【摘 要】
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超/特高压输电线路运行过程中复合绝缘子承受着电、热、力多场耦合作用,加之芯棒环氧树脂自身热导率很低,局部积累的热量难以快速消散,易引起复合绝缘子异常发热,从而加速复合绝缘子老化,甚至导致击穿和断裂。因此研制高导热环氧树脂材料对提升复合绝缘子芯棒耐热性能,延长其使用寿命具有重要意义。本文选取微、纳米BN、Al N和Si C粒子作为导热填料,以双酚A型环氧树脂作为基体,制备了不同微纳掺杂比例的填充型高
【基金项目】
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国家自然科学基金(51907047);
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超/特高压输电线路运行过程中复合绝缘子承受着电、热、力多场耦合作用,加之芯棒环氧树脂自身热导率很低,局部积累的热量难以快速消散,易引起复合绝缘子异常发热,从而加速复合绝缘子老化,甚至导致击穿和断裂。因此研制高导热环氧树脂材料对提升复合绝缘子芯棒耐热性能,延长其使用寿命具有重要意义。本文选取微、纳米BN、Al N和Si C粒子作为导热填料,以双酚A型环氧树脂作为基体,制备了不同微纳掺杂比例的填充型高导热环氧树脂复合材料,测试了复合材料基本电、热性能,研究了复合材料沿面放电、闪络及电痕破坏特性,并分析了其耐电性能提升机理。论文的主要工作和相关结论如下:(1)研究了不同微纳掺杂比环氧树脂复合材料基本电、热性能。采用硅烷偶联剂对微纳米粒子进行表面改性,制备了不同微纳掺杂比的环氧树脂复合材料,发现随着纳米粒子的占比提高,电导率和热导率随之增大。同一质量分数下,微米粒子占比越高,复合材料相对介电常数越大。但在介电损耗方面,复合材料比纯环氧树脂的介损更高。(2)研究了环氧树脂复合材料沿面放电、闪络、表面电位衰减及陷阱分布特性。发现随着纳米粒子掺杂比例的增大,沿面放电起始电压和闪络电压均降低。在微纳粒子占比不同的复合材料中,纳米粒子占比越大,电位衰减越快,且表面电位衰减速度随温度升高而加快。随着纳米粒子占比的升高,复合材料陷阱深度降低,深陷阱密度减小,浅陷阱密度增大。当温度升高时,同种试样的深陷阱深度增大、密度减小,浅陷阱密度和深度均增大。(3)研究了直流电压下环氧树脂复合材料电痕破坏特性。发现在起始放电阶段,放电火花为紫色,放电电流较小,材料表面逐渐出现孤立的碳化点。在中间放电阶段,出现了闪络现象,材料表面的放电火花呈现浅黄色,火花放电的亮度增大,材料表面上孤立的碳化点逐渐相连,形成碳化通道。在最后放电阶段,放电现象变得越来越强烈,材料表面各个碳化通道互相连接,出现局部的破坏现象。在不同微纳掺杂比的复合材料中,纳米填料占比越大,复合材料中形成的有效导热通路越多,放电产生的电痕面积、质量损失及电蚀深度均越小,其耐电痕性能越强。
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