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固體絕緣材料介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀應(yīng)用現(xiàn)狀

更新時(shí)間:2023-09-14      點(diǎn)擊次數(shù):748

1、固體絕緣材料的應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前在油浸式變壓器中普遍使用絕緣紙以及絕緣紙板作為基本絕緣,絕緣紙的主要成分是纖維素。絕緣紙分子內(nèi)含有大量的無(wú)水右旋糖環(huán)和弱的C-O鍵及糖苷鍵,熱穩(wěn)定性比油中的碳?xì)滏I弱,并能在較低的溫度下重新化合。聚合物裂解的有效溫度高于105℃聚合物熱解(裂解和碳化)溫度高于300℃生成水的同時(shí),生成大量的COCO2及少量烴類(lèi)氣體和糠醛化合物

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目前在油浸式電力變壓器中常用的固體絕緣有電話(huà)紙、皺紋紙和絕緣紙板為了提高絕緣紙的耐熱性,國(guó)外在絕緣紙改性方面做了大量研究工作出現(xiàn)了多種改性的耐熱絕緣紙。如將紙漿在有堿性觸媒的條件下使纖維素與氰乙烯起化學(xué)反應(yīng)(以及對(duì)紙進(jìn)行醋酸處理即在紙漿中加入35%左右醋酸),可得到耐熱性大為提高的絕緣紙。在普通的纖維分子中,最容易老化的是第一羥基,而在氰化紙中,第一羥基被氰乙烯置換了研究表明,經(jīng)氰化處理的絕緣紙,使用溫度可提高20℃,如果使用溫度不變,則可延長(zhǎng)使用壽命并且采用這種紙可減輕變壓器的重量。還有在紙漿中添加一系列安定劑的方法來(lái)提高絕緣紙的熱穩(wěn)定性如用一種或多種含氮化合物改性天然纖維提高纖維中的含氮量,使天然纖維穿上一層含氮的“隔熱服",從而防止纖維素氧化降解。

日本還研制了各種改良的絕緣紙板考慮到絕緣紙和絕緣紙板的介電常數(shù)εz45左右,比變壓器油的介電常數(shù)εy=2.2高出一倍以上。在電場(chǎng)作用下,復(fù)合絕緣中分擔(dān)的場(chǎng)強(qiáng)與介電常數(shù)成反比故油中場(chǎng)強(qiáng)比紙板中場(chǎng)強(qiáng)高得多,而油的絕緣擊穿電壓低于紙板因此,易在油中發(fā)生局部放電劣化油的品質(zhì)。為了使變壓器油、紙絕緣的絕緣擊穿電壓得到充分利用降低紙板中的介電常數(shù),可在木質(zhì)纖維中摻合適當(dāng)組分的合成樹(shù)脂纖維制成紙板。目前采用的合成樹(shù)脂為聚甲烯戊烷(介電常數(shù)為2.12)纖維與木質(zhì)纖維摻合成原料制成白紙板,稱(chēng)為PMP紙板。PMP紙板中摻合樹(shù)脂纖維一般在15%左右,新紙板的介電常數(shù)應(yīng)低于3.5,而其他電氣、機(jī)械性能均無(wú)影響。

2、聚合物固體絕緣材料應(yīng)用

2.1聚合物固體絕緣材料簡(jiǎn)述

聚合物是指具有非常大的分子量的化合物,分子間由結(jié)構(gòu)單位或單體經(jīng)由共價(jià)鍵連接在一起。高聚物的分子比低分子有機(jī)化合物的分子大得多。一般有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量不超過(guò)1000,而高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量可高達(dá)104106。由于高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量很大,所以在物理、化學(xué)和力學(xué)性能上與低分子化合物有很大差異。常用的6種聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯和聚碳酸酯。6種材料占了聚合物與塑膠材料98%的比例。聚合物材料還沒(méi)有在油浸式變壓器中廣泛應(yīng)用,研究分析表明,以下幾種聚合物有良好的應(yīng)用前景:

聚四氟乙烯:由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性,電絕緣性良好,抗老化,能在180℃250℃的溫度下長(zhǎng)期工作,在較寬頻率范圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗都很低而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。不溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑,能耐強(qiáng)氧化劑的腐蝕

聚酯薄膜:長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)120℃,吸水率很低電絕緣性能優(yōu)良,介電常數(shù)在3.3左右,介電損耗很低電性能在較寬的頻率范圍內(nèi)比較穩(wěn)定,有較高的絕緣電阻和擊穿電壓,擊穿電壓在130℃時(shí)為100MV/m其介電常數(shù)為3.04.0,介質(zhì)損耗因數(shù)為0.005%工作溫度為60℃120℃。

聚碳酸酯可在-100℃~140℃范圍內(nèi)使用,吸水率低在較大的溫度范圍內(nèi)電性能良好,介電常數(shù)約為3.1,有較高的強(qiáng)度和剛性,抗沖擊和耐蠕變性能優(yōu)異。

2.2聚合物固體絕緣材料電氣特性試驗(yàn)

變壓器用絕緣材料必須在絕緣電阻、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗擊穿電壓強(qiáng)度等方面滿(mǎn)足一定的特性,即有較低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗,并且材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗隨著溫度的變化較為穩(wěn)定本文就介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)和工頻擊穿電壓強(qiáng)度研究聚合物材料的性能。實(shí)驗(yàn)材料為直徑15mm,厚度0.5mm的聚酯薄膜聚碳酸酯和聚四氟乙烯圓形薄片。分別測(cè)試材料介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因素結(jié)果見(jiàn)圖16所示

2.2.1介電常數(shù)與介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試

(1)聚四氟乙烯

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2)聚酯薄膜

 

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