聚噁二唑涤纶纤维绝缘纸生产工艺

本文对聚二唑涤纶纤维绝缘纸生产工艺技术进行了研究和探讨 ,得出了适合于生产的工艺技术条件。

干法纺聚酰亚胺纤维绝缘纸基材料的制备及其性能研究

针对干法纺聚酰亚胺(PI)纤维的特性,系统的研究了PI纤维纸的湿法成形、浸渍和热压工艺。并对作为绝缘纸的PI纤维纸的主要性能指标进行了测定。结果表明:当聚氧化乙烯(PEO)、芳纶浆粕、丁苯胶乳和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)用量分别为0.06%、6%、8%和0.6%,PI树脂浸渍浓度为2%,热压第三阶段为260℃、15MPa、5min时,可以得到物理性能较好的PI纤维纸;干法纺PI纤维纸的物理性能与湿法纺PI纤维纸的相关性能相当,绝缘性能则优于湿法纺PI纤维纸的相关性能。

掺杂纳米Al_2O_3对纤维绝缘纸电寿命的影响及机理

纳米Al_2O_3掺杂能有效提升纤维绝缘纸的热寿命,为进一步探究其对纤维绝缘纸电寿命的影响,在实验室制备了纳米Al_2O_3改性纤维绝缘纸(质量分数为2%的掺杂量)和普通纤维绝缘纸手抄片,均采用矿物油进行真空浸渍后作为对比研究对象。在多样品绝缘材料电老化试验平台上,对两种油浸绝缘纸分六种不同电压开展加速电老化试验,以绝缘击穿失效作为寿命终点,利用电寿命反幂函数模型,分别计算并对比了其寿命指数,并对其介电性能进行测试。结果表明,相较于改性前的油浸绝缘纸,改性后的油浸绝缘纸具有更低的相对介电常数及介质损耗,寿命指数提高了20%,具有更高的抗电老化性能及更长的电寿命。最后,结合改性前后介质中电场分布、介质损耗及传导电流变化,分析了纳米Al_2O_3掺杂对油纸绝缘电寿命的影响机理。

电力变压器用纤维素绝缘纸物理改性的研究进展

绝缘纸的性能决定了电力变压器的可靠性和寿命,为了保障变压器安全可靠运行,本文结合国内外文献及相关研究成果,从纳米粒子改性和热稳定剂改性阐述当前采用物理改性技术提升绝缘纸性能的研究现状,分析两种改性方式的利弊,探究经济可行的电力变压器用纤维素绝缘纸改性方法,从本质上提升变压器运行可靠性。

换流变压器下新型纤维素绝缘纸特性综述

换流变压器是高压直流输电网络的关键设备之一,其阀侧主绝缘由于运行工况电场情况复杂通常具有较高的故障率。虽然通过在线监测及故障诊断技术手段可以提高绝缘可靠性,但若考虑到停电维修所带来维修和输电损失成本,高压直流输电网络运行有效性和经济性并不能得到有效保证。油纸绝缘作为换流变压器阀侧的主要绝缘形式,其绝缘可靠性与换流变压器安全运行紧密相关。其中在阀侧处构成固体绝缘的绝缘纸不仅长期受到热应力作用造成绝缘劣化,同时还承受交直流叠加和极性反转等复杂电场作用,容易积聚空间电荷、承受更多的直流场强分量,并且其在劣化后引起的性能下降是不可逆转的,因此绝缘纸的性能是决定换流变压器运行可靠性的重要因素。为了保障换流变压器安全可靠运行,结合国内外文献及课题组相关研究成果,旨在从提升纤维素绝缘纸的抗热老化性能、耐绝缘击穿特性以及空间电荷分布特性三大方面阐述当前采用改性技术提升绝缘纸性能的研究现状,分析各改性方法的利弊,探究经济可行的纤维素绝缘纸改性方法,从本质上提升换流变压器运行可靠性。

