碳纳米管-玻璃纤维绝缘导热复合材料的制备及性能研究

为研究玻璃纤维、碳纳米管共改性环氧复合材料导热特性,制备了不同含量碳纳米管、玻纤填充的环氧复合材料试样,并测试了其体积电阻率、介电常数、介质损耗正切角、交流短时击穿电压及导热系数,分析了各填充组分对复合材料绝缘及导热特性的影响。实验发现,向环氧基体中添加少量碳纳米管,对其体积电阻的影响很小;但向玻纤增强的环氧树脂中掺杂碳纳米管,则可提高其体积电阻率和击穿电压,降低其介电常数和介质损耗,且当碳纳米管和玻纤的掺杂量分别取0.2wt%和40wt%时,材料绝缘效果最佳,能够满足母线运行绝缘要求。同时,环氧复合材料导热系数与玻纤含量呈正相关特性,单玻纤填充量为40wt%时,其导热系数可达到0.638W/(m?K),而双组分填充时则可升至1.286 W/(m?K)。研究表明,碳纳米管与玻纤在共改性环氧树脂过程中导热存在互助效应,在兼顾环氧复合材料电气绝缘的同时,可进一步改善其导热性能,从而降低母线温升。     

碳纳米管/玻璃纤维填充导热环氧树脂的高温介电特性研究

在复合绝缘材料中引入高导热率无机填料,在增加绝缘材料导热率的同时,会对其绝缘性能及介电弛豫特性产生影响。文中针对碳纳米管与微米尺寸玻璃纤维复合填充的环氧树脂,在20～180℃以及0.01 Hz～1 MHz内,对其进行了交流击穿、介电弛豫、电导以及玻璃化转变等过程的实验研究。结果表明,在100～180℃高温中,经0.2 wt%碳纳米管以及40 wt%玻纤填充改性后的环氧树脂,其短时交流击穿场强提高了37.7%～49.2%,相对介电常数下降了2.2～3.4,介电损耗因数下降了27.4%～69.7%,复合材料的玻璃化转变温度也由109℃提升至141℃。研究认为,碳纳米管与微米尺寸玻纤的协同填充效应,有效抑制了高温下复合材料的电子崩发展、离子迁移以及结构蠕变,进而显著改善了复合材料的绝缘性能。     

纳米SiO2对环氧树脂复合材料雷电冲击电压的影响

以纳米SiO_2改性环氧树脂制得SiO_2/环氧树脂复合材料,并对改性前后环氧树脂复合材料的短时过电压耐受能力进行对比研究。结果表明:随着纳米SiO_2掺杂量的增加,SiO_2/环氧树脂复合材料的介电常数和介质损耗因数均呈先减小后增大的趋势,当纳米SiO_2质量分数为3%时,改性效果最佳。根据U-N曲线,在常温下施加的雷电冲击电压幅值为50 k V时,掺杂SiO_2质量分数为3%的环氧树脂复合材料累积至击穿的雷电冲击次数达1 313次,是纯环氧树脂材料的3.23倍,研究结果可为提高环氧树脂短时过电压耐受能力设计提供参考。     

绝缘封装用环氧树脂固化物的湿热老化特性

环氧树脂容易受到湿热环境的侵蚀而发生绝缘性能劣化,进而直接影响电力系统运行的安全性与稳定性.为明确环氧树脂材料在湿热环境下的介电性能变化趋势,该研究对环氧树脂固化试样进行湿热老化实验,探究老化温度对其介电性能的影响规律,并对湿热老化机理进行分析.实验结果表明:环氧树脂试样在湿热老化后因吸湿出现质量增加,水分子对环氧树脂基体的塑化作用使其玻璃化转变温度降低.湿热老化后环氧树脂的体积电阻率下降,而相对介电常数和介质损耗因数增大,低频区尤为明显.用瓦格纳热击穿理论解释了环氧树脂试样击穿现象,相对介电常数和介质损耗因数增大都会导致环氧树脂的工频交流击穿强度下降.湿热老化温度升高加速了环氧树脂的吸湿进程,使其平衡状态的吸湿量增大,造成介电性能进一步下降.     

