[发明专利]基于纳米改性非线性绝缘纸板的换流变压器出线装置

说明书

技术领域

本发明属于换流变压器领域，具体涉及一种出线装置。

背景技术

换流变压器作为直流输电系统的核心器件，其可靠性直接影响整个系统的安全运行。出线装置作为换流变压器的核心部件，是换流变压器绝缘最薄弱的环节，其绝缘结构设计与优化一直是所需攻克的技术难点。

运行时出线装置的油纸绝缘除了要承受交流电压、操作及雷电冲击过电压外，还要承受直流电压、交流叠加直流以及极性反转电压的作用，其内部的电场分布较为复杂。

在交流电压作用下，油和纸板中的电场分布与其介电常数呈反比，可以认为材料的介电常数不随场强、温度等外界因素的变化而变化，纸板的介电常数比油的介电常数大一倍，故电场分布比较均匀；而在直流电压下，油和纸板中的电场分布与其电导率呈反比，绝缘纸板电导率比变压器油的电导率低1-3个数量级，且受场强、温度、含水率等因素的影响，变化幅度较大，难以与变压器油的电导率相匹配。此外，直流电场作用下，因油纸电导率相差较大，故油中流过的离子电流要大于纸板中流过的，造成油纸界面的电荷积累，从而导致在直流电压分量作用下，绝缘纸板中的电场高度集中，严重时可能导致异常放电甚至击穿。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有换流变压器出线装置油纸复合绝缘结构中由于绝缘纸板电导率与变压器油相差较大，导致绝缘纸板中的电场高度集中的问题，提供了一种基于纳米改性非线性绝缘纸板的换流变压器出线装置。

基于纳米改性非线性绝缘纸板的换流变压器出线装置，从内到外由导杆、均压管、均压球、纸板筒、端部球形纸板筒和套管组成，套管的一端与导杆连接，所述的纸板筒、端部球形纸板筒的材质为基于纳米改性的非线性绝缘纸板。所述的导杆是空心铜杆。

所述基于纳米改性非线性绝缘纸板的换流变压器出线装置，所述基于纳米改性的非线性绝缘纸板是按质量份数由1000份浓缩纸浆和10～15份非线性功能填料制成，其中非线性功能填料按质量份数由3～6份的纳米碳化硅、1～8份的纳米蒙脱土、0.5～1.5份的碳纳米管、0.5～1.5份的碳纤维和0.5～1份的纳米氧化锌组成。

所述的浓缩纸浆是按下列步骤制备的：将纸板通过碎浆机碎解后送至磨浆机磨浆，然后利用疏解机进行疏解处理，再将疏解处理后纸浆的浓度浓缩至4.3％～4.8％，得到浓缩纸浆。

所述纳米碳化硅的粒径为10nm～100nm，碳纳米管为直径5nm～80nm、管长1μm～15μm的单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管，蒙脱土的粒径为200～400目，纳米氧化锌的粒径为10～100nm，碳纤维的直径为3～7μm，长度为600～800μm。

基于纳米改性的非线性绝缘纸板的制备方法如下：一、将纸板通过碎浆机碎解后送至磨浆机磨浆，然后利用疏解机进行疏解处理，再将疏解处理后的纸浆的浓度浓缩至4.3％～4.8％，得到浓缩纸浆；

二、按浓缩纸浆和非线性功能填料的质量份数比为1000︰(10～15)向步骤一得到的浓缩纸浆中加入非线性功能填料，经混浆机混合均匀后放入湿纸坯成型器中成型湿纸，成型后的湿纸坯利用真空进行脱水，在水分达到40％～50％时取出湿纸坯，湿纸坯送入热压机中热压制成含水量为15％～20％的含水纸板，最后对含水纸板进行真空干燥得到基于纳米改性的非线性绝缘纸板；

其中步骤二所述的非线性功能填料按质量份数由3～6份的纳米碳化硅、1～8份的纳米蒙脱土、0.5～1.5份的碳纳米管、0.5～1.5份的碳纤维和0.5～1份的纳米氧化锌组成。

步骤一纸板通过碎浆机碎解后送至磨浆机磨浆，磨浆至浆料的叩解度达到30-40°SR。

步骤一利用疏解机进行疏解处理，其中疏解处理是以2900±100r/min的转速疏解15～25min。

步骤二湿纸坯送入热压机中热压，其中热压的条件是以15～20MPa的压力压制10～20min；

步骤二对含水纸板进行真空干燥的过程是在真空度为0.01MPa的真空干燥箱内以90℃～110℃的温度进行真空干燥。

纳米碳化硅的粒径为10nm～100nm，碳纳米管为直径5nm～80nm、管长1μm～15μm的单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管，蒙脱土的粒径为200～400目，纳米氧化锌的粒径为10～100nm，碳纤维的直径为3～7μm，长度为600～800μm。