一种评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法技术

本发明专利技术提供一种评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法。本发明专利技术研究发现有机复合固体绝缘材料的孔隙率和电气强度满足如下关系式：Y＝

【技术实现步骤摘要】
一种评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法


[0001]本专利技术涉及电气
，尤其是一种评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法。

技术介绍

[0002]有机复合固体绝缘材料具有绝缘性好、高场强、易加工等优点被用于电力设备绝缘，在电网中应用越来越广泛。例如环氧树脂是热固性树脂，由于环氧树脂具有优异的力学性能、电气性能和成本低廉等优点，而被广泛应用于电器工业、轨道交通、新能源等领域。
[0003]但是有机复合固体绝缘材料在制备过程中，由于工艺不同，造成内部可能出现不同大小，不同数量的孔隙，对制件使用过程中机械性能、电气性能等造成影响。而目前高电压等级用复合固体绝缘材料制备技术一直困扰国内材料行业，高电压等级用复合固体绝缘材料主要依赖进口。目前国内生产的主要是低电压等级使用的复合固体绝缘材料，但是复合固体绝缘材料击穿事件时有发生，放电过程通常因为能量大、时间短，瞬间就击穿了，导致电力设备起火爆炸，导致无法分析放电原因，还会引起人员伤亡，危害极大。
[0004]因此，评估有机复合固体绝缘材料的绝缘性能非常重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种简单、快速、精确评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法。本专利技术通过测试有机复合固体绝缘材料的孔隙率，建立一种孔隙率与有机复合固体绝缘材料的绝缘性能(尤其是电气强度)之间的相关关系，进而可以简单、快速评估有机复合固体绝缘材料的绝缘性能的好坏，是否适用于制备电器产品，进而可以降低击穿事件的发生，减少人员伤亡。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法，满足如下关系式：
[0008]Y＝
‑
[(M/100000
×
2.52)
±
0.005]X+(19
±
2)
[0009]其中，Y为所述有机复合固体绝缘材料的电气强度，单位为kV/mm；M为所述有机复合固体绝缘材料中的聚合物基体的数均分子量，单位为g/mol；X为所述有机复合固体绝缘材料的孔隙率，单位为％。
[0010]本专利技术的评估方法从有机复合固体绝缘材料出发，通过测试有机复合固体绝缘材料的孔隙率和电气性能，建立一种孔隙率与有机复合固体绝缘材料的绝缘性能(尤其是电气强度)之间的相关关系。使用该评估方法，一方面可以简单、快速评估有机复合固体绝缘材料的绝缘性能的好坏，另一方面也可以从根源上减少不合格电器产品的发生，不仅降低了成本，还可以减少人员伤亡。
[0011]本专利技术中，所述评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法通过包括如下步骤的方法测试得到：
[0012]S1.制备有机复合固体绝缘材料待测样品；
[0013]S2.测试对步骤S1制备得到的样品的孔隙率和电气强度；
[0014]S3.以步骤S2测试得到的孔隙率为横坐标、电气强度为纵坐标，建立孔隙率
‑
电气强度关系图，并对关系图中的曲线进行拟合，即得到所述关系。
[0015]本专利技术中，步骤S1中包括如下步骤：将制备有机复合固体绝缘材料的各原料混合后，进行抽真空处理，经固化得到所述有机复合固体绝缘材料待测样品。
[0016]本专利技术通过改变有机复合固体绝缘材料的制备工艺，例如抽真空时间、固化温度、固化时间等，可以制备出不同孔隙率的有机复合固体绝缘材料。优选地，所述抽真空的时间为0～2h；所述固化的温度为20～150℃；所述固化的时间为2～15h。
[0017]优选地，步骤S1中所述原料包括聚合物基体、固化剂、功能填料。
[0018]优选地，所述聚合物基体为环氧树脂；所述固化剂为本领域常见用的固化剂，具体包括但不限于脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐类；所述功能填料为增强填料，具体可以是硅微粉。
[0019]本专利技术的有机复合固体绝缘材料中，基于所述有机复合固体绝缘材料总重量，所述功能填料的添加量为50～60％。
[0020]优选地，步骤S1中所述待测样品的尺寸为Ф100mm
×
