纳米蒙脱土改性绝缘纸板的介电特性

为研究陷阱参数对纳米蒙脱土(MMT)改性绝缘纸板介电特性的影响,探索出实验室制备纳米MMT改性绝缘纸板工艺。研究了其力学性能及介电特性随纳米掺杂比例的变化规律,借助热刺激电流(TSC)法测量了不同掺杂比例下改性纸板的陷阱参数,分析了纳米掺杂对改性纸板力学性能及介电特性的影响机理。试验结果表明:随着MMT纳米掺杂比例的提高,改性绝缘纸板的介电常数和机械抗张强度呈现先降低后升高的趋势。纳米MMT的掺杂使纸板电导率增加,其非线性拐点对应电场强度随纳米掺杂比例的提高逐渐降低。击穿场强随纳米掺杂比例的增加呈先增后降趋势。借助能带理论分析得出,陷阱电荷量的增加将导致改性纸板的非线性电导率上升;陷阱深度的增加将提高改性纸板击穿场强,陷阱特性是影响改性纸板介电特性变化的主要原因。     

纳米氮化铝改性对芳纶1313绝缘纸介电特性的影响

聚合物纳米复合材料因其优良的介电性能在电介质绝缘领域得到了广泛的应用。为获得性能优良的绝缘纸,将纳米氮化铝(AlN)添加到芳纶1313中。将改性后的绝缘纸进行浸油处理,研究了AlN对油浸芳纶1313介电性能的影响。结果表明:纳米Al N能有效降低绝缘纸的电导电流,以及提升其交流击穿电场强度;同时Al N能够抑制空间电荷向介质内的注入、迁移和积聚,使绝缘纸内空间电荷分布更加均匀。另外聚合物纳米材料的界面特性使得改性后绝缘纸的相对介电常数和介电损耗值有所升高,介损松弛峰值也向低频段移动。芳纶1313/Al N油浸绝缘纸介电性能的变化归因于纳米粒子与聚合物之间的界面效应使界面区域陷阱浓度和深度增大,限制了电荷的运动。     

纳米TiO2改性纤维素绝缘纸板热老化特性

为探究纳米TiO_2改性纤维素纸板长期热老化条件下的电气特性,制备了不同质量分数与粒径的纳米TiO_2复合绝缘和普通绝缘纸板。利用两参数威布尔(Weibull)分布模型计算纳米复合纸板的绝缘失效率,讨论了击穿电压与TiO_2掺杂质量分数之间的关系,确定最佳掺杂质量分数为5%,粒径为10 nm。将样品进行加速热老化试验,测量分析其交直流击穿场强、相对介电常数和电阻率等参数以及油纸颜色和表面微观结构的变化规律;采用有限元软件计算交直流电场分布。仿真结果表明:与未改性绝缘纸板相比,老化后的纳米复合油纸绝缘中,纸板承受的交、直流场强占比更高。试验结果表明:在不同热老化阶段,纳米复合绝缘纸板的交直流电气特性和抗热老化性能始终优于未改性纸板,纳米TiO_2减弱了纸板内部纤维素链的极化,降低了载流子迁移率,改善了绝缘纸板内部场强,提高了电气性能,有效延缓了油纸绝缘的热老化过程,与仿真结果一致。     

提取杂质后的老化油浸绝缘纸板介电响应特性研究

首先制备老化绝缘纸板样品,并制定了提取老化绝缘纸板水分及分解产物的方法,然后在去除油纸绝缘的杂质及变压器油后,分别针对不同老化状态的油浸纸板开展介电响应实验。分析排除杂质后的老化油浸绝缘纸板的介电响应特性,以及纸板自身老化与油纸绝缘老化对其绝缘状态的影响差异。结果表明:老化时间和激励电压对频域介电谱(FDS)的影响主要集中在中低频段,在高频段介质损耗因数(tanδ)较为稳定;温度变化会导致FDS曲线发生平移,在高频段,温度越高tanδ越小,在低频段,温度越高tanδ越大,且频率越低tanδ的增长趋势越明显。     

