一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，以环氧树脂及其氧化铝微米复合材料为基体，将待处理的绝缘材料置于密闭腔体中，通过低压辉光放电等离子体处理仪对其进行空气等离子体处理，对环氧树脂及其微米复合材料进行表面改性处理，用于改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况。本发明专利技术可以显著的提高绝缘介质材料的直流真空沿面闪络电压，且工艺简单，过程安全，环境友好能够广泛运用于高压绝缘材料领域。

【技术实现步骤摘要】
一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法
本专利技术属于高压绝缘材料
，具体涉及一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法。
技术介绍
由液体、气体或真空与固体绝缘材料组成的复合绝缘系统在高电场作用下运行时，基于绝缘支撑的需要而引入到高压电气设备中的固体绝缘介质材料，其界面处往往会发生沿面闪络现象，且沿面闪络电压远远低于相同尺寸的真空间隙或者绝缘材料的体击穿电压，严重降低了电力设备的绝缘性能，尤其是真空和固体绝缘介质构成的系统，是高压电气设备和电力系统安全稳定运行的主要制约因素之一。因此，研究真空沿面闪络现象及其形成机理，探索提高绝缘介质材料真空沿面闪络性能的方法，对于提高电力设备的运行电压等级和设备向小型化发展具有重要的工程意义。目前，被人们广泛接受的真空沿面闪络电压发展模型主要有二次电子发射(SEEA)模型和电子触发极化(ETPR)模型，基于这两个模型，学者们提出了许多提升真空沿面闪络电压的方法，包括改变电极形状；对聚合物集体中掺杂纳米氧化物从而改善聚合物的体电导特性、介电特性、陷阱分布特性等；在聚合物表面溅射一层金属或金属氧化物来改变聚合物表面的二次电子发射系数或通过打磨改变表面粗糙度。但这些处理方法需要复杂的工艺和昂贵的原材料，不适合大规模应用于工业生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况，改善材料的真空沿面闪络特性。本专利技术采用以下技术方案：一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，以环氧树脂及其氧化铝微米复合材料为基体，将待处理的绝缘材料置于密闭腔体中，通过低压辉光放电等离子体处理仪对其进行空气等离子体处理，对环氧树脂及其微米复合材料进行表面改性处理，用于改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况。具体的，包括以下步骤：S1、在环氧树脂固化加工成型过程中添加氧化铝微米颗粒进行微米复合处理，得到环氧树脂及其氧化铝微米复合材料；S2、将步骤S1制备的环氧树脂及其氧化铝微米复合材料依次使用无水乙醇及去离子水超声清洗，然后放入真空干燥箱中烘干；S3、将烘干后的环氧树脂及其氧化铝微米复合材料放入密闭腔体中，使用低压辉光放电空气等离子体进行等离子体处理。进一步的，步骤S1中，氧化铝微米颗粒的质量分数为40％～70wt％。进一步的，氧化铝微米颗粒的质量分数为68.3wt％。进一步的，步骤S2中，烘干温度为50～80℃，时间大于24小时。进一步的，步骤S3中，环氧树脂及其氧化铝微米复合材料的处理时间分别为0～20min。进一步的，纯环氧的处理时间分别为0～20min。进一步的，纯环氧的处理时间为4min，环氧微米复合材料的处理时间为3min。进一步的，步骤S3中，等离子体处理的功率为30～70W，处理时间为0～20min。进一步的，等离子体处理的功率为70W。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法通过低压辉光放电空气等离子体对绝缘介质材料进行表面改性，处理后的固体绝缘介质材料的表面电导率和陷阱参数发生了较大的变化，表面电导率显著提高，表面浅陷阱能级减小，浅陷阱密度增大；对提高材料的真空沿面闪络性能有重要的作用。进一步的，为了使本专利技术更具实际应用价值，便于工业应用，采用被广泛应用于电力设备中的68.3wt％氧化铝环氧微米复合材料作为等离子体处理的基体。进一步的，当等离子体处理时间为4min时，将真空条件下纯环氧试样处理前后的直流沿面闪络电压进行比较，其闪络电压提高了75％；当等离子体处理时间为3min时，将真空条件下68.3wt％环氧微米复合材料试样处理前后的直流沿面闪络电压进行比较，其闪络电压提高了33％。综上所述，本专利技术可以显著的提高绝缘介质材料的直流真空沿面闪络电压，且工艺简单，过程安全，环境友好能够广泛运用于高压绝缘材料领域。下面通过实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。具体实施方式本专利技术提供了一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，以环氧树脂及其氧化铝微米复合材料为基体，将待处理的绝缘材料置于密闭腔体中，通过低压辉光放电等离子体处理仪对其进行空气等离子体处理。本专利技术通过空气等离子体处理对环氧树脂及其微米复合材料进行表面改性处理，该方法可以改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况，从而调节或者改善材料的真空沿面闪络特性。该方法工艺简单，过程安全，环境友好，可以广泛应用于高电压绝缘
