CN108565081A - 一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法 - Google Patents

一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108565081A
CN108565081A CN201810301983.0A CN201810301983A CN108565081A CN 108565081 A CN108565081 A CN 108565081A CN 201810301983 A CN201810301983 A CN 201810301983A CN 108565081 A CN108565081 A CN 108565081A
Authority
CN
China
Prior art keywords
edge flashing
solid dielectric
dielectric insulation
vacuum edge
aluminum oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810301983.0A
Other languages
English (en)
Inventor
李盛涛
岳文莹
聂永杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201810301983.0A priority Critical patent/CN108565081A/zh
Publication of CN108565081A publication Critical patent/CN108565081A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B19/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing insulators or insulating bodies
    • H01B19/04—Treating the surfaces, e.g. applying coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B19/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing insulators or insulating bodies

Abstract

本发明公开了一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，以环氧树脂及其氧化铝微米复合材料为基体，将待处理的绝缘材料置于密闭腔体中，通过低压辉光放电等离子体处理仪对其进行空气等离子体处理，对环氧树脂及其微米复合材料进行表面改性处理，用于改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况。本发明可以显著的提高绝缘介质材料的直流真空沿面闪络电压，且工艺简单，过程安全，环境友好能够广泛运用于高压绝缘材料领域。

Description

一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法
技术领域
本发明属于高压绝缘材料技术领域，具体涉及一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法。
背景技术
由液体、气体或真空与固体绝缘材料组成的复合绝缘系统在高电场作用下运行时，基于绝缘支撑的需要而引入到高压电气设备中的固体绝缘介质材料，其界面处往往会发生沿面闪络现象，且沿面闪络电压远远低于相同尺寸的真空间隙或者绝缘材料的体击穿电压，严重降低了电力设备的绝缘性能，尤其是真空和固体绝缘介质构成的系统，是高压电气设备和电力系统安全稳定运行的主要制约因素之一。因此，研究真空沿面闪络现象及其形成机理，探索提高绝缘介质材料真空沿面闪络性能的方法，对于提高电力设备的运行电压等级和设备向小型化发展具有重要的工程意义。
目前，被人们广泛接受的真空沿面闪络电压发展模型主要有二次电子发射(SEEA)模型和电子触发极化(ETPR)模型，基于这两个模型，学者们提出了许多提升真空沿面闪络电压的方法，包括改变电极形状；对聚合物集体中掺杂纳米氧化物从而改善聚合物的体电导特性、介电特性、陷阱分布特性等；在聚合物表面溅射一层金属或金属氧化物来改变聚合物表面的二次电子发射系数或通过打磨改变表面粗糙度。但这些处理方法需要复杂的工艺和昂贵的原材料，不适合大规模应用于工业生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况，改善材料的真空沿面闪络特性。
本发明采用以下技术方案：