纳米碳化硅改性纸板的介电特性与电场均化分析

针对换流变压器绝缘结构中直流电场分布不均的问题,通过纳米掺杂手段制备出碳化硅( SiC)改性绝缘纸板,研究了不同纳米掺杂比例对改性绝缘纸板介电参数的影响,以及改性绝缘纸板介电参数随电场强度的变化规律,并通过仿真手段验证了改性绝缘纸板对油纸绝缘电场分布的均化作用。试验结果表明：纳米掺杂可改变绝缘纸板的电导率,但对其相对介电常数影响不大,随纳米碳化硅掺杂比例的提高,改性绝缘纸板的电导率呈指数增加;在较低纳米掺杂比例下,电场强度对改性纸板电导率的影响较小,而随着纳米掺杂比例的提高,其电导率随电场强度的增大呈指数增加,表现出明显的非线性特性。仿真结果表明：利用改性纸板的非线性变化特性,可很好地均化直流电压作用下油纸绝缘的电场分布。     

聚四氟乙烯/纳米碳化硅改性复合材料的制备及其介电特性

以纳米碳化硅为填充剂,通过填充改性的方法制备了纳米碳化硅改性的聚四氟乙烯复合材料.通过扫描电镜观察复合材料的微观结构,以了解纳米碳化硅颗粒的粒度分布.测试复合材料的介电性能和体积电导率,结果表明,加入纳米碳化硅改性后,复合材料的介电常数、介质损耗因数、体积电导率随着改性剂添加量的增加而上升.分析复合材料的性能随改性剂添...     

纳米添加量对纳米改性变压器油宽频介电弛豫特性的影响

为了探索纳米改性变压器油的微观结构与宏观性能的相关性,选择绝缘体二氧化硅为改性材料,在室温条件下,制备出了不同体积分数的二氧化硅纳米改性变压器油并对其稳定性进行了测试。通过对油样进行介电谱曲线复介电常数的测量,对比分析了纯油和纳米改性变压器油的介电谱曲线以及不同体积分数二氧化硅对纳米油介电谱曲线的影响。研究结果表明:和未添加纳米颗粒的变压器油相比,纳米油在介电谱复介电常数虚部曲线的低频段和高频段均出现一个较为明显的极化峰,且低频极化峰峰值要高于高频极化峰,而在整个测试频率范围内,纯油未出现明显的极化峰;体积分数升高,纳米油的介电谱虚部值在低频段和高频段的极化峰均有所增加,且低频极化峰有向高频方向移动的趋势。Schwarz的双电层极化理论被用来解释这一现象。     

超支化聚酯改性纳米SiO2/环氧树脂的介电特性

为改善纳米SiO_2与环氧树脂(EP)的界面性能及复合材料的介电参数,通过超支化聚酯协同偶联剂处理对纳米SiO_(2.)进行表面接枝,制备不同配比的纳米SiO_2/EP复合材料,研究不同改性方式及SiO_2含量下复合材料的介电特性。X射线光电子能谱及傅里叶红外光谱分析表明,端羧基超支化聚酯经100℃、40 min共混反应可成功接枝至纳米SiO_2表面;材料断面扫描电镜分析表明,质量分数为10%掺杂时,经超支化表面接枝改性的纳米SiO_2在EP溶液中不易团聚;热刺激去极化电流测试表明,纳米复合材料内部出现0.86～1.15 eV深陷阱;质量分数为7%掺杂比例下,复合材料的交流击穿电场强度比单纯偶联剂改性方式提高了19%;质量分数为5%掺杂比例下,工频下材料的介质损耗因数和介电常数分别下降至0.58%和4.38;研究结果表明超支化聚酯处理可在纳米SiO_2表面引入超支化基团。长链自由基的引入可抑制纳米SiO_2团聚,增强无机粒子与环氧基团的结合强度,并在纳米SiO_2/EP界面区域引入深陷阱,进而显著改善复合材料的介电特性。     

