一种纳米改性变压器油浸纸及其制备方法

本发明涉及电气工程，具体涉及一种纳米改性变压器油浸纸及其制备方法。

背景技术：

1、油浸式变压器是电力系统中关键的变电设备，其安全稳定的运行是保证电网正常工作的关键。油浸式变压器的主要绝缘介质为绝缘油和绝缘纸。而在变压器长期运行过程中，温度，水分等环境因素会使绝缘纸不断劣化，发生局部放电，最终发生击穿故障，导致绝缘失效。在工程运行中，由于绝缘纸绝缘击穿后难以自恢复且更换困难，使其成为了油纸绝缘中的薄弱环节。因此提升绝缘纸的绝缘性能具有重要意义。

2、目前，纳米粒子掺杂技术是改善绝缘纸绝缘性能的主要方法。然而纳米粒子具有比表面积大，表面活性高等特点，在聚合物中极易发生团聚。因此研究人员通过表面修饰的方法对纳米粒子表面进行改性，从而提高纳米粒子在聚合物基体中的分散性。硅烷偶联剂是最常用的表面改性剂。然而，无机纳米粒子表面羟基含量较低，直接采用硅烷偶联剂改性效果不理想，并且随着时间的推移硅烷偶联剂的活性会不断降低。因此，提高硅烷偶联剂与纳米粒子的接枝成功率，解决纳米粒子团聚问题对提升绝缘纸的绝缘性能具有重要价值。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种纳米改性变压器油浸纸及其制备方法，以解决现有纳米粒子掺杂技术对油浸纸进行改性效果不理想的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种纳米改性变压器油浸纸的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)改性sio2纳米粒子的制备：将sio2纳米粒子加入到kh570水解液中，搅拌，超声分散，抽滤，清洗，干燥，制得；

5、(2)纳米改性变压器油的制备：将步骤(1)制得的改性sio2纳米粒子加入到变压器油中，搅拌，超声分散，制得；

6、(3)纳米改性变压器油浸纸的制备：将干燥的绝缘纸加入到步骤(2)制得的纳米改性变压器油中，真空浸泡，制得。

7、进一步地，步骤(1)中kh570水解液包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、酒精和去离子水，其中，所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、酒精和去离子水的质量比为1：20-40：20-40。

8、优选地，步骤(1)中kh570水解液中γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、酒精和去离子水的质量比为1：30：30。

9、进一步地，步骤(1)中sio2纳米粒子和kh570水解液的质量体积比为0.8-1.2g：30-50ml。

10、优选地，步骤(1)中sio2纳米粒子和kh570水解液的质量体积比为1g：40ml。

11、进一步地，步骤(1)中制得的改性sio2纳米粒子的粒径为20-30nm。

12、进一步地，步骤(1)中等离子处理具体方法包括以下步骤：将sio2纳米粒子置于常温常压下，经50kv，18khz电源产生的等离子体表面处理10-30min。

13、优选的，等离子处理时间为20min。

14、进一步地，步骤(1)中搅拌的时间为20-40min，温度为70-80℃，转速为600-1000r/min；超声分散的时间为40-80min；干燥的温度为70-80℃，时间为5-24h。

