变频电机用纳米改性耐电晕绝缘材料及系统的研究

采用纳米改性技术制备耐电晕漆包线漆/线、耐电晕聚酯亚胺浸渍树脂并集成耐电晕绝缘系统,研究纳米颗粒的表面有机包覆处理以及耐电晕漆包线、耐电晕聚酯亚胺浸渍树脂、耐电晕绝缘系统的综合性能。结果表明:纳米颗粒表面经有机包覆处理后,易于分散,纳米分散液储存期能达1年以上。纳米改性漆包线的耐电晕寿命大幅提升,附着性好,综合性能优异。纳米改性的聚酯亚胺浸渍树脂黏度低,固化快,粘结力高,耐热等级达C级,耐电晕寿命较未改性前提升16倍以上。耐电晕绝缘系统的局部放电特性较常规绝缘系统明显改善,耐电晕寿命提升15倍以上。     

原位生成纳米SiO_2/环氧聚酯改性有机硅耐电晕无溶剂漆的性能研究

采用原位生成的纳米SiO2/环氧聚酯改性有机硅树脂制备了TH1178-2耐电晕无溶剂绝缘漆,并与采用直接掺杂法制备的纳米SiO2改性有机硅耐电晕漆TH1178-1的耐电晕性能进行了比较分析。结果表明:原位生成纳米SiO2改性比纳米SiO2直接掺杂改性的粒子分散更加均匀,无明显颗粒团聚现象;TH1178-2耐电晕漆比TH1178-1的耐电晕时间增长幅度更明显,耐电晕性能更好,同时具有优良的电气性能和力学性能,适用于H级以上电机或电器的耐电晕绝缘结构浸渍处理。     

纳米氧化铝改性无溶剂绝缘漆耐电晕性能的研究

为了改进一种聚酯亚胺无溶剂绝缘浸渍漆的耐电晕性能,加入自制的纳米氧化铝改性。对漆膜的介质损耗tanδ测试表明,随着纳米氧化铝含量的增加,漆膜的介质损耗逐渐升高;用自制的耐电晕测试设备对改性漆膜的耐电晕时间进行测试表明,改性后漆膜耐电晕时间明显提高;通过扫描电镜观察表明,纳米氧化铝粒子很均匀的分散于绝缘漆中;但纳米氧化铝对漆的粘度和漆膜的韧性有一些不利影响。     

改性3-氨丙基三甲氧基硅烷对聚酰亚胺/二氧化硅复合薄膜性能的影响

用正硅酸乙酯(TEOS)和改性3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMOS)作为无机前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了聚酰亚胺/二氧化硅(PI/SiO2)复合薄膜.采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)对PI/SiO2纳米复合薄膜进行了表征,讨论了改性APTMOS的加入对PI/SiO2复合薄膜结构和耐电晕性能的影响.结果表明,改性APTMOS的加入明显降低了SiOO2粒子的团聚,并提高了PI/SiO2纳米复合薄膜的耐电晕性能.     

等离子体改性纳米粒子对聚酰亚胺复合薄膜耐电晕性能的影响

为提高聚酰亚胺纳米复合薄膜的耐电晕性能,利用大气压空气等离子体和硅烷偶联剂对纳米粒子表面进行改性,通过原位聚合法制备聚酰亚胺纳米复合薄膜,利用傅里叶红外光谱(FTIR)分析等离子体处理对纳米粒子表面化学键的影响,利用扫描电镜(SEM)分析了纳米粒子在薄膜中的分散特性,测试了聚酰亚胺纳米复合薄膜的介电频率谱和耐电晕时间。研究结果表明:纳米粒子经过等离子体处理后,通过氢键在其表面吸附大量的硅烷偶联剂,薄膜内团聚体颗粒大小下降了约60%;复合薄膜的介电常数有所下降,但电导损耗有所增加,纳米复合薄膜耐电晕寿命提高了28.12%。研究发现,等离子体改性纳米粒子后,增强了纳米粒子和聚合物基体的相互作用,提高了界面的耐电晕能力,同时增加了薄膜内界面体积分数,使界面区域介电双层结构发生重叠,提高了薄膜的电导率,促进薄膜内部电荷的消散,从而提高了薄膜的耐电晕寿命。     