植物纤维基电气绝缘纸的强度性能

以未漂硫酸盐针叶木浆为原料,研究了打浆和添加纤维素纳米纤丝(CNF)对绝缘纸强度性能的影响,在此基础上研究了油浸时间和油浸温度对绝缘纸强度性能的影响.实验结果表明:以提高强度为目的进行打浆,打浆度控制在50°SR时,纸页抗张指数达到84.4 N·m/g,此时添加CNF,抗张指数可以进一步提高至95.5 N·m/g;综合考虑绝缘纸的强度性能及成本因素,CNF的适宜添加量为2%(相对于绝干浆质量).通过对绝缘纸油浸处理发现:随着油浸时间的增加及油浸温度的提高,纸页的强度性能下降明显,未添加CNF纸页在150℃下油浸5 h时,抗张指数下降至76.9 N·m/g;而添加CNF纸页的抗张指数可保持在80.9 N·m/g,强度性能均能保持在较高水平.

绝缘纸宽频介电响应阻容等效模型及纤维极化特性提取

纤维的极化特性是决定绝缘纸介电特性的关键因素之一,但是由于缺乏绝缘纸介电响应的计算模型,纤维在绝缘纸极化过程中的定量作用尚不明了,导致纤维的极化特性研究难以开展。为此提出了一种适用于绝缘纸这种复合材料的宽频介电响应阻容等效模型,并通过试验验证了其准确性。然后通过测量纤维素绝缘纸在25~100℃下的频域介电谱和所建立的模型计算出了纤维的介电特性。最后,利用修正Cole-Cole模型分析了纤维的介电频谱。结果表明,纤维的极化过程中存在3个弛豫过程,其中高频区以羟基转向极化为主,对应的活化能为0.176 eV;低频区源于电极极化,与纤维中自由离子的运动有关。该研究可为复合材料介电响应分析和合成绝缘纸改性提供关键参数和理论指导。

纳米SiO2表面KH550接枝密度对改性纤维素绝缘纸力学性能与热稳定性的影响

为提升纤维素绝缘纸的力学性能与热稳定性,利用KH550对纳米SiO2进行表面改性,将其掺杂到纤维素绝缘纸中,通过分子模拟建立不同接枝密度的纳米SiO2/纤维素复合模型,并对各模型的力学性能、均方位移、内聚能密度、溶解度参数和径向分布函数进行计算和分析。结果表明:KH550接枝密度为12.5%的纳米SiO2/纤维素复合模型抗形变能力最佳,并具有较大的内聚能密度和溶解度参数,改性效果最佳。

机-热协同老化对纤维素绝缘纸频域介电谱特性的影响

为研究机械振动-温度协同老化对纤维素绝缘纸频域介电谱(FDS)特性的影响,该文在60℃下对绝缘纸进行了频率为100 Hz、振幅为0.26 mm、老化时间为150 d的一系列加速机-热老化试验。测量了试品在10^?3~10^3 Hz范围的FDS特性并获得了试品的微观形貌,进而分析了机-热老化对试品的tanδ-f曲线的影响规律和机理。研究表明,随着机-热老化时间的增加,tanδ-f曲线总体呈下降趋势且存在低频弥散现象,其影响规律和弥散频段与热老化时的FDS特性存在显著差别,该文从样品的老化条件和FDS的检测条件两方面对其原因进行了分析。结合机-热老化时试品微观形貌分析,探究了机-热老化对介质微观结构及介质中自由电荷和束缚电荷定向迁移的影响,分析了tanδ-f曲线随老化时间增加而降低的原因。同时,机-热老化还导致介质体积电导率下降,并影响了介质的极化损耗。该结果可为研究机-热老化对纤维素绝缘纸绝缘性能的影响提供参考。

