植物絕緣油的油紙浸漬與水解動力學特征及納米改性方法研究.pdf

1、植物絕緣油是一種高燃點、可自然降解的液體電介質(zhì)，具有良好的絕緣性能，在配電變壓器中得到了成功應用。在實際應用中，由于植物絕緣油與礦物絕緣油的理化性能不同，需在植物油紙絕緣浸漬特性方面開展深入細致的理論與試驗研究。而且在老化過程中，植物油紙絕緣的水解特性比礦物油紙絕緣復雜的多，有必要對植物絕緣油和纖維素相互影響的水解過程、植物油紙水解過程中酸性生成物的動態(tài)變化規(guī)律以及酸性生成物對植物油紙絕緣放電特性的影響等方面開展深入研究。同時，隨著納米

2、技術(shù)的發(fā)展，對納米改性絕緣油的研究已成為工程電介質(zhì)領(lǐng)域的新課題。因此，作者在查閱了大量文獻的基礎(chǔ)上，開展了植物油紙絕緣浸漬特性、水解動力學特性、納米植物絕緣油制備及擊穿特性等方面的研究工作，主要包括以五個方面的內(nèi)容。
　　 ①基于泊肅葉定律，分析了油紙絕緣浸漬基本原理，討論了油紙絕緣浸漬模型中相關(guān)參數(shù)的測定與計算方法，提出了采用接觸角測量儀測定絕緣油中絕緣紙毛細管引力的方法。設(shè)計了油紙絕緣浸漬試驗模型和試驗方法，通過試驗獲得并對

3、比分析了植物絕緣油和礦物絕緣油中油紙絕緣浸漬長度與浸漬時間的關(guān)系曲線，并與理論計算結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明，采用接觸角測量儀測量絕緣油中絕緣紙毛細管引力的方法具有良好的測量精度，植物油紙絕緣浸漬模型的計算結(jié)果與試驗結(jié)果具有一致性。
　　 ②系統(tǒng)測試和分析了溫度、時間和水油比等試驗條件對植物絕緣油水解過程的影響，提出了植物絕緣油水解試驗條件和方法。根據(jù)植物絕緣油水解速率的測試結(jié)果，計算出植物絕緣油的水解反應活化能，提出并建立了植物

4、絕緣油的水解動力學方程。測試了植物絕緣油在不同水解程度下的工頻擊穿電壓、相對介電常數(shù)及介質(zhì)損耗因數(shù)，分析了酸性生成物對植物絕緣油介電特性的影響規(guī)律。
　　 ③研究了植物油紙絕緣在熱老化過程中的水解動力學特性，設(shè)計了含微量水份植物油紙絕緣的老化試驗裝置和試驗方法，考察了銅對植物油紙絕緣水解特性的影響，分析了水解過程中油和紙中含水量、擊穿電壓、酸值、糠醛濃度及絕緣紙聚合度等參數(shù)的變化規(guī)律。根據(jù)對植物油紙絕緣老化過程中絕緣油酸值的測量

5、結(jié)果，計算出植物油紙絕緣的水解反應活化能，提出并建立了植物油紙絕緣水解反應動力學方程。
　　 ④研究并提出了植物絕緣油的納米改性方法，在采用油酸包覆四氧化三鐵納米粒子的表面改性方法的基礎(chǔ)上，制備出穩(wěn)定的植物絕緣油與四氧化三鐵納米粒子的共混體；采用激光粒度測量儀、透射電鏡、紅外光譜儀、熱重分析儀等儀器對改性前后的四氧化三鐵納米粒子的粒徑分布、表面形貌、油酸包覆效果及四氧化三鐵納米粒子在植物絕緣油中的分散穩(wěn)定性進行了研究。研究結(jié)果表

6、明，油酸與四氧化三鐵納米粒子表面形成了物理包覆和化學鍵合，表面改性四氧化三鐵納米粒子在植物絕緣油中具有良好的分散特性。
　　 ⑤研究了納米改性植物絕緣油的理化和電氣性能，重點測試了納米植物絕緣油在工頻和雷電沖擊電壓下的擊穿特性。采用介電譜儀研究了納米改性植物絕緣油的相對介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)、體積電阻率隨頻率變化的規(guī)律。結(jié)合空間電荷分布和電場中納米粒子的極化理論，分析了納米改性植物絕緣油擊穿場強提高的機理。研究結(jié)果表明，在工頻和