[发明专利]一种提高纤维素绝缘纸耐电性能的表面改性方法

说明书

本发明公开一种提高纤维素绝缘纸耐电性能的表面改性方法，主要步骤包括：试样干燥，抽真空，清洗反应釜，注入氟、氮混合气体，分子结构改性处理，清洗反应釜，保证氟气被完全排出后，打开反应釜，最后取出试样。本发明经过分子结构调控处理，油浸纤维素绝缘纸直流耐电性能得到一定程度提升。

技术领域

本发明属于绝缘纸耐电领域，尤其涉及一种提高纤维素绝缘纸耐电性能的表面改性方法。

背景技术

换流变压器与换流阀共同作为交流和直流系统的连接枢纽，其阀侧套管既要承受交流电场，又要承受直流、交直流复合以及极性反转电场作用，易发生绝缘破坏。在电场作用下，表面、界面及空间电荷的积聚将导致油纸组合绝缘电场畸变，引起油纸绝缘系统老化及绝缘失效等问题。因此油纸绝缘电荷调控是亟待解决的科学问题，并且具有实际的工程意义

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，填充研究领域的空白，提出一种提高纤维素绝缘纸耐电性能的表面改性方法，通过对传统纤维素绝缘纸进行分子结构调控处理，研究改性处理对纤维素绝缘纸化学组成及物理形貌的影响，并以此作为基础，分析改性处理对油浸绝缘纸电荷消散及陷阱能级特性的作用机理，揭示改性处理对油浸绝缘纸击穿特性的影响规律，探索纤维素绝缘纸的电荷调控方法，从而提高纤维素绝缘纸的绝缘特性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高纤维素绝缘纸耐电性能的表面改性方法，以纤维素绝缘纸为基体，利用氟气的强氧化性对纤维素绝缘纸进行改性处理，将纤维素绝缘纸的纤维素链中的H原子置换成F原子，使得C-H键被强极性且键能较高的C-F键所取代，具体包括如下步骤：

1)试样干燥：首先裁剪纤维素纸至45×45mm大小；然后将其放置于真空干燥箱中，在90℃，真空度为50pa状态下进行真空干燥处理24h，得到充分干燥的纤维素绝缘纸试样；再将充分干燥的纤维素绝缘纸试样冷却至室温后，放置于反应釜中，密封反应釜；

2)抽真空：打开旋叶真空泵快速抽出反应釜内空气，直至反应釜上压力表指针达到-0.1MPa后，关闭真空泵；

3)清洗反应釜：

(1)打开氮气瓶减压阀，向反应釜内注入高纯氮气并达到环境气压；

(2)再次打开真空泵抽至真空；

(3)重复上述步骤(1)和(2)五次以上，保证反应釜及管道内气体彻底排净；

4)注入氟、氮混合气体：设定反应釜内温度为20℃，向反应釜内缓慢充入氟气体积分数为20％的氟、氮混合气体，使反应釜内气压达到预设气压500mbr，得到氟气体积分数为20％的氟、氮混合气体，并使之与纤维素绝缘纸试样反应；

5)分子结构改性处理：氟化时间2-10min后，打开真空泵将内残余气体排出；

6)清洗反应釜：按照步骤3)中的分步骤(1)至(3)使用高纯氮气反复清洗；

7)保证氟气被完全排出后，打开反应釜；

8)取出试样。

为保证反应过程中氟气能与纤维素绝缘纸充分反应，所述步骤1)中反应釜中的试样保持在10张以内。

所述步骤1)中纤维素绝缘纸厚度为0.13mm。

所述步骤5)中氟化时间优选5min。

有益效果

1、由图4可以看出经过分子结构调控处理，油浸纤维素绝缘纸直流耐电性能得到一定程度提升，同时随着反应时间增加，直流击穿强度呈现先升高后下降的趋势。从图5击穿电压的威布尔概率分布结果也可以得出相同结论。

2、氟化时间为5min是，纤维素绝缘纸的耐电性能最强。