植物絕緣油的油紙浸漬與水解動(dòng)力學(xué)特征及納米改性方法研究.pdf

1、植物絕緣油是一種高燃點(diǎn)、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(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)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(xì)致的理論與試驗(yàn)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(fù)雜的多，有必要對(duì)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(dòng)態(tài)變化規(guī)律以及酸性生成物對(duì)植物油紙絕緣放電特性的影響等方面開展深入研究。同時(shí)，隨著納米

2、技術(shù)的發(fā)展，對(duì)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(xiàn)的基礎(chǔ)上，開展了植物油紙絕緣浸漬特性、水解動(dòng)力學(xué)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(gè)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(cè)定與計(jì)算方法，提出了采用接觸角測(cè)量儀測(cè)定絕緣油中絕緣紙毛細(xì)管引力的方法。設(shè)計(jì)了油紙絕緣浸漬試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃驮囼?yàn)方法，通過試驗(yàn)獲得并對(duì)

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(shí)間的關(guān)系曲線，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，采用接觸角測(cè)量儀測(cè)量絕緣油中絕緣紙毛細(xì)管引力的方法具有良好的測(cè)量精度，植物油紙絕緣浸漬模型的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果具有一致性。
　　 ②系統(tǒng)測(cè)試和分析了溫度、時(shí)間和水油比等試驗(yàn)條件對(duì)植物絕緣油水解過程的影響，提出了植物絕緣油水解試驗(yàn)條件和方法。根據(jù)植物絕緣油水解速率的測(cè)試結(jié)果，計(jì)算出植物絕緣油的水解反應(yīng)活化能，提出并建立了植物

4、絕緣油的水解動(dòng)力學(xué)方程。測(cè)試了植物絕緣油在不同水解程度下的工頻擊穿電壓、相對(duì)介電常數(shù)及介質(zhì)損耗因數(shù)，分析了酸性生成物對(duì)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(dòng)力學(xué)特性，設(shè)計(jì)了含微量水份植物油紙絕緣的老化試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，考察了銅對(duì)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(duì)植物油紙絕緣老化過程中絕緣油酸值的測(cè)量

5、結(jié)果，計(jì)算出植物油紙絕緣的水解反應(yīng)活化能，提出并建立了植物油紙絕緣水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)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(cè)量儀、透射電鏡、紅外光譜儀、熱重分析儀等儀器對(duì)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(jìn)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(xué)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(diǎn)測(cè)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(duì)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(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)提高的機(jī)理。研究結(jié)果表明，在工頻和