油纸绝缘用静电纺丝PI多孔纤维膜的制备与性能研究
发布时间：2021-09-15 06:28
油纸绝缘结构是油冷式变压器保证正常使用的重要绝缘部分,要求绝缘纸具有优异的耐老化和电气绝缘性能,而传统绝缘油纸在耐热绝缘性能上还有待提高,因此设计一种绝缘材料,与变压器油组成绝缘结构后,可以提高传统绝缘油纸的电气绝缘与耐热性能,将使电气设备更加稳定运行。本研究采用静电纺丝的方法纺制聚酰亚胺（PI）多孔纤维膜,能够让变压器油透过,并且具较好的耐热绝缘性。采用两步法结合静电纺丝技术制备PI多孔纤维膜,将纤维膜浸入变压器油中并进行性能测试。通过纯PI纤维膜的击穿场强测试,分析纯PI纤维膜的击穿机理,测试分析纯PI纤维膜的介电性能以及热性能。研究发现:纯PI纤维膜进行击穿场强测试,其击穿场强为50 k V/mm;纯PI纤维膜的介电常数及介电损耗均较低,分别为1.725,0.0067;纯PI纤维膜最初分解温度为534℃,具有较好的热性能。进一步研究发现,当对纤维膜进行同点多次击穿至25次时,纤维膜每次击穿场强变化均在40-55 k V/mm范围之间,平均击穿场强为53 k V/mm。通过原位聚合的方法将纳米Al2O3与Fe3O
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：49 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PAA与PI纤维膜的红外谱图
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文图3-1PAA与PI纤维膜的红外谱图Fig.3-1TheinfraredspectraofPAAandPIfibermembranes3.1.2纯PI纤维绝缘纸的SEM测试图3-2为纯PI膜在13kV电压下放大2000倍的SEM扫描图。对此进行观察纯PI膜的纤维形貌。图3-2纯PI纤维膜的SEM图Fig.3-2TheSEMimageofpurePIfibermembrane从图中可以看出，PI纤维膜整体呈良好的三维网状多孔结构，纤维表面光滑平整，纤维直径均匀相互交错，形成多孔隙结构。用软件NanoMeasurer1.6对纤维膜的纤维直径进行多次测量取平均值[74]，计算纤维平均直径为67113
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文nm。利用ImageJ软件对纤维膜的孔隙率进行计算，计算纤维膜孔隙率为58.471%。3.1.3纯PI纤维绝缘纸的击穿场强分析对本实验所制备纯的PI纤维膜分别进行不同点连续击穿5次、10次、15次、20次，对每次的数据进行记录并计算击穿场强。图3-3为纯PI纤维膜不同点分别连续进行击穿的击穿场强图。其中击穿位置1、2、3、4分别对应的连续击穿次数为5次、10次、15次、20次。图3-3纯PI纤维膜不同点分别进行连续击穿的击穿场强图Fig.3-3ThebreakdownfieldstrengthdiagramofcontinuousbreakdownatdifferentpointsofpurePIfibermembrane从图中可以看出，PI纤维膜进行一次击穿时的击穿场强为50kV/mm，当继续进行击穿时，不同点进行同点多次击穿的击穿场强数值变化在40-55kV/mm之间，数值变化不大。将连续多次击穿的每个第一次，第二次，第三次，第四次以及第五次用虚线连接，可以看出，多次击穿的击穿场强并不是以一直降低变化，数据交叉变化，变化均在范围内。这是由于高压静电纺出的纤维膜具有均匀的孔隙结构，当与变压器绝缘油接触后，形成油纸绝缘结构，当进行高压击穿时，油与纤维形成的油纸绝缘结构发生过电流，击穿发生在油与纤维以及纤维与纤维之间，当进行多次击穿时，此过程可在纤维与油间多次发生并且相互间不影响，因此，可达到多次击穿连续使用的效果。14
【参考文献】：
期刊论文
[1]变压器油浸绝缘纸老化阶段判别方法的研究进展[J]. 王一帆,李长云. 齐鲁工业大学学报. 2018(06)
