 5 3 熱老化對油紙絕緣空間電荷特性的影響 246
參考文獻 247
第7章 空間電荷對固體電介質電氣絕緣性能的影響 249
7 1 高壓電力電纜絕緣材料發展歷程中對空間電荷的認識 249
7 1 1 高壓電力電纜絕緣材料的發展歷程 249
7 1 2 高壓電力電纜技術研究熱點 251
7 2 空間電荷對電場的畸變效應 253
7 2 1 常溫下空間電荷對電場畸變的影響 253
7 2 2 高溫下空間電荷對電場畸變的影響 255
7 2 3 電場畸變的暫態過程 259
7 2 4 強電場下空間電荷包對局部電場畸變的影響 260
7 3 空間電荷對電氣擊穿過程的影響 262
7 3 1 不同預電壓場強處理后LDPE的擊穿強度 262
7 3 2 不同冷卻方式下LDPE預擊穿過程中空間電荷對電場的影響 264
7 4 空間電荷對電導特性的影響 273
參考文獻 278
第8章 空間電荷對油紙絕緣電氣性能的影響 280
8 1 變壓器及油紙絕緣中的空間電荷問題 280
8 1 1 換流變壓器的應用現狀 280
8 1 2 油紙絕緣中的空間電荷問題 281
8 2 極性反轉電壓下油紙絕緣的空間電荷特性 282
8 2 1 極性反轉電壓 282
8 2 2 極性反轉方向的影響 283
8 2 3 極性反轉后電壓幅值的影響 289
8 2 4 極性反轉時間的影響 291
8 3 油紙絕緣界面處的空間電荷特性 293
8 3 1 實驗設計 293
8 3 2 半導體-介質界面處的空間電荷特性 294
8 3 3 介質-介質界面處的空間電荷特性 300
8 4 老化后油紙絕緣的空間電荷輸運特性 305
8 4 1 老化對空間電荷特性的影響 305
8 4 2 老化過程中陷阱的形成 309
8 4 3 孔洞與正電荷積聚現象 313
參考文獻 314
第9章 空間電荷的應用 316
9 1 空間電荷與絕緣材料性能及評價 316
9 1 1 絕緣老化程度評價 316
9 1 2 空間電荷抑制技術 320
9 2 空間電荷對直流電力設備結構設計指導 323
9 2 1 空間電荷對直流電力電纜絕緣結構設計的影響 323
9 2 2 空間電荷在換流變壓器絕緣結構設計中的應用 325
9 2 3 空間電荷在其他電力設備結構設計中的應用 326
9 3 空間電荷在設備絕緣試驗中的應用 327
9 3 1 空間電荷的現場測量 327
9 3 2 空間電荷對現場試驗的影響 329
9 3 3 現場試驗的建議 330
9 4 空間電荷與其他設備絕緣結構設計和運行特性評估 332
9 4 1 電力電容器 332
9 4 2 駐極體 333
9 4 3 飛行器 335
9 4 4 GIL 336
9 4 5 等離子體表面處理 337
9 5 空間電荷研究的發展方向 338
9 5 1 空間電荷理論研究的發展 338
9 5 2 空間電荷測量技術研究的發展 339
9 5 3 空間電荷暫態特性研究的發展 340
9 5 4 空間電荷數值模擬研究的發展 345
9 5 5 空間電荷應用研究的發展 345
參考文獻 346

精彩書摘
第1章緒論
本章*先介紹電介質材料與絕緣技術相關的概念及發展方向，然後著重介紹固體電介質材料中的空間電荷問題，*后綜述了現有空間電荷測量技術，對空間電荷研究進展進行了歸納。
1 1電介質材料與絕緣技術
1 1 1電介質材料及電氣性能
電介質就是具備絕緣體物理特性，一旦施加電場后能發生介質極化的固體、液體和氣體的總稱。作為材料，電介質與導體、半導體和磁性材料一樣，在電工領域佔有重要的地位。高介電常數和高絕緣阻抗是電介質的主要特性，這類材料被廣泛應用於電氣絕緣和儲能領域。
電介質材料的電氣特性就是對電介質材料施加電場時它所做出的響應，主要包括[1]：?電導特性(載流子來源、性質，電導過程，強場下的電導等)；?擊穿特性(擊穿機理，老化特性，V-t*線等)；?介電特性(介電常數，介質損