植物油与普通绝缘纸复合绝缘的老化特征研究

植物油替代矿物绝缘油时与普通纤维绝缘纸组成的绝缘系统的老化研究是该种组合绝缘实际应用的重要基础,为了掌握植物油与普通纤维绝缘纸组成的复合绝缘的老化特性,通过植物绝缘油与普通纤维绝缘纸组成的复合绝缘在90°C、110°C和130°C下的加速老化试验,分析了聚合度与老化时间的关系;研究了油中水分含量、CO2/CO与老化时间、聚合度的关系。结果表明:聚合度与老化时间的关系满足微分形式的降解方程;油中水分含量、CO2/CO与聚合度有较好的对应关系,可以用它们作为评估由植物油和普通纤维绝缘纸组成的绝缘系统老化程度的参量之一。

BTCA改性对纤维素绝缘纸介电性能的影响

研究了1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)改性对纤维素绝缘纸介电性能的改善效果,利用傅里叶变换红外光谱分析及分子动力学模拟对改性前后纤维素的官能团变化和分子链运动进行表征和计算,并对制备的改性纤维素绝缘纸的介电性能、交流击穿强度、机械性能等进行了分析。结果表明,经BTCA改性后纤维素链间通过酯基交联,极性羟基减少,分子链运动(柔性)减弱,分子极性强度明显降低;当BTCA浸渍浓度为0.2 mol/L时,改性纤维素绝缘纸在工频下的介电常数和介质损耗比未改性时分别降低了12.0%和21.7%,交流击穿强度和抗张强度分别提高了9.7%和12.0%,断裂伸长率变化不明显,BTCA改性纤维素绝缘纸既保持了良好的机械性能和交流击穿强度,介电性能也得到了最大提升。

纤维素绝缘纸加速热老化聚合度下降规律研究

以常规纤维素绝缘纸与变压器油为试验材料,开展了纤维素绝缘纸的加速热老化试验。测量了热老化过程中纤维素绝缘纸的聚合度,并采用一阶动力学与二阶动力学方程对聚合度与热老化持续时间进行了拟合分析,从而获得了不同温度下的纤维素绝缘纸的聚合度下降规律。结果发现,温度对纤维素绝缘纸的聚合度下降规律具有重要影响,一阶动力学方程与二阶动力学方程均能较好地刻画纤维素绝缘纸聚合度的下降规律。

聚倍半硅氧烷以不同方式改性纤维素绝缘纸的机理研究

本文运用分子动力学方法,建立了纯纤维素模型和一系列聚倍半硅氧烷以不同方式改性的纤维素绝缘纸模型,并对其热力学性能进行了计算、对比和讨论.实验结果表明,各聚倍半硅氧烷纤维素改性模型的性能均优于未改性模型,并且当两条纤维素分子链作为取代基通过化学键接枝在聚倍半硅氧烷分子上(M2模型)时,改性效果最佳,其内聚能密度与溶解度参数的值相较于未改性模型提高了9%,拉伸模量、体积模量、剪切模量、柯西压的值分别提升了38.6%、29.5%、41.1%和29.5%,此外本文还计算并分析了各模型的自由体积分数和均方位移,结果显示,相较于其他模型,M2模型中的化学键在避免使纤维损失强度的同时,增加了分子链间的纠缠,使纤维素分子链占据了更多自由体积,从而使体系具有更小的自由体积分数,抑制了纤维素的链运动,进而提升了纤维素绝缘纸的热稳定性,这从微观角度解释了化学处理影响改性效果的机理.

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Al_2O_3掺杂对绝缘纸的空间电荷及陷阱能级分布特征的影响

传统纤维素纸在直流电场的作用下易于积聚空间电荷而导致介质内部电场发生畸变引发事故。为改善油浸纤维素绝缘纸在直流电场下的空间电荷特性,使空间电荷难以积聚且易于消散,利用纳米Al2O3对绝缘纸进行改性,采用脉冲电声法(PEA)测试了不同纳米含量的油浸改性纸样在直流电场下的空间电荷密度,并对陷阱参数进行了计算。结果表明:纳米Al2O3掺杂质量分数为1%时对空间电荷行为的抑制效果最佳;纳米氧化铝的掺杂激发了深陷阱的形成,增大了深陷阱的密度,改变了纤维素绝缘纸中的陷阱能级分布;陷阱能级分布的改变解释了改性绝缘纸的体积电阻率和直流击穿场强随纳米氧化铝含量变化的原因。研究结果可为进一步研究纤维素绝缘纸的改性技术和提高纤维素绝缘纸的各项性能提供参考。