温度对纳米改性变压器油宽频介电谱特性的影响

纳米改性变压器油在绝缘性能和传热性能的优势已经得到了国内外学者的广泛认可,但现阶段大多数学者的研究多集中于纳米改性变压器油的宏观特性上,且对于其改性机理尚不明确,通过研究纳米油微观结构与电导、极化之间的相关性,可以为探索纳米油的改性机理以及推广实际应用提供一定的理论参考。该文主要研究了温度对纳米改性变压器油频域介电谱的影响,在10–2~106Hz频率范围内对纳米油介电谱特性进行了分析讨论。随着温度的增加,纳米油的直流电导率呈指数型增加;而在介电谱的中高频段,出现了一个明显的极化峰,随着温度的增加,极化峰峰值逐渐减小且向高频方向移动,Schwarz双电层极化理论可用来解释这一现象。     

纳米氮化硼改性绝缘纸板在μ800 kV干式套管中的电场仿真分析

为了探究高压直流干式套管中温度梯度对电场分布的影响机理,以±800k V换流变压器干式套管为研究对象,利用多物理场耦合软件对套管芯子径向温度场电场分布进行了研究,利用氮化硼(Boronnitride,BN)纳米粒子对环氧浸渍纸进行改性,尝试通过降低温度梯度的方法来改善电场分布。研究发现:BN粒子的引入改变了材料的电导率温度系数b,并增大了导热系数λ,降低了电容芯子温度梯度;随着载流量的增大,电场分布曲线出现绕曲线中心旋转的现象,并表现为电场梯度从负值开始不断增大;分布曲线旋转角度大小,电场梯度增大大小均可以用bΔT和bd T(r)/dr来表示;适当大小温度梯度的存在,有助于电场均匀,当bΔT=ln(r2/r1)时,电场分布均匀;b/λ从材料角度反映了电场分布曲线旋转速度,b/λ较小的材料,在不同载流量下的电场梯度相近,减小了载流量变化对电场分布的影响,使得材料在较大载流量时电场梯度较小;若材料仅在单一载流量下应用,则可以通过温升大小,来近似计算b来筛选材料,可以基本实现电场分布均匀。     

纳米SiO_2/芳纶绝缘纸复合材料的空间电荷特性和介电性能

为提高油纸绝缘系统的绝缘寿命,提出将纳米SiO_2粒子改性的芳纶绝缘纸应用于直流输变电设备的方法。在加压和去压短路条件下,测试了不同纳米SiO_2含量的芳纶绝缘纸试样的空间电荷特性、热刺激去极化电流、直流击穿强度和体积电阻率。结果表明:添加纳米SiO_2使芳纶绝缘纸的线均电荷密度明显低于纯芳纶纸试样;随纳米SiO_2含量的增加,试样平均电荷密度衰减速率呈现先减小后增大的变化趋势;SiO_2的添加增加了芳纶纸内部深陷阱和浅陷阱的密度;纳米SiO_2含量为1wt%时直流击穿强度最大;芳纶纸的体积电阻率随纳米SiO_2含量增加呈单调递增趋势。机理分析表明纳米SiO_2粒子浓度过高时,其分散性变差导致其对芳纶纸性能的改善作用变弱。     

聚丙烯纳米复合材料的介电特性研究

目前电力系统中容性设备是占地面积较大的设备之一,随着柔性直流输电技术的发展,提高容性设备的储能密度、减小设备体积成为迫切需要解决的问题。提高电容器电介质储能密度的途径主要是提高相对介电常数和击穿场强,通过向有机聚合物基体掺杂无机纳米材料是电介质材料改性的方法之一。本文测试了不同氧化钛含量样品的相对介电常数和直流击穿场强,对比分析了纯聚丙烯样品和聚丙烯/氧化钛复合材料样品的陷阱参数。结果表明,氧化钛的掺杂会在复合材料中引入界面区,从而影响材料的介电特性。氧化钛质量分数为9%的样品相对介电常数最高,相对纯聚丙烯样品增大了23.95%;而氧化钛质量分数高于0.1%时,击穿场强则随氧化钛含量的增加而降低。     