功能化碳纳米管/环氧树脂复合材料性能研究

采用羧基功能化碳纳米管(C–MWNTs)和环氧基功能化碳纳米管(E–MWNTs)改性环氧树脂。利用扫描电子显微镜观察碳纳米管功能化前后的形貌变化,分析碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料的冲击断面形貌,测试了复合材料的力学性能和介电性能。结果表明:环氧基功能化碳纳米管与环氧树脂基体作用力更强,当E–MWNTs和C–MWNTs在复合材料中的掺杂量分别达到1.0wt%和0.7wt%时,E–MWNTs/EP复合材料和C–MWNTs/EP复合材料的冲击强度较未掺杂环氧树脂分别提高了52.2%和39.9%,当碳纳米管掺杂量为0.7wt%时,两体系的弯曲强度与未掺杂环氧相比分别提高了35%和26%。探讨了碳纳米管增韧环氧树脂的机理。不同方法处理的碳纳米管对环氧树脂复合材料的介电常数和介电损耗影响程度不同。     

雷电冲击电压下环氧树脂绝缘特性研究

环氧树脂是固体绝缘开关柜(SIS)的重要绝缘介质,在冲击电压累积作用下会产生不可逆的绝缘损伤。为探明环氧树脂材料内部绝缘劣化累积效应以及外绝缘污秽闪络特性,基于固体绝缘开关柜用环氧树脂材料设计多种固体绝缘件,并对其进行相关测试。结果表明:随着雷电冲击电压幅值(U)的升高,环氧树脂材料击穿时的雷电冲击累积次数(N)明显减少,同时随着累积次数的增加,环氧树脂材料的相对介电常数与介质损耗因数(tanδ)均呈增大趋势,其中介质损耗因数整体增幅大于20%,对绝缘状态的评估具有较高的参考价值;雷电冲击电压下盐密、灰密对环氧树脂材料污秽闪络电压的影响符合幂指数规律,并得出了U-N特性关系方程和污秽闪络电压与盐密、灰密的关系方程,为固体绝缘开关柜耐雷电冲击能力设计提供参考。     

纳米银–环氧树脂复合电介质的介电特性

研究了纳米银–环氧树脂复合电介质的介电特性,讨论了银粒子的大小和添加量对复合材料介电常数和介质损耗因数的影响,并分析了复合材料的介电温谱。结果表明,复合材料的介电常数和介质损耗因数比纯环氧树脂有所降低;复合材料在损耗温谱中比纯环氧树脂多出一个高温峰,且高温峰的松弛活化能与纳米银粒子在介质中形成的库仑阻塞势垒有较好对应,实验结果表明了在一定尺寸和分布的纳米金属粒子与聚合物形成的复合介质中存在着库仑阻塞效应限制电荷运动的现象。     

植物油纸绝缘的介电与热稳定性能

植物绝缘油是一种新型高燃点、可再生、环保型的液体电介质,是矿物绝缘油的优良替代品.介绍植物绝缘油的实验室制备方法与植物绝缘油的基本电气及理化性能,分析植物油纸试样的工频击穿电压、介质损耗因数、介电常数等介电性能,并采用热重分析法研究油纸的热稳定性.试验与分析结果表明:植物油纸击穿电压高于矿物油纸击穿电压,植物油纸的介电常数和介质损耗因数与温度呈指数关系,其相对介电常数高于矿物油纸,而介质损耗因数与矿物油纸基本一致,植物油纸热稳定性比矿物油纸更高.     

热老化对干式变压器环氧树脂介电性能的影响

根据常见的干式变压器环氧树脂配方,制作了环氧树脂试样,在100、130、160℃下进行热老化试验,测试试样的介电性能,研究介电常数及介质损耗随老化时间与老化温度的变化规律。结果表明:随着老化时间与温度的增加,试样在相同电场频率下的介电常数与介质损耗因数增大;随着老化时间的增加,试样的电气强度随着介质损耗因数的增加而降低,环氧树脂的绝缘性能降低。     