基于FDS的换流变绝缘纸寿命评估方法研究

为实现换流变压器绝缘纸机械强度的无损检测及评估变压器的绝缘寿命,首先在100℃下对绝缘纸进行了频率为50 Hz、振幅为0.57 mm,老化时间为35 d的一系列加速机–热老化实验。其次,测量了不同老化时间的试品在10–3~103 Hz范围的频域介电谱(FDS)特性及其抗拉强度(TS)。通过对试品tanδ–f曲线特性进行分析发现,低频段可作为表征试品老化程度的特征频段。同时发掘了特征频率下不同老化时间试品的介质损耗因数和对应的抗拉强度间存在的负指数关系,并利用实验数据佐证了此关系的正确性,据此可实现绝缘纸机械强度的无损检测以及老化状态的有效评估。最后,发展了基于FDS的绝缘纸剩余寿命预估判据,可有效评估绝缘纸的剩余寿命。该结论可为变压器绝缘纸机械特性的无损检测及寿命评估提供理论依据。

基于分子动力学模拟的油纸绝缘系统中气体小分子扩散行为

为了从微观层次上揭示气体小分子在变压器油纸绝缘系统中的扩散机理,对变压器油纸复合绝缘材料老化过程中产生的7种常见气体小分子(包括H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6)在油纸两相介质中的扩散行为进行了分子动力学模拟。采用分子动力学模拟软件,搭建了2组模型,以分别模拟各种气体小分子在油中和纤维素绝缘纸中的扩散。通过对气体小分子在油纸介质中扩散系数、位移特性、自由体积特性与油纸的相互作用能的研究,考察了不同气体小分子在油纸介质中扩散的微观机理,探讨了气体小分子在油纸介质中扩散特性的差异,比较了不同因素对气体小分子扩散行为的影响。研究发现:气体小分子在纤维素中的扩散系数比其在绝缘油中的扩散系数小1个数量级,且7种气体小分子在2种介质中的扩散系数的排列顺序亦不相同;在绝缘油中,主要影响气体小分子扩散行为的是自由体积;而在纤维素材料中,对气体小分子的扩散行为起主要影响的是分子间的相互作用。

纳米纤维素掺杂改善油浸纸介电性能的研究

以探究阳离子纳米原纤化纤维素(CNFC)掺杂提升油纸绝缘介电性能为目的,制备了质量分数为0%、3%、5%和10%的纳米纤维素复合绝缘纸,用绝缘油真空浸渍后,在130℃下进行为期20d的加速热老化试验,研究了绝缘纸的化学结构、聚合度、抗张强度、相对结晶度、体电阻率、介电常数、介质损耗、击穿强度、纸中水分含量等参数随老化时间的变化规律。结果表明:CNFC掺杂对绝缘纸的化学结构影响很小;与普通绝缘纸相比,热老化过程中改性纸分子量和抗张强度下降速率减缓,水分生成量减少,体电阻率与击穿性能提升,但介电常数与介电损耗有少许增加。该文认为CNFC通过增加阳离子基团,增强了纤维素的链间作用力;通过填充绝缘纸内部气隙,提升了绝缘纸的击穿性能;通过增加氢键含量,延缓了纤维素链的裂解,提升了绝缘纸抗热老化性能。

浅谈变压器纸绝缘老化判据和油中糠醛及相关组分检测

纸绝缘老化严重影响油浸式变压器寿命。通过对比各种判据,分析了油中糠醛及相关组分作为纸绝缘老化判据的优势,总结了影响其测量结果有效性的各项因素。同时,介绍了油中糠醛及相关组分含量检测方法,并给出了高效液相色谱法中萃取和色谱分离过程的参数范围。最后展望了糠醛及相关组分用于纸绝缘老化程度可靠评估的进一步研究方向。