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纳米TiO_2改性纤维素绝缘纸板局部放电特性研究

吴亚杰  
【摘要】:油浸式变压器因其损耗低,良好的散热性能以及优越的绝缘性能等优势被广泛地应用在电力系统中。油纸绝缘复合结构决定了电力变压器的安全稳定运行和使用寿命。局部放电是导致油纸绝缘性能退化的主要因素。随着我国电压等级不断升高,局部放电对变压器内部的油纸绝缘的损坏更突出。因此本文采用纳米调控技术制备出纳米改性绝缘纸板来抑制油纸局部放电现象。本文的研究工作主要有以下几点:(1)采用纳米TiO_2在实验室完成对绝缘纸板的改性制备。制备了含有不同粒径(5nm、10 nm、20 nm和30 nm)和不同质量分数(1%、3%、5%和7%)TiO_2的改性绝缘纸板样品。对改性绝缘纸板进行了抗张强度测试,并利用扫描电镜对绝缘纸板的表面形貌进行观察。(2)搭建了局部放电测试平台,通过改性绝缘纸板样品的局部放电起始电压(PDIV)与击穿场强测试结果的分析可知,当纳米TiO_2质量分数为3%,粒径为10nm时,改性绝缘纸板的局部放电起始电压与击穿场强最高,与未改性绝缘纸板相比,分别提高了22.8%和25.5%。采集了改性绝缘纸板的局部放电波形,通过局部放电波形的对比得知,纳米TiO_2质量分数为3%,粒径为10 nm的改性绝缘纸板的局部放电波形的峰值最低,与未改性绝缘纸板相比降低了26.5%。(3)为进一步探究纳米TiO_2质量分数为3%和粒径为10 nm的改性绝缘纸板局部放电性能,对其进行了加速电老化试验。获取了绝缘纸板的局部放电起始电压与相对介电常数。采集了绝缘纸板在不同电老化阶段(0 h、3 h、5 h、7 h)的局部放电脉冲电流和局部放电相位分布(PRPD)图谱。结果显示:纳米TiO_2的加入能够明显提高绝缘纸板在电老化下的局部放电性能,粒径为10 nm和质量分数为3%的纳米TiO_2是提高绝缘纸板局部放电性能的最佳配比。


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