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环氧树脂绝缘设备憎水性涂层表面放电特性研究

环氧树脂绝缘设备憎水性涂层表面放电特性研究

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作者：谭浩男重庆理工大学

学位级别：硕士

环氧树脂作为高性能绝缘材料被广泛应用于高压设备中,并且环氧树脂在室内绝缘的应用已趋于成熟。常用的脂环族环氧树脂展现出良好的耐候性,但在高温高湿环境下,其与硅橡胶绝缘材料相比,在憎水性和电气性能方面仍有改善空间。目前关于环... 详细信息

环氧树脂作为高性能绝缘材料被广泛应用于高压设备中,并且环氧树脂在室内绝缘的应用已趋于成熟。常用的脂环族环氧树脂展现出良好的耐候性,但在高温高湿环境下,其与硅橡胶绝缘材料相比,在憎水性和电气性能方面仍有改善空间。目前关于环氧树脂的研究主要是通过添加纳米离子改善其憎水性和电气特性,缺乏利用涂层改善环氧树脂电气特性的研究。因此,本文开展凝露带电老化试验,以研究带电老化对不同RTV涂层厚度和脂环族环氧树脂样品在不同老化时长影响下的电气特性变化规律,其中RTV涂层厚度分别为0.3mm、0.4mm、0.5mm和0.6mm。研究表明:（1）不同厚度的RTV涂层均显著提高了表面的静态接触角;涂层也提高了脂环族环氧树脂的体积电阻率和表面电阻率;由于夹层极化的影响,RTV涂层样品的介质损耗正切值略高于未涂敷样品,介质损耗正切值也随RTV涂层厚度的增加而减小;在相同湿度条件下,涂层厚度越大,闪络电压越高;所有涂层样品泄漏电流均有所下降,涂层厚度为0.6mm的样品降低效果最为显著。（2）带电老化试验发现,随着老化时间增长,未涂敷样品的外观和微观形貌受老化影响严重,表面带电痕迹、孔洞和裂纹导致憎水性衰减更严重,RTV涂层表面仅出现细微颗粒,破坏程度相比较小,且随厚度增加而减弱。（3）RTV涂层和脂环族环氧树脂样品在带电老化后,RTV涂层中的Si-O和Si-CH键以及脂环族环氧树脂的酯基的吸收峰下降,表面结合态-OH吸收峰均上升,表明RTV涂层中硅橡胶分子和脂环族环氧树脂主链和侧链断裂。（4）带电老化后所有样品的介电特性降低,RTV涂层表现出更高的电阻率和更低的介质损耗正切值,其变化与涂层厚度相关;RTV涂层样品相较于未涂敷样品,提高了老化后的干闪和湿闪电压,随厚度的增加闪络电压上升,泄漏电流减小;RTV涂层不易形成表面水膜,故老化后仍保持较好的憎水性,泄漏电流随厚度增加而减小,0.6mm厚度时电流最小。（5）随着RTV涂层涂敷次数的增加,湿热老化后的支柱绝缘子闪络电压提高,老化时间的增加会导致闪络电压下降。电晕现象随老化时长增加而更加显著,闪络后涂层C-H键被破坏,表面形成碳质物质,同时污染层中的导电离子会损害涂层,降低闪络电压,影响绝缘子的可靠性。

关键词： RTV涂层脂环族环氧树脂带电老化电气特性

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凝露环境中电压作用下纳米改性环氧树脂的理化与电气特性研究

凝露环境中电压作用下纳米改性环氧树脂的理化与电气特性研究

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作者：朱灵芝重庆理工大学

学位级别：硕士

随着电力行业的发展,电力系统运行安全稳定性要求也越来越高。配电网直接与电力用户相连,其安全稳定运行影响电力用户的用电可靠性。我国西南地区具有高温高湿的气候特征,开关柜作为电力系统配电网络中的关键元件之一也扮演着重要角色,... 详细信息

随着电力行业的发展,电力系统运行安全稳定性要求也越来越高。配电网直接与电力用户相连,其安全稳定运行影响电力用户的用电可靠性。我国西南地区具有高温高湿的气候特征,开关柜作为电力系统配电网络中的关键元件之一也扮演着重要角色,高湿度的环境中含有大量的水蒸气,当开关柜内温度较低的元器件表面遇到湿度较高的空气时,元器件表面发生凝露现象。若开关柜内的元器件长期处于受潮凝露的环境中,在运行电压的作用下,其绝缘部件易加速劣化,电气绝缘性能降低。环氧树脂作为开关柜内的固体绝缘材料,其绝缘性能的优劣影响着开关柜的安全稳定运行。为了提高环氧树脂在凝露环境中的电气绝缘性能,本文探究了一种纳米氧化铝材料加入到环氧树脂基体中制成的改性环氧树脂。本文首先对纳米氧化铝进行两部分的处理,使用偶联剂KH570表面改性,苯乙烯接枝处理纳米氧化铝。使用E51作为环氧树脂基体与固化剂甲基四氢邻苯二甲酸酐(MTHPA)固化制备成环氧树脂样品。分别添加含量1%、3%和5%的纳米氧化铝在环氧树脂基体中,制备改性的环氧树脂样品。对改性后的三种样品进行性能测试:在不同的温差条件下形成的凝露环境中测试样品的凝露质量、表面凝露状态和闪络电压;在凝露环境中,测试各样品不同带电时长下的绝缘性能。研究表明:(1)使用偶联剂KH570和苯乙烯处理后的纳米氧化铝可以较均匀分散在环氧树脂基体中,纳米颗粒的团聚现象明显减少。(2)和未改性样品对比,改性后的样品一定程度上降低了吸水率、提高了样品的憎水性能;样品表面的凝露状态有显著的改善效果;改性后的不同纳米掺杂量的样品的吸水率、憎水性、凝露质量和凝露状态与未改性样品相比改善效果相差不大;改性后的样品仍保持着良好的损耗性能;测试了改性后样品在不同温差条件下形成的凝露环境中的闪络电压,改性后的三种样品与为改性样品相比,样品的闪络电压都有显著的提升,泄漏电流的有效值有一定程度的下降,其中,纳米氧化铝含量为3%的改性样品性能最佳。(3)在凝露环境中带电老化后,随着带电时长的增加,未改性的环氧树脂样品的表面凝露状态加剧,形成多条水膜,在电场作用下,形成大面积的水膜,导致样品表面憎水性逐渐降低。改性后的样品并未出现水膜的趋势,因此憎水性下降缓慢。随着带电时长的增加未改性样品已经有严重缺陷,材料内部开始化学降解。电阻率、闪络电压、静态接触角骤降,绝缘性能受到严重破坏,带电时长增加至7h36min,样品发生闪络。改性后的三种样品的内部材料未发生严重劣化,样品表面未形成水膜和导电通道,极大的改善了凝露产生的水分子进入有缺陷的样品内部,仅仅出现了表皮脱落的现象,材料内部未发生化学降解,材料内部结构较完整,样品表面仍保持着较好的绝缘性能,电阻率有细微的下降、憎水性能、闪络电压、损耗性能也有一定程度的下降,泄漏电流有效值有一定程度的增加,但变化的程度较低,对于样品的改善效果显著,其中纳米氧化铝含量为3%的改性样品性能最优。

关键词：环氧树脂改性带电老化纳米氧化铝电气特性凝露环境

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