硅烷偶联剂改性对SiO2/PI复合材料热力学与介电性能的影响

为了研究硅烷偶联剂改性对SiO₂/PI复合材料热力学与介电性能的影响及其内在机理，采用分子动力学模拟的方法建立纯聚酰亚胺、SiO₂/PI以及SiO₂表面硅烷偶联剂接枝密度为6%和12%的SiO₂/PI复合模型，计算4组模型的溶解度参数、相互作用能、玻璃化转变温度、杨氏模量、剪切模量、均方位移、自由体积分数、相对介电常数和电气强度。结果表明：硅烷偶联剂改性显著提升了复合材料的热力学与介电性能，接枝密度对改性效果有明显影响，其中硅烷偶联剂接枝密度为6%的SiO₂/PI复合体系热力学性能最好，同时保持较低的相对介电常数和较高的电气强度。此外，接枝硅烷偶联剂的两个体系具有较小的自由体积分数和均方位移，以及较大的溶解度参数和相互作用能，表明限制分子链的运动以及提升SiO₂与PI基体间相容性是改善复合材料热力学与介电性能的关键。     

耐电晕涂层厚度对漆包线耐电晕性能的影响

为了确定耐电晕漆膜厚度对漆包线漆性能的影响,研究了耐电晕漆包线漆组分一定,涂漆方案不同的耐电晕漆包线附着力和耐电晕性能。结果表明:对于1.25 mm三涂层2级漆膜厚度的漆包线而言,底漆厚度0.02 mm、耐电晕漆厚度在0.05 mm以上时,漆包线的综合性能可达到国家标准。     

表面改性的MgO纳米粒子对LDPE和XLPE力学、热学性能及空间电荷分布的影响

采用两种不同烷基链长的硅烷偶联剂(十六烷基三甲氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷)改性氧化镁(MgO)纳米粒子。红外光谱(FTIR)和固体核磁(13C NMR)证明硅烷偶联剂成功接枝到MgO粒子表面,TEM图显示烷基硅烷表面改性的MgO在有机溶剂中分散更好。采用熔融共混法制备了MgO含量为1%的MgO/LDPE和MgO/XLPE纳米复合材料,研究MgO纳米粒子对纳米复合材料力学性能、热性能以及空间电荷分布的影响。结果表明:MgO可在一定程度上提高LDPE和XLPE的初始热分解温度,并可明显抑制材料中的空间电荷。XLPE、MgO/XLPE、MgO-C3/XLPE和MgO-C16/XLPE的平均体电荷密度分别为7.1 C/m~3、2.4 C/m~3、1.3 C/m~3和2.0 C/m~3。     

硅烷偶联剂改性TiO2对植物绝缘油中水分子扩散行为影响的分子模拟研究

本文采用分子动力学模拟的方法建立了两种硅烷偶联剂(KH570、KH792)改性前后TiO₂/植物绝缘油界面结构的纳米分子模型，并进一步通过动力学仿真研究了硅烷偶联剂改性前后TiO₂界面对油中水分子扩散行为的影响。结果表明：相较于未处理的TiO₂，改性后TiO₂界面对水分子有更强的吸附性，束缚了水分子在油中的扩散行为，致使其扩散系数显著降低，从而降低了油中水分子杂质形成“小桥”的概率，提升了植物绝缘油的绝缘性能，其中KH792的改性效果更为显著。进一步通过计算水分子与TiO₂界面体系相互作用能、形成氢键的数量和自由体积分数，解释了上述现象的成因与物理机制，为研究纳米粒子掺杂改善植物绝缘油绝缘性能提供了理论支撑。     

硅烷偶联剂种类对纳米TiO2/间位芳纶复合绝缘纸电气性能的影响

为了进一步提高间位芳纶纸的绝缘性能，分别采用KH550、KH560、KH580、KH151硅烷偶联剂对纳米TiO₂进行处理，制得了纳米TiO₂/间位芳纶复合绝缘纸。主要研究了偶联剂种类对复合绝缘纸电气性能的影响，包括电气强度、体积电导率、电荷陷阱特性等，此外还探究了复合绝缘纸热学和力学性能的变化。对不同硅烷偶联剂接枝的TiO₂/间位芳纶界面进行了分子动力学模拟，从界面结合能和均方位移参数方面阐述了硅烷偶联剂对填料-基体界面的改善作用。结果表明：以电气绝缘性能为最主要的指标，硅烷偶联剂对复合绝缘纸改性效果从高到低依次为KH550、KH151、KH560、KH580；合适种类的硅烷偶联剂可有效改善纳米填料在基体中的分散性，提高复合绝缘纸的击穿电压和体积电阻率，并对芳纶纤维的耐温性和机械强度有一定的增强作用。     

