热致电导率自适应涂层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种热致电导率自适应涂层及其制备方法与应用，该制备方法主要步骤有：建立电热耦合场下固体绝缘材料的表面电荷和沿面电场计算模型，获取优化的热致表层电导率分布；制备含有高电导填料的电导率

【技术实现步骤摘要】
热致电导率自适应涂层及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于高压电力设备制造
，具体涉及一种抑制电热耦合场下表面电荷积聚用热致电导率自适应涂层的制备方法，以及由该制备方法制得的热致电导率自适应涂层，还涉及该热致电导率自适应涂层的应用。

技术介绍

[0002]我国能源资源和负荷中心存在分布不均匀的矛盾，为了提高能源利用效率，满足经济快速发展地区对电力能源的需求，目前普遍采用远距离、大容量输电方式。相比交流输电，特高压直流输电(UHVDC)因传输损耗小、经济性高等独特优势，在远距离大容量输电中得到广泛应用。随着特高压直流输电技术的快速发展，直流电力设备对于绝缘可靠性的要求更加迫切。在直流电力设备中，气体
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固体、固体
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固体等复合绝缘的界面是绝缘最薄弱的环节，成为制约整个复合绝缘系统可靠运行的瓶颈。究其原因，复合绝缘系统界面两侧材料的介电参数不匹配，使得界面处电场发生畸变，并且极易积聚电荷，而积聚的电荷会进一步加剧界面电场的畸变，从而对界面绝缘造成潜在威胁。
[0003]界面电荷积聚一方面会引起界面电场畸变，另一方面会为界面放电提供种子电荷，加速放电的发展，最终造成界面击穿，破坏整个高压电力设备的复合绝缘系统。因此，抑制界面电荷积聚、改善界面电场分布成为提高界面击穿强度的有效方法。传统的方法如改善体积电导率分布、场致非线性电导涂层等主要针对单一直流电场工况，并未考虑电热耦合场的实际工况，并且体积改性会牺牲绝缘子的力学和热学性能，影响其正常服役寿命。表层电导率改性是通过优化固体绝缘材料表面电导率，不改变其体积特性，具有广阔的工程应用前景。
[0004]公开号为CN113793739A的中国专利申请中公开了一种表面电导梯度涂层的制备方法，公开了在绝缘子表面将高电导率涂料按照导电率从高到低依次涂覆在绝缘子从高电压电极到地电极的表面，从而形成电导率逐渐降低的梯度分布的绝缘子，这种涂层虽然能够在一定程度上调控调控直流电压下GIL环氧树脂绝缘子表面电荷分布，优化沿面电场分布，提升沿面耐电强度。但由于该表面电导梯度涂层为不连续涂层，层与层之间的电导率不是连续变化的，因此主要适用于单一的直流电场工况，并不适用于温度梯度和直流耦合场工况；并且由于电导率为不连续梯度涂层，在每层电导率涂层之间存在电场畸变点，会增加沿面绝缘失效的概率。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术有必要提供一种热致电导率自适应涂层的制备方法，针对电热耦合场下直流电力设备对固体绝缘材料高沿面绝缘性能的要求，通过在固体绝缘材料表面形成一层高电导涂料，实现固体绝缘材料表层电导率在温度梯度作用下呈现空间梯度分布，实现对直流电力设备中固体绝缘材料表面电荷的抑制、沿面电场的改善以及沿面耐电性能的提升。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种热致电导率自适应涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0008]建立电热耦合场下固体绝缘材料的表面电荷和沿面电场计算模型，获取优化的热致表层电导率分布；
[0009]制备电导率
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温度自适应复合材料，所述电导率
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温度自适应复合材料含有高电导填料；
[0010]更改所述高电导填料的含量，获得高电导填料含量、温度和电导率的对应关系，并确定符合优化的热致表层电导率分布的高电导填料的含量；
[0011]将符合优化的热致表层电导率分布的电导率
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温度自适应复合材料在所述固体绝缘材料的表面形成涂层，在温度梯度作用下该涂层电导率呈现自适应变化。
[0012]进一步方案，所述的建立电热耦合场下固体绝缘材料的表面电荷和沿面电场计算模型的步骤包括：模型建立、物理场设置以及材料参数设置。
[0013]进一步方案，所述的获取优化的热致表层电导率分布的步骤具体为：
[0014]将固体绝缘材料表面的电导率与温度的关系设置为随温度指数变化的函数其中，B为由材料决定的电导率温度敏感系数，Ti为固体绝缘材料的温度；
[0015]优化B的取值，以表面电荷最少、沿面电场分布最均匀为目标获得优化的热致表层电导率分布，确定最高和最低电导率数值。
[0016]进一步方案，所述高电导填料为电导率不随电场变化的材料；
[0017]优选地，所述高电导填料选自二氧化钛或碳酸钡；
[0018]优选地，所述电导率
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温度自适应复合材料中，高电导填料的含量在5wt％
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70wt％之间。
[0019]进一步方案，所述电导率
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温度自适应复合材料还包括聚合物基体和稀释剂；
[0020]优选地，在所述电导率
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温度自适应复合材料中，所述聚合物基体的含量在10wt％
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60wt％之间；所述稀释剂的含量在10wt％