15、优选地，步骤(1)中搅拌的时间为30min，温度为75℃，转速为800r/min；超声分散的时间为60min；干燥的温度为75℃，时间为10h。

16、进一步地，步骤(2)中改性sio2纳米粒子和变压器油的质量体积比为0.05-0.08g：0.5-2l。

17、优选地，步骤(2)中改性sio2纳米粒子和变压器油的质量体积比为0.06g：1l。

18、进一步地，步骤(2)中搅拌的时间为20-40min，温度为60-80℃，转速为200-400r/min；超声分散的时间为40-80min。

19、优选地，步骤(2)中搅拌的时间为30min，温度为70℃，转速为300r/min；超声分散的时间为60min。

20、进一步地，步骤(3)中绝缘纸的厚度为0.1-0.2mm，将绝缘纸在70-100℃下干燥60-80h获得干燥的绝缘纸。

21、优选地，步骤(3)中绝缘纸的厚度为0.13mm，将绝缘纸在80℃下干燥72h获得干燥的绝缘纸。

22、进一步地，步骤(3)中真空浸泡的时间为20-30h。

23、优选地，步骤(3)中真空浸泡的时间为24h。

24、一种纳米改性变压器油浸纸，采用上述制备方法制得。

25、本发明具有以下有益效果：

26、(1)本发明所采用的sio2纳米粒子在经过冷大气条件下等离子体处理后，又经过了γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，酒精和去离子水混合溶液的处理，在sio2纳米粒子的表面接枝了kh570特征分子，提高了纳米粒子与变压器油和绝缘纸基体材料相容性，进一步提高了纳米粒子在绝缘纸中的分散性，减少了团聚的可能。

27、(2)本发明制得的纳米改性变压器油浸纸可以有效的提高油浸纸的击穿电压，增强油浸纸的绝缘特性，从而提高油浸式变压器长期工作的安全性和稳定性。

技术特征：

1.一种纳米改性变压器油浸纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的纳米改性变压器油浸纸的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)kh570水解液包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、酒精和去离子水，其中，所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，酒精和去离子水的质量比为1：20-40：20-40。

3.根据权利要求1所述的纳米改性变压器油浸纸的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中sio2纳米粒子和kh570水解液的质量体积比为0.8-1.2g：30-50ml，步骤(1)中制得的改性sio2纳米粒子的粒径为20-30nm。

4.根据权利要求1所述的纳米改性变压器油浸纸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述等离子处理具体方法包括以下步骤：将sio2纳米粒子置于常温常压下，经50kv，18khz电源产生的等离子体表面处理10-30min。

5.根据权利要求1所述的纳米改性变压器油浸纸的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中搅拌的时间为20-40min，温度为70-80℃，转速为600-1000r/min；超声分散的时间为40-80min；干燥的温度为70-80℃，时间为5-24h。

6.根据权利要求1所述的纳米改性变压器油浸纸的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中改性sio2纳米粒子和变压器油的质量体积比为0.05-0.08g：0.5-2l。

7.根据权利要求1所述的纳米改性变压器油浸纸的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中搅拌的时间为20-40min，温度为60-80℃，转速为200-400r/min；超声分散的时间为40-80min。

8.根据权利要求1所述的纳米改性变压器油浸纸的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中绝缘纸的厚度为0.1-0.2mm，将绝缘纸在70-100℃下干燥60-80h获得干燥的绝缘纸。

9.根据权利要求1所述的纳米改性变压器油浸纸的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中真空浸泡时间为20-30h。

10.一种纳米改性变压器油浸纸，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述制备方法制得。

技术总结
本发明公开了一种纳米改性变压器油浸纸及其制备方法，上述制备方法包括以下步骤：(1)将SiO<subgt;2</subgt;纳米粒子进行等离子体表面处理，与KH570水解液混合，改性得到改性SiO<subgt;2</subgt;纳米粒子；(2)将改性SiO<subgt;2</subgt;纳米粒子加入到变压器油中，搅拌，超声分散，制得改性变压器油；(3)将干燥后的绝缘纸浸入改性变压器油中，真空浸泡，制得。本发明提高了纳米粒子与变压器油和绝缘纸基体材料相容性，进一步提高了纳米粒子在绝缘纸中的分散性，减少了团聚的可能，制得的纳米改性变压器油浸纸可以有效的提高油浸纸的击穿电压，增强油浸纸的绝缘特性，从而提高油浸式变压器长期工作的安全性和稳定性。

技术研发人员：张博,李健飞,王洋,罗维,杜燕,朱庆东,成传晖,李晋
受保护的技术使用者：西安工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15