纳米TiO_2改性绝缘纸的绝缘性能

为了研究纳米TiO2改性绝缘纸的绝缘性能,试验室制备了含不同质量分数纳米TiO2的绝缘纸手抄片,并对真空浸油后的绝缘纸性能进行了测试。结果表明在一定的纳米TiO2质量百分比内,改性后的绝缘纸的工频击穿场强得到较大的提高,如在质量分数为3%时,工频击穿场强提高了20.83%。在3%的添加量内绝缘纸的介电常数、介电损耗、电导率都随纳米TiO2含量的增加而减小。对纳米TiO2引起的绝缘纸工频击穿特性和介电性能的相关变化进行了讨论和分析,结果表明加入的纳米TiO2能够与纤维素与绝缘油之间形成较强的相互作用,它们的接触界面可能成为了能够捕获电子的陷阱,这些陷阱能有效地减小电子的平均自由程,遏制自由电子的能量积聚、减小了有效电子的产生几率、提高了油浸绝缘纸的工频击穿场强;纳米TiO2对纤维表面极性基团的束缚作用使绝缘纸的介电性能发生改变。     

水分对变压器油和绝缘纸频域介电谱特性的影响

频域介电谱法作为一种无损的电气诊断技术,非常适用于变压器油纸绝缘状态的现场诊断。考虑到水分对变压器油纸绝缘系统的巨大危害,运用Concept80宽频介电谱测试系统,研究了水分对矿物绝缘油和不同种类油浸绝缘纸介电特性的影响规律,并对比了相同水分质量分数油浸普通绝缘纸、绝缘纸板和热稳定纸的介电性能。研究表明:矿物油-纸绝缘试品的介电性能受水分的影响极大;矿物油的直流电导率随着水分质量分数的增加呈指数规律增大,在10-3～10-1Hz范围内,油浸绝缘纸的复相对介电常数实部随其水分质量分数增加呈线性规律增大。因此,可利用油品介质损耗因数(直流电导率)和油浸绝缘纸复相对介电常数实部对变压器油、油浸绝缘纸的水分质量分数分别进行诊断。     

纳米改性低介电常数纤维素绝缘纸的研究进展

随着输电电压等级的提升,对电力变压器绝缘运行可靠性提出了更高要求。为了降低电力变压器纤维素绝缘纸的介电常数并提升其整体性能,保障电力变压器的安全可靠运行,本文结合了国内外相关研究成果,总结了纳米改性低介电常数纤维素绝缘纸的改性方法及其研究现状,分析了改性绝缘纸的电气特征与研究局限性。其中,纳米Al₂O₃具有较好的改性效果,工频击穿场强提高了12.75%,抗张强度增加了14.13%,介电常数从2.71降至2.21。然而,一种具有介电常数和介电损耗低、机械性能好、耐高温、抗老化、成本低、环保等特点的纤维素绝缘纸制备方法仍有待探索。本文可为今后进一步研究低介电常数纤维素绝缘纸提供参考。     

纳米SiO_2复合改性绝缘纸的制备

通过在聚酰胺酸预聚体溶液中加入改性后的纳米Si O_2颗粒,浸渍绝缘纸,升温固化制得纳米Si O_2复合改性绝缘纸。对氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性前后纳米Si O_2复合绝缘纸表面进行SEM、FTIR对比分析,探索APTES改性对Si O_2分散性的影响机理;通过对其力学性能和电气强度的测试分析,研究纳米Si O_2的最佳掺杂比例及复合绝缘纸的固化工艺。结果表明:氨丙基三乙氧基硅烷有助于提高纳米Si O_2粒子在基体中的分散性,当纳米Si O_2含量为3%、PAA固含量为20%、固化温度为180℃时,纳米Si O_2复合绝缘纸的综合性能最佳,复合改性后的绝缘纸抗张强度、电气强度显著提高。