[2]静电纺丝法制备聚酰亚胺/碳化硅复合纳米纤维[J]. 刘飞燕,任园园,曹睿,黄静,张畅,周敏,刘继延,刘学清. 化学与生物工程. 2018(11)
[3]无机纳米掺杂对聚酰亚胺绝缘性能影响[J]. 张兴涛,吴广宁,杨雁,吴旭辉,俞孝峰,钟鑫,朱健. 高压电器. 2018(04)
[4]掺杂纳米Al2O3对纤维绝缘纸电寿命的影响及机理[J]. 莫洋,杨丽君,鄢水强,廖瑞金,袁媛. 电工技术学报. 2018(19)
[5]植物油-纸绝缘气隙放电形态及发展特征[J]. 崔鲁,陈伟根,杜劲超,李剑. 电工技术学报. 2018(03)
[6]变压器油纸绝缘系统低频介电参数方程[J]. 王东阳,周利军,陈雪骄,刘伟迪,王路伽. 电工技术学报. 2017(17)
[7]耐电晕型聚酰亚胺无机纳米杂化薄膜的研究进展[J]. 刘亚强,李朋. 商丘师范学院学报. 2017(06)
[8]变压器用耐高温改性绝缘纸研究进展[J]. 李鑫,申舒航,徐晓刚,彭发东,徐阳. 广东电力. 2017(02)
[9]新型抗老化混合油-纸板绝缘热老化特性[J]. 廖瑞金,郭沛,周年荣,夏桓桓,林元棣,柳海滨. 电工技术学报. 2015(22)
[10]TiO2纳米粒子对油浸纸板沿面放电的影响[J]. 王琪,周游,陈鑫,葛扬,吕玉珍,李成榕. 绝缘材料. 2015(08)
博士论文
[1]雷电冲击电压下纳米粒子改变变压器油纸绝缘特性的机理[D]. 周游.华北电力大学 2015
硕士论文
[1]油浸式变压器绝缘纸电气性能的影响因素研究[D]. 于红梅.中国制浆造纸研究院 2018
[2]电纺功能化石墨烯/聚酰亚胺复合纳米纤维滤料的制备及性能研究[D]. 易波.中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院) 2018
[3]车载牵引变压器用Nomex绝缘纸老化特性及机理研究[D]. 许竟.西南交通大学 2018
[4]电纺PI/Fe3O4复合纤维膜的制备与性能研究[D]. 董馨茜.哈尔滨理工大学 2018
[5]静电纺Al2O3、TiO2改性联苯型聚酰亚胺锂离子电池隔膜的研究[D]. 王磊.哈尔滨理工大学 2018
[6]纳米粒子类型和微观特性对变压器油纸绝缘的改性研究[D]. 陈鑫.华北电力大学(北京) 2017
[7]高性能聚酰亚胺绝缘纸的制备及性能研究[D]. 刘崇崇.江南大学 2016
[8]聚酰亚胺纤维纸的制备及其性能研究[D]. 严致远.华南理工大学 2015
[9]对位芳纶纸基复合材料制备及性能研究[D]. 贾超锋.华南理工大学 2012
[10]芳纶1414纸基功能材料及其增强技术的研究[D]. 黄睿.陕西科技大学 2012
本文编号：3395577
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：49 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PAA与PI纤维膜的红外谱图
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文图3-1PAA与PI纤维膜的红外谱图Fig.3-1TheinfraredspectraofPAAandPIfibermembranes3.1.2纯PI纤维绝缘纸的SEM测试图3-2为纯PI膜在13kV电压下放大2000倍的SEM扫描图。对此进行观察纯PI膜的纤维形貌。图3-2纯PI纤维膜的SEM图Fig.3-2TheSEMimageofpurePIfibermembrane从图中可以看出，PI纤维膜整体呈良好的三维网状多孔结构，纤维表面光滑平整，纤维直径均匀相互交错，形成多孔隙结构。用软件NanoMeasurer1.6对纤维膜的纤维直径进行多次测量取平均值[74]，计算纤维平均直径为67113