1mm(表示直径
×
厚度)。
[0021]本专利技术中，步骤S2中所述孔隙率的测试包括如下步骤：
[0022]将步骤S1制备得到的样品烘干至恒重后称重，记为m1；然后将样品浸没在23℃
±
2℃的去离子水中吸水至饱和状态，擦干样品表面的水，测试此时样品的重量，记为m3；将吸水饱和后的样品浸没在水中，称取其在水中的重量，记为m2；计算孔隙率K(100％)＝V
孔
/V
样
×
100％＝(m3‑
m1)/(m3‑
m2)
×
100％。
[0023]优选地，所述烘干的温度为40～60℃，进一步优选为50℃。
[0024]本专利技术中，步骤S2中所述的电气强度，参照标准《GB/T 1408.1
‑
2016，缘材料电气强度试验方法》中的第1部分(工频下试验)进行测试，测试参数如下：
[0025]测试媒介：变压器油(如25#变压器油)；
[0026]电极系统：Φ25mm/Φ75mm圆柱电极系统；
[0027]施加电压的方式：以2kV/s的升压速度施加交流电压；
[0028]施加电压的频率：50Hz；
[0029]试验的温度：23℃
±
2℃；
[0030]试验的压力：1
±
0.02atm。
[0031]优选地，所述聚合物基体为环氧树脂。
[0032]优选地，所述聚合物基体的数均分子量M为100000～250000g/mol。
[0033]将本专利技术的上述关系式应用到有机复合固体绝缘材料的电气强度的计算中，根据所述关系式计算出的有机复合固体绝缘材料的电气强度与实际电气强度的误差<5.5％。
[0034]本专利技术的评价方法中，还可适用于如下条件：
[0035](1)聚合物基体的数均分子量M为100000～150000g/mol，当孔隙率<3.5％时，有机复合固体绝缘材料的绝缘性能判定为合格；
[0036](2)聚合物基体的数均分子量M为150000～200000g/mol，当孔隙率<2.5％时，有机复合固体绝缘材料的绝缘性能判定为合格；
[0037](3)聚合物基体的数均分子量M为200000～250000g/mol，当孔隙率<1.7％时，有机
复合固体绝缘材料的绝缘性能判定为合格。
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0039]本专利技术的评估方法从有机复合固体绝缘材料出发，通过测试有机复合固体绝缘材料的孔隙率和电气性能，建立一种孔隙率与有机复合固体绝缘材料的绝缘性能(尤其是电气强度)之间的相关关系。使用该评估方法，一方面可以简单、快速评估有机复合固体绝缘材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法，其特征在于，满足如下关系式：Y＝
‑
[(M/100000
×
2.52)
±
0.005]X+(19
±
2)其中，Y为所述有机复合固体绝缘材料的电气强度，单位为kV/mm；M为所述有机复合固体绝缘材料中的聚合物基体的数均分子量，单位为g/mol；X为所述有机复合固体绝缘材料的孔隙率，单位为％。2.根据权利要求1所述的评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法，其特征在于，按照包括如下步骤的方法进行测试：S1.制备有机复合固体绝缘材料待测样品；S2.测试对步骤S1制备得到的样品的孔隙率和电气强度；S3.以步骤S2测试得到的孔隙率为横坐标、电气强度为纵坐标，建立孔隙率
‑
电气强度关系图，并对关系图中的曲线进行拟合，即得到所述关系。3.根据权利要求2所述的评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法，其特征在于，步骤S1中包括如下步骤：将制备有机复合固体绝缘材料的各原料混合后，进行抽真空处理，经固化得到所述有机复合固体绝缘材料待测样品。4.根据权利要求2所述的评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法，其特征在于，步骤S2中所述孔隙率K按照如下公式计算得到：K＝V
孔
/V
样
×
100％。5.根据权利要求4所述的评估有机复合固体绝缘材料绝缘性能的方法，其特征在于，所述孔隙率K的测试包括如下步骤：将步骤S1制备得到的样品烘干至恒重后称重，记为m1；然后将样品浸没在23℃
±
2℃的去离子水中吸水至饱和状态，擦干样品表面的水，测试此时样品的重量，记为m3；将吸水饱和后的样品浸没在水中，称取其在水中的重量，记为m2；最后计算孔隙率K＝V
孔

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽，李智，唐念，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：