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技术

本发明专利技术公开了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。以环氧树脂及其氧化铝微米复合材料为对象，将环氧绝缘材料置于真空度小于5

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术属于高电压与绝缘
，具体涉及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。

技术介绍

[0002]固体绝缘沿面闪络一直是高电压与绝缘
的前沿基础问题，是先进输变电装备、脉冲功率驱动源、航天器电源系统的技术瓶颈之一。固体绝缘与真空或气体界面的沿面闪络电压比同一间隙距离固体介质或真空、气体的击穿电压低几倍到几十倍，是电力装备绝缘系统最薄弱的环节之一。环氧树脂与SF6气体因其良好的绝缘性能，在电力设备中获得了广泛应用。实际中，由沿面闪络引发的绝缘故障，制约设备的正常运行，造成设备故障，极大地限制了绝缘介质在电力设备中的应用与发展。因此，研究提高绝缘介质材料SF6气氛下沿面闪络性能的方法，对提高电力设备的运行安全性、促进设备小型化和保证绝缘系统安全稳定运行具有重要意义。
[0003]目前学术界普遍认可的沿面闪络发展过程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，众多学者提出了提高绝缘材料沿面闪络电压的方法。其中包括通过改变表面粗糙度来提升试样的沿面闪络性能，如表面涂层和打磨等；通过化学方式进行表面处理，如通过表面氟化、氧氟化、臭氧氧化提升材料表面电导率和浅陷阱密度，进而提升其沿面闪络性能；改变材料体特性，如微米、纳米粒子掺杂等；但这些处理方法均存在其局限性。如利用臭氧氧化(氟化、氧氟化)对材料表面处理，处理过程会危及操作人员的健康且所使用的气体有害于环境；掺杂微米、纳米粒子进行体改性可在一定程度上提高材料的闪络性能，但同时也会改变材料的体特性如介电性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供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，以克服现有存在的问题，本专利技术使用电子辐照对材料进行表面改性，通过低能电子束辐照，改变环氧材料表面电阻率和表面陷阱分布特性，提升环氧树脂材料SF6气氛下的沿面闪络特性。该方法既不会产生有害气体，同时仅改变材料的表面性能，不会对材料的体特性产生较大影响，因此具有重要的应用价值。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]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，将环氧树脂绝缘材料置于高真空实验腔中，通过电子辐照系统产生低能电子束，控制低能电子束的能量和束流密度，对环氧树脂绝缘材料进行表面处理，环氧树脂绝缘材料经电子束辐射处理后，其表面电阻率和表面陷阱分布特性发生改变，进而影响沿面闪络过程，表面电阻率高和深陷阱增大时，环氧树脂绝缘材料沿面闪络电压增大。
[0007]进一步地，所述环氧树脂绝缘材料为环氧树脂及环氧基氧化铝微米复合材料，所
述环氧树脂及环氧基氧化铝微米复合材料制备过程具体如下：
[0008]1)将模具清理干净，喷涂脱模剂，放入110～130℃烘箱预热2h；
[0009]2)在115～125℃条件下，将微米氧化铝粒子加入熔融的环氧树脂中，保持温度115～125℃，转速150rad/min，气压小于100Pa，匀速搅拌60～70min，得混合物A；
[0010]3)将混合物A温度降低至100℃，加入固化剂，保持温度95～105℃，气压小于100Pa，转速150rad/min，匀速搅拌10～15min，得混合物B；
[0011]4)将混合物B浇注至110～130℃预热的模具中进行固化，固化程序为：先在120℃下固化2h，再在140℃下固化14h，然后自然降温至室温，得到厚度1～2mm的环氧树脂及环氧基氧化铝微米复合材料。
[0012]进一步地，所述的环氧树脂及环氧基氧化铝微米复合材料在置于高真空实验腔中之前，先进行清洗与干燥，所述清洗具体为：采用无水乙醇超声清洗20min，所述干燥的温度为40～70℃，干燥的时间为6～14h。
[0013]进一步地，所述环氧树脂为Hensman亨斯曼Araldite CT 5531，固化剂为Hensman亨斯曼Aradur HY 5533，且环氧树脂与固化剂的质量比为100:38。
[0014]进一步地，所述环氧树脂及环氧基氧化铝微米复合材料中微米氧化铝粒子的质量分数为68.3wt％。
[0015]进一步地，所述微米氧化铝粒子粒径为10μm。