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文nm。利用ImageJ软件对纤维膜的孔隙率进行计算，计算纤维膜孔隙率为58.471%。3.1.3纯PI纤维绝缘纸的击穿场强分析对本实验所制备纯的PI纤维膜分别进行不同点连续击穿5次、10次、15次、20次，对每次的数据进行记录并计算击穿场强。图3-3为纯PI纤维膜不同点分别连续进行击穿的击穿场强图。其中击穿位置1、2、3、4分别对应的连续击穿次数为5次、10次、15次、20次。图3-3纯PI纤维膜不同点分别进行连续击穿的击穿场强图Fig.3-3ThebreakdownfieldstrengthdiagramofcontinuousbreakdownatdifferentpointsofpurePIfibermembrane从图中可以看出，PI纤维膜进行一次击穿时的击穿场强为50kV/mm，当继续进行击穿时，不同点进行同点多次击穿的击穿场强数值变化在40-55kV/mm之间，数值变化不大。将连续多次击穿的每个第一次，第二次，第三次，第四次以及第五次用虚线连接，可以看出，多次击穿的击穿场强并不是以一直降低变化，数据交叉变化，变化均在范围内。这是由于高压静电纺出的纤维膜具有均匀的孔隙结构，当与变压器绝缘油接触后，形成油纸绝缘结构，当进行高压击穿时，油与纤维形成的油纸绝缘结构发生过电流，击穿发生在油与纤维以及纤维与纤维之间，当进行多次击穿时，此过程可在纤维与油间多次发生并且相互间不影响，因此，可达到多次击穿连续使用的效果。14
【参考文献】：
期刊论文
[1]变压器油浸绝缘纸老化阶段判别方法的研究进展[J]. 王一帆,李长云. 齐鲁工业大学学报. 2018(06)
[2]静电纺丝法制备聚酰亚胺/碳化硅复合纳米纤维[J]. 刘飞燕,任园园,曹睿,黄静,张畅,周敏,刘继延,刘学清. 化学与生物工程. 2018(11)
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[5]植物油-纸绝缘气隙放电形态及发展特征[J]. 崔鲁,陈伟根,杜劲超,李剑. 电工技术学报. 2018(03)
[6]变压器油纸绝缘系统低频介电参数方程[J]. 王东阳,周利军,陈雪骄,刘伟迪,王路伽. 电工技术学报. 2017(17)
[7]耐电晕型聚酰亚胺无机纳米杂化薄膜的研究进展[J]. 刘亚强,李朋. 商丘师范学院学报. 2017(06)
[8]变压器用耐高温改性绝缘纸研究进展[J]. 李鑫,申舒航,徐晓刚,彭发东,徐阳. 广东电力. 2017(02)
[9]新型抗老化混合油-纸板绝缘热老化特性[J]. 廖瑞金,郭沛,周年荣,夏桓桓,林元棣,柳海滨. 电工技术学报. 2015(22)
[10]TiO2纳米粒子对油浸纸板沿面放电的影响[J]. 王琪,周游,陈鑫,葛扬,吕玉珍,李成榕. 绝缘材料. 2015(08)
博士论文
[1]雷电冲击电压下纳米粒子改变变压器油纸绝缘特性的机理[D]. 周游.华北电力大学 2015
硕士论文
[1]油浸式变压器绝缘纸电气性能的影响因素研究[D]. 于红梅.中国制浆造纸研究院 2018
[2]电纺功能化石墨烯/聚酰亚胺复合纳米纤维滤料的制备及性能研究[D]. 易波.中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院) 2018
[3]车载牵引变压器用Nomex绝缘纸老化特性及机理研究[D]. 许竟.西南交通大学 2018
[4]电纺PI/Fe3O4复合纤维膜的制备与性能研究[D]. 董馨茜.哈尔滨理工大学 2018
[5]静电纺Al2O3、TiO2改性联苯型聚酰亚胺锂离子电池隔膜的研究[D]. 王磊.哈尔滨理工大学 2018
[6]纳米粒子类型和微观特性对变压器油纸绝缘的改性研究[D]. 陈鑫.华北电力大学(北京) 2017
[7]高性能聚酰亚胺绝缘纸的制备及性能研究[D]. 刘崇崇.江南大学 2016
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[9]对位芳纶纸基复合材料制备及性能研究[D]. 贾超锋.华南理工大学 2012
[10]芳纶1414纸基功能材料及其增强技术的研究[D]. 黄睿.陕西科技大学 2012
本文编号：3395577
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