XLPE/SiO2纳米复合材料长期直流老化特征寿命恶化分析

为了研究纳米SiO₂改性后的交联聚乙烯（XLPE）在直流电场下的长期老化规律,该文对纯XLPE和XLPE/SiO₂纳米复合材料的老化性能进行对比研究。首先在不同直流电压下分别对两种材料进行老化实验,发现XLPE/SiO₂纳米复合材料在电场较高时的确具有较纯XLPE更优异的耐电特性,但随着施加直流电场的降低,XLPE/SiO₂纳米复合材料的特征寿命与纯XLPE的越来越接近,直到该文测试的最低直流电场强度115kV/mm（特征寿命1 000h以上）,XLPE/SiO₂纳米复合材料的特征寿命已低于纯XLPE。对比分析XLPE/SiO₂纳米复合材料和纯XLPE老化数据显示,纳米复合材料的寿命指数低于纯XLPE。该文直流老化研究结果表明,尽管XLPE/SiO₂纳米复合材料的短期电性能指标优于纯XLPE,但长期直流老化性能会比纯XLPE差。     

无机纳米/聚酰亚胺复合杂化膜的绝缘特性研究

将无机纳米粒子(TiO2)分散在聚酰胺酸(PAA)前躯体中,经过原位聚合的方法制备出纳米TiO2粒子分散均匀的聚酰亚胺/纳米TiO2复合杂化膜,研究了不同掺杂含量对杂化膜的介电、物理等特性的影响,建立了耐电晕模型。同时通过FTIR研究其亚胺化程度以及用SEM分析纳米粒子在聚酰亚胺基体中的分散状态。结果表明,纳米粒子在PI基体中分散均匀,TiO2的引入对杂化膜的介电常数、介质损耗因数、电气强度和耐电晕性能产生了很大的影响,随着TiO2含量的增加,耐电晕性能得到大幅度的提高,TiO225%含量时介电常数为5.1左右,介质损耗因数在0.03以下,电气强度为110 MV/m,并在实验的基础上初步建立了耐电晕性能的老化机理。因此,在高耐热性绝缘材料中均匀分散一些纳米无机粒子,可以大幅度提高抗高频脉冲尖峰电压和耐电晕等方面的性能。     

纳米SiO_2表面改性及在氯化聚乙烯橡皮护套中应用

以乙醇为分散介质,用硅烷偶联剂KH-560对纳米SiO2进行表面改性。讨论了偶联剂用量对纳米SiO2改性的影响,并采用红外光谱和热失重分析表征改性效果。结果表明,硅烷偶联剂与纳米SiO2发生化学反应并接到SiO2表面,改性后的纳米SiO2添加到氯化聚乙烯橡胶中,混炼胶的物理机械性能和工艺性能得到明显提高。     

使用添加剂提高开关柜用环氧材料憎水耐电痕特性的研究

为了沿海地区空气绝缘开关柜用环氧绝缘件找到一种合适的具有较好憎水性、耐电痕特性的环氧配方材料,以适应盐雾、潮湿的环境条件,文中对开关柜常规用的注射用环氧配方,分别加入2%活性SiO₂纳米颗粒、2%Al₂O₃纳米颗粒及6%Al(OH)₃颗粒,通过对配方的接触角、耐电痕特性的测量,得出环氧树脂材料配方内掺杂活性SiO₂纳米颗粒、Al₂O₃纳米颗粒及Al(OH)₃颗粒后可以有效提高憎水性、耐电痕特性,将原配方的耐电痕性能从1A0提高到1A2.5,同时机械性能有轻微的改变。     

纳米SiO2改性玻璃纤维增强树脂的耐湿热老化性能

高压电气设备中广泛使用的玻璃纤维增强树脂(GFRP)材料易在长期运行条件下受到湿热环境侵蚀导致绝缘劣化，影响电力系统的安全稳定运行。本文使用纳米SiO₂改性玻璃纤维，随后浸润环氧树脂制备了GFRP复合材料，并对其进行加速湿热老化处理，通过实验测试与仿真分析不同浓度纳米SiO₂对GFRP内部水分侵入和抗老化特性的影响。结果表明：当SiO₂质量分数为9.4%时，GFRP复合材料对水分侵入的抑制效果最好；同时SiO₂的加入可以使GFRP复合材料在老化前后都保持较高的表面绝缘性能。此外，结合仿真计算结果从分子尺度揭示了SiO₂对GFRP复合材料水分侵入的抑制作用及抗湿热老化特性的影响机制。     