新型聚合物水泥混凝土电气性能研究

高绝缘、低成本的绝缘填充材料是新型固体输电管道设计的关键,针对新型聚合物水泥混凝土(PCC)的介电常数、介质损耗因数、局部放电量、雷电冲击耐受电压、工频电气强度等性能进行试验研究。结果表明:室温下PCC的介质损耗因数为0.062,相对介电常数为5.82。随温度升高PCC试样的相对介电常数略有下降,介质损耗因数有所升高。与常规交联聚乙烯相比,PCC的介质损耗因数偏大,相对介电常数较高。PCC试样的工频电气强度和雷电冲击击穿强度均略低,局部放电值达到180 p C,起始局部放电特性处于劣势。综合PCC的介电性能、电气强度和局部放电特性测试结果,PCC若用于新型固体输电管道,可以从优化配方、改良工艺两方面对PCC的电气性能进行进一步改善。     

微米氮化硼-纳米氧化铝复合环氧材料的导热与绝缘特性

环氧树脂(epoxy resin,EP)以其粘附力强、绝缘性能好等优点,在电气领域中得到广泛应用.但环氧树脂的低热导率限制其在器件中的使用,尤其在高频条件下.文中通过多巴胺改性微米氮化硼和纳米氧化铝,将制备的微纳米二元填料填充环氧树脂,研究环氧树脂复合材料的导热性能和电气绝缘性能.结果表明,质量分数22.5％BN和7....     

Effects of nano- and micro-filler mixture on electrical insulation properties of epoxy based composites

This paper focuses on the electrical insulation properties of a newly prepared composite material by nano- and micro-filler mixture. Nano- and micro-filler mixture composites were made by dispersing nano-scale layered silicate fillers and micro-scale silica fillers in epoxy resin. To investigate the effects of nano- and micro-filler mixture, the thermal expansion coefficient and insulation breakdown properties by a needle-plate electrode method were measured for the filler mixture composite and the conventional filled epoxy. The filler mixture composite had almost the same thermal expansion coefficient as the conventional filled epoxy. In a continuous voltage rising test, the filler mixture composite had 7% higher insulation breakdown strength than the conventional filled epoxy. Moreover, under constant AC voltage (10 kV at 1 kHz), the filler mixture composite had an insulation breakdown time of more than 20,000 minutes whereas the conventional filled epoxy had a breakdown time of 830 minutes. Electron microscope observation showed that the area surrounded by dispersed micro-scale silica fillers were also filled with the nano-scale layered silicate fillers. Furthermore, the estimate of spacing between the fillers and the filler/epoxy interface area showed a more densely-packed structure of the filler mixture composite than the conventional filled epoxy. The morphological feature of the filler mixture composite seems to improve its insulation breakdown strength and time.     

纳米AlN改性对干式变压器环氧树脂绝缘性能的影响

聚合物纳米复合材料因其优良的电气绝缘性能在电介质绝缘领域得到了广泛应用。为了获得性能优良的环氧树脂绝缘材料,将采用硅烷偶联剂进行表面处理后的纳米Al N颗粒加入环氧树脂绝缘材料中,采用溶液共混法制备了Al N质量分数分别为0%、0.5%、1%、3%、5%、7%的Al N/环氧树脂复合材料,研究了不同Al N质量分数对Al N/环氧树脂复合材料绝缘性能的影响。结果表明,树脂基体和Al N填料之间实现了有效的结合,提高了环氧树脂的热稳定性;Al N的加入一定程度上减小了复合材料的体积电阻率,并且增大了复合材料的介质损耗因数,但对复合材料电气绝缘性能的影响较小;当纳米Al N颗粒质量分数为3%时,Al N/环氧树脂复合材料的交流击穿电场强度最大。因此,添加适量纳米Al N颗粒能够提高干式变压器环氧树脂的电气绝缘性能。     

环氧树脂掺杂微纳米氧化物粒子改性研究综述

随着电网电压等级提高及电气设备小型化发展,人们对环氧树脂绝缘材料的绝缘性能提出了更为苛刻的要求。添加微纳米氧化物粒子是提高环氧树脂电气性能的重要方法之一,该方法具有大量的实例且操作简便;同时,各种电力技术的不断更新换代为提升环氧树脂绝缘性能增加了更多可能性。文中介绍了环氧树脂掺杂微纳米氧化物填料复合材料制备过程,同时对掺入微纳米氧化物粒子对环氧树脂基本物理性质与主要绝缘性质的影响进行了总结。最后归纳了微纳米氧化物颗粒添加对环氧树脂绝缘性能提升的研究难点及其可能的解决方案,期望对填料掺入环氧树脂复合材料电气绝缘性质改善的学术研究与工程运用起到引领和推动作用。     