一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，以环氧树脂及其氧化铝微米复合材料为基体，将待处理的绝缘材料置于密闭腔体中，通过低压辉光放电等离子体处理仪对其进行空气等离子体处理，对环氧树脂及其微米复合材料进行表面改性处理，用于改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况。
具体的，包括以下步骤：
S1、在环氧树脂固化加工成型过程中添加氧化铝微米颗粒进行微米复合处理，得到环氧树脂及其氧化铝微米复合材料；
S2、将步骤S1制备的环氧树脂及其氧化铝微米复合材料依次使用无水乙醇及去离子水超声清洗，然后放入真空干燥箱中烘干；
S3、将烘干后的环氧树脂及其氧化铝微米复合材料放入密闭腔体中，使用低压辉光放电空气等离子体进行等离子体处理。
进一步的，步骤S1中，氧化铝微米颗粒的质量分数为40％～70wt％。
进一步的，氧化铝微米颗粒的质量分数为68.3wt％。
进一步的，步骤S2中，烘干温度为50～80℃，时间大于24小时。
进一步的，步骤S3中，环氧树脂及其氧化铝微米复合材料的处理时间分别为0～20min。
进一步的，纯环氧的处理时间分别为0～20min。
进一步的，纯环氧的处理时间为4min，环氧微米复合材料的处理时间为3min。
进一步的，步骤S3中，等离子体处理的功率为30～70W，处理时间为0～20min。
进一步的，等离子体处理的功率为70W。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法通过低压辉光放电空气等离子体对绝缘介质材料进行表面改性，处理后的固体绝缘介质材料的表面电导率和陷阱参数发生了较大的变化，表面电导率显著提高，表面浅陷阱能级减小，浅陷阱密度增大；对提高材料的真空沿面闪络性能有重要的作用。
进一步的，为了使本发明更具实际应用价值，便于工业应用，采用被广泛应用于电力设备中的68.3wt％氧化铝环氧微米复合材料作为等离子体处理的基体。
进一步的，当等离子体处理时间为4min时，将真空条件下纯环氧试样处理前后的直流沿面闪络电压进行比较，其闪络电压提高了75％；当等离子体处理时间为3min时，将真空条件下68.3wt％环氧微米复合材料试样处理前后的直流沿面闪络电压进行比较，其闪络电压提高了33％。
综上所述，本发明可以显著的提高绝缘介质材料的直流真空沿面闪络电压，且工艺简单，过程安全，环境友好能够广泛运用于高压绝缘材料领域。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
本发明提供了一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，以环氧树脂及其氧化铝微米复合材料为基体，将待处理的绝缘材料置于密闭腔体中，通过低压辉光放电等离子体处理仪对其进行空气等离子体处理。本发明通过空气等离子体处理对环氧树脂及其微米复合材料进行表面改性处理，该方法可以改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况，从而调节或者改善材料的真空沿面闪络特性。该方法工艺简单，过程安全，环境友好，可以广泛应用于高电压绝缘技术领域的固体绝缘介质材料表面处理。
本发明一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，包括以下步骤：
S1、在环氧树脂固化加工成型过程中添加质量分数为68.3wt％的氧化铝微米颗粒进行微米复合处理，从而得到环氧树脂及其氧化铝微米复合材料；
S2、将68.3wt％环氧树脂及其氧化铝微米复合材料依次使用无水乙醇及去离子水超声清洗，然后放入真空干燥箱中烘干，温度为50～80℃，时间大于24小时；
S3、将烘干后的环氧树脂及其氧化铝微米复合材料放入密闭腔体中，使用低压辉光放电空气等离子体进行等离子体处理。
等离子体处理的功率为30～70W，处理时间为0～20min。
处理条件为：处理功率70W，纯环氧的处理时间分别为0、2、4、5、10、15和20min，68.3wt％环氧微米复合材料的处理时间分别为0、1、3、5、10、15和20min。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
表1为纯环氧表面电导率测量结果
表2为68.3wt％环氧微米复合材料的表面电导率测量结果
从表中数据可以看出空气等离子体处理可以使绝缘材料的表面电导率增加约两个数量级。
对纯环氧和68.3wt％环氧微米复合材料等离子体处理前后的试样进行表面电位衰减实验，通过表面电位衰减模型对其表面陷阱分布进行计算。未经过臭氧处理的纯环氧和68.3wt％环氧微米复合材料衰减非常慢，因此只能计算其较浅陷阱中心能级，分别为0.85eV和0.91eV，对应陷阱密度为5.20×1019eV-1m-3和4.14×1017eV-1m-3，处理4min后纯环氧的陷阱中心能级分别为0.82eV和0.90eV，对应的陷阱密度为2.55×1020eV-1m-3和5.87×1019eV-1m-3；
处理3min后68.3wt％环氧微米复合材料陷阱中心能级分别为0.86eV和0.92eV，对应的陷阱密度为1.09×1019eV-1m-3和6.13×1018eV-1m-3。