[0016]进一步地，所述高真空实验腔内真空条件为：气压小于5
×
10
‑4Pa，温度为20～30℃。
[0017]进一步地，所述低能量电子束的能量为10
‑
20keV，束流密度为5
×
10
‑4A/m2，辐照时间为2
‑
5min。
[0018]进一步地，环氧树脂绝缘材料经电子束辐射处理后，立即放入SF6气氛沿面闪络腔体中，进行直流闪络测试。
[0019]进一步地，所述SF6气氛沿面闪络腔体中气压为一个标准大气压，温度20～30℃；直流闪络测试时采用实验电压源为直流电压源，加压方式为阶梯升压，升压速率为1kV/s；直流闪络测试时采用电极为指型电极，电极材料为不锈钢，电极间距5
±
0.05mm，两次闪络间隔2min，每个试样重复沿面闪络实验8次。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0021]本专利技术通过低能电子束对环氧树脂绝缘材料进行表面处理，处理后的环氧树脂绝缘材料的表面电阻率和表面陷阱参数发生变化，具体为表面电阻率显著提高，表面陷阱能级变化不大，但表面深陷阱密度增大，这种变化导致环氧树脂材料SF6气氛下的沿面闪络性能获得提升。
[0022]进一步的，为了使本专利技术符合实际应用，采用GIS设备中的68.3wt％微米氧化铝粒子的复合材料作为电子束辐照的处理对象，并进行SF6下沿面闪络实验。
[0023]进一步的，当电子束辐照能量为20keV、束流密度为5
×
10
‑4A/m2、处理时间为2min时，将SF6气氛下纯环氧树脂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8.25％。当电子束辐照能量为15keV、束流密度为5
×
10
‑4A/m2、处理时间为5min时，将SF6气氛标况下，68.3wt％微米氧化铝粒子的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10.26％。
[0024]进一步的，在提高SF6气氛中环氧树脂材料沿面闪络电压幅度超过10％的同时，大幅度降低辐照处理时间，处理时间为现有相关技术《一种提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法》最短处理时间0.5h的六分之一。
[0025]综上所述，本专利技术可以显著提高环氧树脂绝缘材料SF6气氛下的直流沿面闪络电压，且处理时间短，能够运用于GIS盆式绝缘子表面处理。
附图说明
[0026]图1为指型电极示意图，其中(a)为俯视图，(b)为正视图；
[0027]图2为辐照时间2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，将环氧树脂绝缘材料置于高真空实验腔中，通过电子辐照系统产生低能电子束，控制低能电子束的能量和束流密度，对环氧树脂绝缘材料进行表面处理，环氧树脂绝缘材料经电子束辐射处理后，其表面电阻率和表面陷阱分布特性发生改变，进而影响沿面闪络过程，表面电阻率高和深陷阱增大时，环氧树脂绝缘材料沿面闪络电压增大。2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，所述环氧树脂绝缘材料为环氧树脂及环氧基氧化铝微米复合材料，所述环氧树脂及环氧基氧化铝微米复合材料制备过程具体如下：1)将模具清理干净，喷涂脱模剂，放入110～130℃烘箱预热2h；2)在115～125℃条件下，将微米氧化铝粒子加入熔融的环氧树脂中，保持温度115～125℃，转速150rad/min，气压小于100Pa，匀速搅拌60～70min，得混合物A；3)将混合物A温度降低至100℃，加入固化剂，保持温度95～105℃，气压小于100Pa，转速150rad/min，匀速搅拌10～15min，得混合物B；4)将混合物B浇注至110～130℃预热的模具中进行固化，固化程序为：先在120℃下固化2h，再在140℃下固化14h，然后自然降温至室温，得到厚度1～2mm的环氧树脂及环氧基氧化铝微米复合材料。3.根据权利要求2所述的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，其特征在于，所述的环氧树脂及环氧基氧化铝微米复合材料在置于高真空实验腔中之前，先进行清洗与干燥，所述清洗具体为：采用无水乙醇超声清洗20min，所述干燥的温度为40～70℃，干燥的时间为6～14h。4.根据权利要求2所述的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，其特征在于，所述环氧树脂为Hens...

【专利技术属性】
技术研发人员：李盛涛，李明儒，牛欢，闵道敏，唐樊，范伟博，毛航银，刘晔，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：