空间电荷积聚是影响直流电缆安全运行的重要原因,定量表征直流电缆用聚乙烯材料内陷阱电荷的分布特性并分析其内部陷阱产生的根源,对抑制空间电荷积聚、加强直流电缆安全可靠运行具有重要意义。为此,采用直流电晕充电法对低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)和交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)薄膜试样进行了充电,以模拟直流加压时电荷的注入过程。通过考虑材料内入陷电荷的出陷规律,建立了1个等温表面电位衰减(isothermal surface potential decay,ISPD)模型。通过分析LDPE和XLPE薄膜试样的ISPD数据,获得了其内部陷阱电荷的分布特性,并进一步分析了LDPE与XLPE形态学特性和添加剂对陷阱形成的影响。 

转载 结果表明:LDPE和XLPE中分别存在2个陷阱中心,即浅陷阱中心和深陷阱中心;LDPE中与XLPE中空穴深陷阱电荷密度都高于空穴浅陷阱电荷,即2者空穴陷阱电荷主要以深陷阱为主;XLPE中空穴浅陷阱电荷与空穴深陷阱电荷之间的数量差距减少,XLPE中空穴浅陷阱高于LDPE中空穴浅陷阱。交联副产物对XLPE内部陷阱的形成产生重要影响,且添加剂形成的空穴类型陷阱的深度并不完全相同kB为Boltzmann常数；T为材料所处环境温度，单位为K；vATE为逃逸频率，可以表示为vATE=(kBT)3/dh3v2。此处：d为缺陷可以移动的方向，取值为6；h为Planck常量陷阱电荷分布特性-电动折弯机数控钢管滚圆机弯管机张家港液压弯管机滚弧机；v为移动方向的正交平面处缺陷点周围的振动频率[16]。陷阱电荷密度的变化率与陷阱电荷密度和电荷出陷概率相关。陷阱电荷密度qs(t)(单位为C/m2)随时间t的变化率可以表示为()()sdesqtPqtt=(2)对式(2)求积分可得()s1de0exp(d)tqt=CPt′∫(3)式中C1为积分常数。考虑以下初始条件图1等温表面电位衰减实验中典型电晕充电示意图FistrapTtrap0QfB1()()1exp()tqteNfEeNEEkT===+(4)式中：f(ET)为Fermi-Dirac分布函数；Ntrap为t=0时材料中被载流子占据的陷阱密度；e为电子的电荷量即元电荷；E为载流子所处能级；EQf为Fermi能级。将式(4)代入式(3)，可得()s随时间变化的陷阱电荷密度的表达式，陷阱电荷密度与t=0时被载流子占据的陷阱密度和电荷出陷概率密切相关，并随着电荷出陷概率增大而呈指数型衰减。也就是说，电荷出陷概率较大时，陷阱电荷密度衰减较快；电荷出陷概率较小时，陷阱电荷密度衰减较慢。1.2随时间变化的外部电流被陷阱捕获的电荷出陷能够形成外部电流,由陷阱电荷出陷形成的外部电流可以表示为()sq(t)jtt=(6)对式(6)进行推导可得()trapTTj(t)=eNfEG(E,t)(7)函数G(ET,t)的表达式为()TBaidu0,exp(d)tGEt=PPt′∫(8)式(7)即为由陷阱电荷出陷形成的外部电流表达式，由外部电流的表达式可以?陷阱电荷分布特性-电动折弯机数控钢管滚圆机弯管机张家港液压弯管机滚弧机  转载