上述结果表明采用本发明的方法，与未处理的试样相比表面经空气等离子体处理后试样的表面陷阱能级变小，陷阱密度增大。
对纯环氧和68.3wt％环氧微米复合材料等离子体处理前后的试样进行直流真空沿面闪络实验。实验过程中，试样安放于指形电极装置上，指形电极由两个手指形状不锈钢电极和一块聚四氟乙烯基板组成，电极端部为半圆。试样被两个指形电极紧密压在基板上，电极间距为5mm，电极装置放置于真空腔体内，真空腔的真空度保持在3×10-5Pa。闪络测试的电压源直流电压源，最大电压100kV。对试样采用连续升压的方式进行测试，电压从0开始升压，直至试样发生闪络。
每种试样用两个试样，每个试样进行十次闪络测试，两次测试间隔时间3min，记录每次的闪络电压，取其平均值作为该种试样的闪络电压。
表3为纯环氧的直流真空沿面闪络电压测量结果
表4为68.3wt％环氧微米复合材料处理前后直流真空沿面闪络电压的测量结果
从表3和4中可以看到，等离子体表面处理有助于提高环氧树脂及其微米复合材料的直流真空沿面闪络性能，随着处理时间的增加，闪烙电压呈先增加后下降的趋势，且对于纯环氧来说最佳处理时间为4min，对于68.3wt％环氧微米复合材料来说最佳处理时间为3min。
相比于未处理试样，等离子体处理4min的纯环氧的沿面闪络电压提高了75％，等离子体处理3min的68.3wt％环氧微米复合材料的沿面闪络电压提高了33％。
本发明提出的方法可以显著的提高绝缘介质材料的直流真空沿面闪络电压。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，以环氧树脂及其氧化铝微米复合材料为基体，将绝缘材料置于密闭腔体中，通过低压辉光放电等离子体处理仪对其进行空气等离子体处理，对环氧树脂及其微米复合材料进行表面改性处理，用于改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在环氧树脂固化加工成型过程中添加氧化铝微米颗粒进行微米复合处理，得到环氧树脂及其氧化铝微米复合材料；
S2、将步骤S1制备的环氧树脂及其氧化铝微米复合材料依次使用无水乙醇及去离子水超声清洗，然后放入真空干燥箱中烘干；
S3、将烘干后的环氧树脂及其氧化铝微米复合材料放入密闭腔体中，使用低压辉光放电空气等离子体进行等离子体处理。
3.根据权利要求2所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，步骤S1中，氧化铝微米颗粒的质量分数为40％～70wt％。
4.根据权利要求3所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，氧化铝微米颗粒的质量分数为68.3wt％。
5.根据权利要求2所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，步骤S2中，烘干温度为50～80℃，时间大于24小时。
6.根据权利要求2所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，步骤S3中，环氧树脂及其氧化铝微米复合材料的处理时间分别为0～20min。
7.根据权利要求6所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，纯环氧的处理时间分别为0～20min。
8.根据权利要求7所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，纯环氧的处理时间为4min，环氧微米复合材料的处理时间为3min。
9.根据权利要求2所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，步骤S3中，等离子体处理的功率为30～70W，处理时间为0～20min。
10.根据权利要求9所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，等离子体处理的功率为70W。
CN201810301983.0A 2018-04-04 2018-04-04 一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法 Pending CN108565081A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810301983.0A CN108565081A (zh) 2018-04-04 2018-04-04 一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810301983.0A CN108565081A (zh) 2018-04-04 2018-04-04 一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108565081A true CN108565081A (zh) 2018-09-21