纳米二氧化硅/聚酰亚胺耐电晕薄膜的研究

通过超声机械混合方法制备纳米二氧化硅／聚酰亚胺复合耐电晕薄膜，并对其耐电晕性进行测量。用红外光谱(IR)和原子力显微镜(AFM)观察无机纳米粒子的分散情况及其电晕前后变化。结果表明：纳米二氧化硅／聚酰亚胺复合薄膜耐电晕性比普通的聚酰亚胺薄膜高。     

聚酰亚胺纳米复合薄膜耐电晕机理研究

聚酰亚胺(Polyimide,PI)因其具有良好的热稳定性和优异的耐电晕特性广泛应用于变频电机中,添加纳米粒子可以有效提高PI薄膜的绝缘性能。为了系统的研究PI纳米复合薄膜的耐电晕机理,利用原位聚合法制备了纯PI膜和纳米Al2O3掺杂的PI膜,测试两种薄膜的表面电导率、体积电导率、热失重(TGA)以及高频方波脉冲下的耐电晕时间,并用SEM观测两种薄膜击穿后的表面形貌。结果表明:添加纳米粒子使PI薄膜的电导率、热分解温度和耐电晕时间增加;电晕放电的侵蚀使得两种薄膜表面都出现微孔和沟壑,PI/Al2O3薄膜表面析出纳米粒子;在电晕侵蚀过程中,纳米PI薄膜强的表面电荷扩散能力和高的热稳定性,加上析出的纳米粒子对电子和光子的屏蔽阻挡作用,是PI薄膜耐电晕性能增强的主要原因。     

功能化SiO2/UV-XLPE纳米复合材料的交流介电性能研究

针对纳米SiO₂材料在XLPE基体中容易团聚的问题,采用巯基-双键点击化学原理和纳米材料的表面改性技术,将纳米SiO₂引入到了紫外光交联聚乙烯的网状结构中,提高了纳米SiO₂在XLPE基体中的分散性。同时引入了更多的深陷阱,改变了功能化纳米SiO₂与XLPE基体之间的界面特性,从而提高了功能化SiO₂/UV-XLPE纳米复合材料的介电性能。对材料进行核磁共振氢谱、红外光谱以及扫描电镜等实验进行结构表征。在线性升温条件下测试材料在工频下的介电常数ε_r和损耗角正切值tanδ,探讨功能化纳米SiO₂的表面高介电壳层对纳米复合材料的变温介电特性的影响;通过TSC测试探究材料内部的陷阱能级分布情况,并在不同温度下测试了材料的交流击穿特性。随着温度的提高,复合材料内部杂质分子热运动加剧,使得相对介电常数ε_r随温度提高减小,而偶极子转向在介电损耗中的贡献逐渐增大,所以损耗角正切值tanδ呈现出变大的趋势。另外功能化纳米SiO<...     

柔直换流站穿墙套管绝缘击穿分析及材料改性机理研究

环氧树脂浸渍绝缘纸作为柔直穿墙套管的主绝缘存在电场分布不均匀等问题。详细分析了某柔性直流换流站穿墙套管绝缘击穿事故的原因，并结合套管环氧树脂电芯体材料特性，采用添加纳米SiO₂(二氧化硅)改性环氧树脂的方法来提高套管的电气性能和热性能。实验表明，当纳米SiO₂添加量为4%(质量分数)时，环氧树脂固化物的相对介电常数下降到4.23(50 Hz时)，介质损耗因数为0.002(50 Hz时)，击穿场强达到了31 kV/mm，体积电阻率为3.7×10¹³Ω·m。同时归纳总结了纳米SiO₂对环氧树脂基本物理性质与主要电热性质的影响，以期进一步改善穿墙套管材料电气绝缘性能。     

纳米氧化铝改性聚酰亚胺薄膜的制备与研究

用溶胶-凝胶法制得纳米氧化铝溶胶,将其掺入到聚酰胺酸基体中,采用原位生成法制备了一系列不同掺杂量的PI/Al2O3复合薄膜。利用耐电晕测试装置、耐击穿测试装置、扫描电子显微镜(SEM)对薄膜进行了测试及表征。结果表明:随着掺杂量的提高耐电晕时间增大,当掺杂量为30%(质量分数)时PI薄膜的耐电晕时间为57.64 h,是未掺杂的15倍以上。随着掺杂量的提高杂化薄膜电气强度先增大后减小,但都比未掺杂的低。纳米氧化铝粒子在PI基体中分散较均匀。