的固体绝缘介质材料表面处理。本专利技术一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，包括以下步骤：S1、在环氧树脂固化加工成型过程中添加质量分数为68.3wt％的氧化铝微米颗粒进行微米复合处理，从而得到环氧树脂及其氧化铝微米复合材料；S2、将68.3wt％环氧树脂及其氧化铝微米复合材料依次使用无水乙醇及去离子水超声清洗，然后放入真空干燥箱中烘干，温度为50～80℃，时间大于24小时；S3、将烘干后的环氧树脂及其氧化铝微米复合材料放入密闭腔体中，使用低压辉光放电空气等离子体进行等离子体处理。等离子体处理的功率为30～70W，处理时间为0～20min。处理条件为：处理功率70W，纯环氧的处理时间分别为0、2、4、5、10、15和20min，68.3wt％环氧微米复合材料的处理时间分别为0、1、3、5、10、15和20min。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处的描述和所示的本专利技术实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。表1为纯环氧表面电导率测量结果表2为68.3wt％环氧微米复合材料的表面电导率测量结果从表中数据可以看出空气等离子体处理可以使绝缘材料的表面电导率增加约两个数量级。对纯环氧和68.3wt％环氧微米复合材料等离子体处理前后的试样进行表面电位衰减实验，通过表面电位衰减模型对其表面陷阱分布进行计算。未经过臭氧处理的纯环氧和68.3wt％环氧微米复合材料衰减非常慢，因此只能计算其较浅陷阱中心能级，分别为0.85eV和0.91eV，对应陷阱密度为5.20×1019eV-1m-3和4.14×1017eV-1m-3，处理4min后纯环氧的陷阱中心能级分别为0.82eV和0.90eV，对应的陷阱密度为2.55×1020eV-1m-3和5.87×1019eV-1m-3；处理3min后68.3wt％环氧微米复合材料陷阱中心能级分别为0.86eV和0.92eV，对应的陷阱密度为1.09×1019eV-1m-3和6.13×1018eV-1m-3。上述结果表明采用本专利技术的方法，与未处理的试样相比表面经空气等离子体处理后试样的表面陷阱能级变小，陷阱密度增大。对纯环氧和68.3wt％环氧微米复合材料等离子体处理前后的试样进行直流真空沿面闪络实验。实验过程中，试样安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，以环氧树脂及其氧化铝微米复合材料为基体，将绝缘材料置于密闭腔体中，通过低压辉光放电等离子体处理仪对其进行空气等离子体处理，对环氧树脂及其微米复合材料进行表面改性处理，用于改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况。

【技术特征摘要】
1.一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，以环氧树脂及其氧化铝微米复合材料为基体，将绝缘材料置于密闭腔体中，通过低压辉光放电等离子体处理仪对其进行空气等离子体处理，对环氧树脂及其微米复合材料进行表面改性处理，用于改变绝缘材料表面电导率和陷阱分布状况。2.根据权利要求1所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在环氧树脂固化加工成型过程中添加氧化铝微米颗粒进行微米复合处理，得到环氧树脂及其氧化铝微米复合材料；S2、将步骤S1制备的环氧树脂及其氧化铝微米复合材料依次使用无水乙醇及去离子水超声清洗，然后放入真空干燥箱中烘干；S3、将烘干后的环氧树脂及其氧化铝微米复合材料放入密闭腔体中，使用低压辉光放电空气等离子体进行等离子体处理。3.根据权利要求2所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性能的方法，其特征在于，步骤S1中，氧化铝微米颗粒的质量分数为40％～70wt％。4.根据权利要求3所述的一种用于提高固体绝缘介质真空沿面闪络性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李盛涛，岳文莹，聂永杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61