Effect of Functional Grafting Modification on Dielectric Properties of Polypropylene Insulation—Part II: Space Charge and DC Breakdown

空间电荷 聚丙烯 介电强度 嫁接 材料科学 复合材料 电介质 电导率 高分子化学 光电子学 化学 聚合物 物理 电子 物理化学 量子力学
作者
Zhonglei Li,Yifan Yin,Shuai Zhao,Boxue Du
出处
期刊:IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:31 (4): 1756-1763 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tdei.2024.3355880
摘要

This paper investigates the effect of antioxidant grafting on the electrical properties of polypropylene (PP) insulation for HVDC cables. The DC conductivity, space charge distribution, and breakdown characteristics of grafted modified PP are tested, and the results are compared with the neat PP. The experimental results indicate that grafted PP with antioxidants containing functional groups can effectively reduce high-temperature conductivity and inhibit the injection of space charges. Compared with the neat PP, DC breakdown strength of the grafted PP samples has significantly improved from 70 to 90°C and can still maintain a high breakdown strength after heteropolar DC pre-stressing. The electrostatic potential and molecular orbitals of grafted PP are calculated, revealing that antioxidants containing functional groups can introduce deeper localized state traps, effectively trapping charge carriers, reducing carrier damage to the molecular chain, and improving breakdown strength. In conclusion, antioxidant grafting can significantly enhance the space charge and breakdown characteristics of PP and thus is expected to be applied in PP-insulated cables.
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