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油浸绝缘纸制备技术及研究进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-05-10   来源:浆纸技术

用油浸绝缘纸绝缘是变压器里主要的绝缘形式,这种绝缘纸俗称“牛皮纸”,浸油后形成纸-油-纸绝缘系统。我国已成功研制开发了500kV、750kV变压器匝间绝缘纸,但并未突破1000kV变压器匝间绝缘纸的技术难题。这些技术难题包括:绝缘纸的原材料化学提纯精制、结构设计与成形等。本文结合文献,从原材料的选择、制备工艺、生产用水的净化及生产环境的控制上对绝缘纸性能的影响进行了介绍,目的在于更深入了解油浸绝缘纸的性能与制备技术的关系,以优化生产工艺。

1、纤维原料选择

绝缘纸广泛用于电气和电子工业,一般采用未漂硫酸盐针叶木浆为原料,也有采用破布浆、麻浆制成,最近研究中也有用到阔叶木纤维原料。

2、制备工艺

2.1蒸煮

绝缘纸纸浆主要采用硫酸盐蒸煮方法制备,一方面硫酸盐法比亚硫酸盐法制备的浆料成纸的强度高,另一方面硫酸盐浆中的硫元素也有利于提高绝缘纸的耐热性能。韧皮纤维用作绝缘纸原料时多采用氧碱法蒸煮,但这种方法制备的浆的灰分含量比较高,对绝缘纸的性能影响很大,所以需要对浆料进行纯化处理。

2.2酸处理

纸浆中的灰分分为附着灰分、交换灰分和惰性灰分;附着灰分含量最大,交换灰分含量最小,而惰性灰分最难除去。采用无机酸对纸浆进行提纯,可以去除纸浆中的导电性物质,并且随着用酸量的增加,灰分去除效果更加明显。

为降低纸浆水抽提液电导率和提高水抽提液pH值,并考虑到一价金属离子对绝缘纸电气性能的影响更明显,通常采用加入二价Mg盐的方法将羧基的H+置换出来,钝化羧基。

2.3打浆

打浆对绝缘纸性能有很大影响,随着打浆度的提高,绝缘纸和油浸绝缘纸的工频击穿强度以及油浸绝缘纸的冲击击穿强度都提高。组合打浆方式不但可以缩短打浆时间,降低能耗,而且使成纸匀度提高。盘磨对纤维的作用与磨片的齿宽、槽宽和齿高密切相关,选用齿宽和槽宽相对窄、齿高相对低的磨片磨浆可提高高密度绝缘纸板的性能。

2.4干燥

油浸纸绝缘系统中,油中含水量应为5-15mg/kg,绝缘纸含水量0.3%-0.5%。当油的含水量增加到40mg/kg,绝缘纸中含水量增加到2%时,绝缘纸强度受影响不大,若绝缘纸含水量超过2%,绝缘纸强度将急剧下降。

2.5压光

用超级压光机对绝缘纸进行压制,利用压辊间的压力和摩擦影响纸张的性能,增加压力能够提高纸张的紧度,从而提高绝缘纸的击穿强度。另外对绝缘纸板采用不同的压光方式,所表现出来的性能也会不同。研究了压光型和预压型两种绝缘纸板的性能,并在150℃进行热老化实验,结果表明,预压型绝缘纸板的大多数性能优于压光型绝缘纸板,且压光型绝缘纸板的抗老化能力较差,更适用于电力变压器。

3、生产用水和环境的控制

3.1生产用水的净化

随着造纸用水电导率的增加,油浸绝缘纸的体积电阻率和直流击穿场强下降、介质损耗角正切值增大。因此,必须进行生产用水的净化。脱盐水处理工艺有离子交换法工艺和膜法工艺,膜法工艺比离子交换工艺更具有综合优势。

3.2生产环境的控制

生产绝缘纸产品要严格控制生产环境,为防止外来粉尘,生产环境要封闭,使用粉尘监控系统确保生产环境的降尘量不大于0.5mg/m3,另外,降温采用水膜式净化空调,换气通风采用正压鼓风。

4、展望

近年来,在提高绝缘纸介电特性方面也做了大量的工作,取得了丰硕成果,成功研发出聚甲基戊烯(PMP)纤维和纤维素纤维复合纸、耐高温合成纤维(HTFR)纸、氟化乙丙烯共聚物(PEP)纤维复合纸等,电气性能大大提高。还通过向绝缘纸中添加较低的相对介电常数的无机非金属矿物质提高了绝缘纸介电性能,常用到的无机非金属矿物质有Al2O3、ZnO、TiO2、SiO2、碳化硅(SiC)、蒙脱土等。

5、结语

绝缘纸的制备技术,以原材料结构及改性、纤维交织成形及控制、纸张结构与性能的系统研究为切入点,结合纤维原料处理、纸张微观结构设计、纸张抄造技术及后加工技术,从微观-宏观多层次阐明纸张结构-工艺-性能之间的关系,是制备高耐热性和高耐腐蚀、高介电性能和高力学性能的绝缘纸的重要研究内容。

责任编辑:仇

 
 
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