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20wt％之间；
[0021]优选地，所述聚合物基体选自光敏树脂、环氧树脂中的一种；
[0022]优选地，所述聚合物基体为光敏树脂；
[0023]优选地，所述聚合物基体为环氧树脂，所述电导率
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温度自适应复合材料还包括30wt％
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50wt％的固化剂；
[0024]优选地，所述稀释剂选自丙酮。
[0025]进一步方案，所述电导率
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温度自适应复合材料的制备包括以下步骤：
[0026]将除稀释剂外的各原料组分在80
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100℃预热后，按比例将原料组分于60
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80℃混合，得到混合料；
[0027]将得到的混合料真空脱气，获得电导率
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温度自适应复合材料。
[0028]进一步方案，所述的将符合优化的热致表层电导率分布的电导率
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温度自适应复合材料在所述固体绝缘材料的表面形成热致电导率自适应涂层的步骤具体为：
[0029]将符合优化的电导率分布的电导率
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温度自适应复合材料涂覆在所述固体绝缘材料的表面后，固化形成热致电导率自适应涂层；
[0030]优选地，所述涂覆的方式选自喷涂、刷涂或浸渍涂敷；
[0031]优选地，所述固体绝缘材料在进行涂覆之前，对其表面进行打磨处理。
[0032]进一步方案，所述固体绝缘材料为工作过程中存在温度梯度场和直流电场联合作用的电力设备；
[0033]优选地，所述电力设备为直流气体绝缘输电线路盆式绝缘子或直流套管绝缘子。
[0034]本专利技术进一步提供了一种热致电导率自适应涂层，采用如前所述的制备方法制得。
[0035]本专利技术进一步提供了如前所述的热致电导率自适应涂层在直流电力设备中的应用；
[0036]优选地，所述直流电力设备在工作过程中存在温度梯度场和直流电场联合作用。
[0037]本专利技术的有益效果如下：
[0038]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热致电导率自适应涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：建立电热耦合场下固体绝缘材料的表面电荷和沿面电场计算模型，获取优化的热致表层电导率分布；制备电导率
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温度自适应复合材料，所述电导率
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温度自适应复合材料含有高电导填料；更改所述高电导填料的含量，获得高电导填料含量、温度和电导率的对应关系，并确定符合优化的热致表层电导率分布的高电导填料的含量；将符合优化的热致表层电导率分布的电导率
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温度自适应复合材料在所述固体绝缘材料的表面形成涂层，在温度梯度作用下该涂层电导率呈现自适应变化。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的建立电热耦合场下固体绝缘材料的表面电荷和沿面电场计算模型的步骤包括：模型建立、物理场设置以及材料参数设置。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的获取优化的热致表层电导率分布的步骤具体为：将固体绝缘材料表面的电导率与温度的关系设置为随温度指数变化的函数其中，B为由材料决定的电导率温度敏感系数，Ti为固体绝缘材料的温度；优化B的取值，以表面电荷最少、沿面电场分布最均匀为目标获得优化的热致表层电导率分布，确定最高和最低电导率数值。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高电导填料为电导率不随电场变化的材料；优选地，所述高电导填料选自二氧化钛或碳酸钡；优选地，所述电导率
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温度自适应复合材料中，高电导填料的含量在5wt％
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70wt％之间。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电导率
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温度自适应复合材料还包括聚合物基体和稀释剂；优选地，在所述电导率
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温度自适应复合材料中，所述聚合物基体的含量在10wt％
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60wt％之间；所述稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宾宾，薛建议，罗沙，田宇，柯艳国，王刘芳，邱欣杰，程登峰，朱太云，朱胜龙，陈庆涛，黄杰，马亚彬，汪玉，李坚林，甄超，姜源，温睿，韦健，金晶，秦少瑞，秦金飞，叶剑涛，郑浩，宋东波，秦琪，陈艺，王鑫，金雨楠，周立军，曹飞翔，吴琼，金甲杰，曹涛，张竹，丁立健，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：