[發明專利]一種改性絕緣紙、其制備方法及油浸絕緣紙介質體

有效

• 申請號: 201710427760.4
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107190565B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 郝建;廖瑞金;楊麗君;李劍;李彥青;但敏;鄒潤豪;左志平;段溢政;李超
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: D21H19/72
• 分類號: D21H19/72;D21H23/46;D21H27/12;H01B3/52
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本申請提供了一種改性絕緣紙、其制備方法及油浸絕緣紙介質體。本發明提供的改性絕緣紙包括絕緣紙和復合于所述絕緣紙表面的微納結構Al₂O₃膜層。采用本發明提供的改性絕緣紙不僅能夠抑制油?紙絕緣系統中油紙絕緣結構的空間電荷，更能夠有效抑制油紙絕緣結構的界面電荷，進而能夠有效緩解和減少換流變壓器運行中放電等絕緣故障，有利于保證換流變壓器的安全運行。

技術領域

本發明涉及電力輸送技術領域，特別涉及一種改性絕緣紙、其制備方法及油浸絕緣紙介質體。

背景技術

在遠距離大容量輸電、跨海輸電及電網聯絡等方面，高壓直流輸電與交流輸電相比有許多獨特的優越性而得到了快速發展。換流變壓器是直流輸電系統中的重要設備，用以實現交流輸電網絡與直流輸電網絡的聯絡。換流變壓器的閥側繞組存在油紙絕緣系統，主要包括由絕緣油和絕緣紙(所述絕緣紙通常為油浸絕緣紙，即利用絕緣油浸漬過的絕緣紙)形成的油紙絕緣結構(參見圖1A)，油紙絕緣系統在換流變壓器中起著絕緣和散熱的雙重作用，一旦油紙絕緣結構出現放電故障，將會損傷絕緣系統，給換流變壓器運行埋下安全隱患，嚴重時將導致換流變壓器退出運行，使直流輸電線路停運，造成重大經濟和社會損失。因此，換流變壓器的絕緣穩定性是保證直流輸電線路正常運行的重要條件。

然而，與普通電力變壓器不同的是，換流變壓器通常需要面對更為復雜的運行工況，換流變壓器在運行時其閥側繞組的絕緣系統往往會承受著交、直流電場和極性反轉電場等各種類型的電場作用，在直流電場分量作用下，電荷易在油紙絕緣復合體內積聚形成空間電荷，容易使換流變壓器運行系統或電力輸送系統發生放電等絕緣故障，成為換流變壓器油紙絕緣系統需要克服的難題。而油紙絕緣結構中，絕緣油與絕緣紙的交界面屬于不連續介質表面(參見圖1B，圖1B為油浸絕緣紙板的結構示意圖)，電場分布最為集中且存在突變，是絕緣薄弱部位，相比于積聚在油紙絕緣介質體內的空間電荷，油紙絕緣結構的物理界面比介質本體更容易積聚空間電荷，界面處的電荷密度遠大于介質體內的電荷密度，界面處的空間電荷(簡稱“界面電荷”)對油紙絕緣系統局部電場的增強效應也比油紙絕緣介質體內的空間電荷對局部電場的增強效應更加顯著；尤其是在極性反轉特殊工況下，由于界面電荷的消散速度慢于外施電場變化，界面電荷產生的電場與極性反轉后的外施電場疊加，導致油紙絕緣結構的局部電場分布偏離設計值，極易誘發局部放電、沿面閃絡等絕緣故障，對換流變壓器油紙絕緣性能的穩定性提出了新的挑戰。

為提升換流變壓器絕緣系統的絕緣穩定性，國內外學者主要開展了三方面的研究：(1)通過局部絕緣結構的調整，優化電場分布；(2)選用絕緣性能更優的油紙組合，提升材料的耐受場強；(3)對絕緣紙或絕緣油進行納米改性，實現抑制油浸絕緣紙體內空間電荷的積聚。其中，局部絕緣結構調整和更優油紙組合能在一定幅度上提升絕緣性能，但并不能有效解決直流電場分量作用下油-紙絕緣界面電荷的積聚問題；而納米改性措施主要實現的是抑制油浸絕緣紙介質體內的空間電荷積聚，也不能解決油-紙絕緣界面電荷的積聚問題，而關于如何抑制油紙界面電荷還未見有相關報道。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種改性絕緣紙、其制備方法及油浸絕緣紙介質體。本發明提供的改性絕緣紙不僅能夠抑制油-紙絕緣系統中油紙絕緣結構的空間電荷，更能夠有效抑制油紙絕緣結構的界面電荷。

本發明提供了一種改性絕緣紙，包括絕緣紙和復合于所述絕緣紙表面的微納結構Al₂O₃膜層。

優選的，所述絕緣紙的厚度≥0.1mm。

優選的，所述微納結構Al₂O₃膜層中包括Al₂O₃納米顆粒和/或Al₂O₃納米棒；

所述Al₂O₃納米顆粒的粒徑為50～500nm；