Family

ID=63534248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810301983.0A Pending CN108565081A (zh) 2018-04-04 2018-04-04 一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108565081A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110331373A (zh) * 2019-07-04 2019-10-15 国家电网有限公司 一种实现固体绝缘件表面电导率调控的装置及方法
CN112951527A (zh) * 2021-02-02 2021-06-11 中国科学院电工研究所 一种固体绝缘表面裂纹修复方法及其修复装置
CN114316327A (zh) * 2021-12-29 2022-04-12 西安交通大学 一种高沿面闪络电压强气体吸附涂层及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105153441A (zh) * 2015-09-11 2015-12-16 中国科学院电工研究所 一种加快环氧树脂材料表面电荷消散的方法
CN105489326A (zh) * 2015-11-20 2016-04-13 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法
CN105913984A (zh) * 2016-05-17 2016-08-31 西安交通大学 一种用辉光放电氟化处理盆式绝缘子表面的装置和方法
CN106409450A (zh) * 2016-09-26 2017-02-15 平高集团有限公司 一种提高绝缘介质材料真空沿面闪络电压的方法及改性绝缘介质材料
CN106935333A (zh) * 2017-04-06 2017-07-07 南京工业大学 一种绝缘子憎水性改性处理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105153441A (zh) * 2015-09-11 2015-12-16 中国科学院电工研究所 一种加快环氧树脂材料表面电荷消散的方法
CN105489326A (zh) * 2015-11-20 2016-04-13 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法
CN105913984A (zh) * 2016-05-17 2016-08-31 西安交通大学 一种用辉光放电氟化处理盆式绝缘子表面的装置和方法
CN106409450A (zh) * 2016-09-26 2017-02-15 平高集团有限公司 一种提高绝缘介质材料真空沿面闪络电压的方法及改性绝缘介质材料
CN106935333A (zh) * 2017-04-06 2017-07-07 南京工业大学 一种绝缘子憎水性改性处理装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110331373A (zh) * 2019-07-04 2019-10-15 国家电网有限公司 一种实现固体绝缘件表面电导率调控的装置及方法
CN112951527A (zh) * 2021-02-02 2021-06-11 中国科学院电工研究所 一种固体绝缘表面裂纹修复方法及其修复装置
CN112951527B (zh) * 2021-02-02 2023-12-05 中国科学院电工研究所 一种固体绝缘表面裂纹修复方法及其修复装置
CN114316327A (zh) * 2021-12-29 2022-04-12 西安交通大学 一种高沿面闪络电压强气体吸附涂层及其制备方法
CN114316327B (zh) * 2021-12-29 2022-10-25 西安交通大学 一种高沿面闪络电压强气体吸附涂层及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108565081A (zh) 一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法
Nazir et al. Resistance against AC corona discharge of micro-ATH/nano-Al2O3 co-filled silicone rubber composites
Du et al. Epoxy insulator with surface graded-permittivity by magnetron sputtering for gas-insulated line
CN106409450B (zh) 一种提高绝缘介质材料真空沿面闪络电压的方法及改性绝缘介质材料
Wang et al. Influence of water, NaCl solution, and HNO 3 solution on high-temperature vulcanized silicone rubber
Bao et al. Effects of AC and DC corona on the surface properties of silicone rubber: Characterization by contact angle measurements and XPS high resolution scan
CN100468895C (zh) 一种大气压下辉光放电等离子体的产生装置
Zhou et al. Aging characteristic at different depths in a single composite insulators shed
CN113960392A (zh) 能够提高闪络电压的航空绝缘材料改性方法及其测试系统
CN112679783A (zh) 一种用于提高六氟化硫气氛中环氧树脂材料沿面闪络性能的方法
CN103275342B (zh) 一种脉冲偏压辅助等离子体高速处理有机薄膜的方法
CN205684427U (zh) 一种辉光放电等离子体光伏板清洁装置
Shan et al. Effect of TiO 2 nanoparticles on DC breakdown performance of transformer oil-impregnated pressboard
Yue et al. Plasma treatment enhances surface flashover performance of EP/AI 2 O 3 micro-composite in vacuum
Tao et al. Nanomechanical and corrosion properties of zk60 magnesium alloy improved by gd ion implantation
CN106782941A (zh) 一种用于提高气体绝缘系统中环氧绝缘耐放电性能的方法
CN110104632B (zh) 一种常温制备高导热石墨烯薄膜的方法
CN108948400B (zh) 一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法
Nie et al. A New Surface Treatment Method for Improving Surface Flashover Performance of Polymers in Vacuum
CN101183574A (zh) 一种提高真空绝缘介质沿面闪络电压的方法
CN111048659A (zh) 一种压电薄膜及其制备方法
Hu et al. Emission properties of porous silicon electron emitters formed by pulsed anodic etching
Zhang et al. All-organic modification coating prepared with large-scale atmospheric-pressure plasma for mitigating surface charge accumulation
Gao et al. Effect of UV irradiation modification on surface flashover voltage of epoxy resin
CN115472358A (zh) 一种基于紫外辐照提升环氧树脂真空沿面闪络性能的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180921