户外干式空心电抗器表面树枝状放电试验研究

针对户外干式空心电抗器表面树枝放电现象,进行包封绝缘电击穿特性试验、电抗器模型表面放电试验、绝缘结构电场数值计算、电抗器表面放电检测与防护的试验研究。分析并提出环氧树脂与玻璃纤维复合材料的电击穿机理、电抗器表面树枝放电机理、表面放电检测方法及评价指标体系,以及表面放电防护措施。     

10kV配电网轻质化绝缘杆的研制及应用

现阶段使用的绝缘杆主要采用玻璃纤维和环氧树脂制成，存在质量大、强度低、使用不便等缺点。提出一种10 kV配电网轻质化绝缘杆制作方法，利用内发泡模压成型技术，将玄武岩纤维和PBO纤维选取最优配比混编，采用内部无支撑形式杆体结构，形成质量轻、强度高、绝缘性能优良的绝缘杆，并应用于并沟线夹安装工具。在实际作业中通过对比传统绝缘杆，改进后的绝缘杆能够有效降低人员作业强度，提高作业效率。     

Properties of Ferroelectric Liquid Crystal/Multiwall Carbon Nanotube Doped Composite

Carbon nanotubes-ferroelectric liquid crystal composites have been prepared and studied. Doping of carbon nanotubes into ferroelectric liquid crystal in varying concentration has been investigated in thin cells in the frequency range of 50 Hz–1 MHz. Decrease in the dielectric permittivity and dielectric strength is found with the doping of carbon nanotubes, however ～32% increase in the relaxation frequency has been observed in higher concentration carbon nanotubes doped ferroelectric liquid crystal composite than pure ferroelectric liquid crystal sample. A decrease in conductivity has also been noticed after doping.     

改性氧化镁/环氧树脂复合材料的介电及亲疏水性能

为改进开关设备中环氧树脂的电气及疏水性能,对纳米氧化镁(nMgO)分别进行硅烷偶联剂(KH560)及含氟硅烷偶联剂(全氟癸基三乙氧基硅烷)改性,利用FT-IR、XPS对其进行表征.并用溶液共混法分别制备不同质量分数(5％、10％、15％、20％)的环氧复合材料.通过对其介电常数、介电损耗、电导率、接触角的测试表征,结果...     

AC breakdown properties of bamboo pulp-ice composite system at cryogenic temperature

In recent years, biomaterials have attracted attention in various fields in response to environmental problems. We pay attention to bamboo because it naturally decomposes and is characterized by its excellent elasticity and water absorption properties. We had proposed a bamboo-ice composite system as a substitute for the glass fiber reinforced plastics (GFRP) in electrical insulation systems at cryogenic temperatures. In this paper we will report the AC breakdown properties of a bamboo pulp-ice composite system at liquid nitrogen temperature. The bamboo pulp-ice composite system had AC breakdown strength comparable with GFRP and can be easily molded in various shapes. We consider that the bamboo pulp-ice composite system is promising as a substitute for the GFRP in the electrical insulating systems at cryogenic temperatures     

变压器高压油浸纸套管与环氧浸纸套管运行情况比较

对某电厂使用的变压器高压油浸纸电容式套管和环氧浸纸电容式套管的运行情况进行了比较,并对曾出现的故障类型进行了分析.历次电气试验表明:油浸纸电容式套管介质损耗和电容量均保持稳定,变化量一直在规程允许范围内;而环氧浸纸电容式套管在投运一定时期后,出现套管介质损耗因数及电容值增大的现象.最后指出,环氧浸纸绝缘套管的介质损耗因数普遍高于同等电压等级的油浸纸绝缘套管,当发现绝缘介质损耗因数和电容值发生较明显变化时,应加大测试密度,当变化量大于10%时,必须更换套管.