高通流能力纳米氧化锌避雷器阀片的研究

摘要

本文采用新型纳米粉体来替代传统阀片制备所需原料粉体，通过特定制备工艺和新型设备，以显著提高传统阀片的通流能力。研究表明，添加纳米材料后，氧化锌电阻片本体微观结构更加致密，晶粒尺寸相差不大，组织分布更为均匀，界面结合状态良好，且宏观气孔减少，其综合电气性能得到提高，尤其是通流能力得到明显的提高。对于D3阀片，阀片方波通流能力达到280A，电位梯度达到了252V/mm；对于D4阀片，采用N04-816料方后通流能力更是大幅度提高，达到600A。 本文采用纳米粉体技术来改性有机绝缘漆，以提高纳米氧化锌阀片的侧面耐大电流冲击性能。对纳米复合粉体AY进行了详细的表征分析，得出纳米AY复合粉体为多晶结构，粒径大多在40～50nm左右，比表面积为35.69m2/g，而2微米AY复合粉体的仅为2.95m2/g。经干燥和灼烧实验测试，干燥减量和灼烧减量分别约为2微米AY复合粉体的10倍和12倍，结果表明纳米AY复合粉体含少量无机吸附水，并可能含有少量有机物。研究了CYC纳米复合粉体的粒径大小、表面处理方式和分散方法对纳米复合绝缘漆耐大电流冲击性影响，结果表明经包覆后纳米粉体制得的绝缘漆其侧面耐大电流冲击性能得到显著提高；工艺上，采用微观混合分散设备，研究了纳米粉体用量、树脂比例、涂布方式和阀片基底表面质量等对阀片耐大电流冲击性及其它综合性能的影响规律，制备的新型纳米有机绝缘漆，其侧面耐大电流冲击性能由国内45KA提高至IEC-60099-4国际标准中的65kA。通过高分辨SEM表征得出纳米粉体在涂层中分散均匀且充分融入到有机树脂中。 文章还结合半导体电化学技术，电位－电容法及Mott-Schottky分析技术研究了自腐蚀电位条件下不锈钢电极表面的耐大电流冲击纳米涂料在5％Na2SO4溶液失效过程中的电化学性能。研究表明涂层越厚，防护阻隔效果越好，相同厚度下，耐大电流纳米涂料防护效果明显优于同类的普通环氧涂料。研究还表明耐大电流冲击纳米涂料浸泡失效过程中不再是单纯的绝缘体，存在半导体导电特征，随着浸泡时间的延长，耐大电流冲击纳米涂料还表现出半导体类型的转变，从浸泡一段时间后的p型半导体转变为n型半导体。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2高通流纳米氧化锌阀片本体的研究

1.2.1技术现状

1.2.2高通流氧化锌阀片的影响因素

1.3氧化锌电阻片侧面纳米复合绝缘涂层的的研究

1.3.1无机绝缘涂层

1.3.2有机绝缘涂层

1.3.3近10年氧化锌电阻片侧面绝缘涂层的研究进展

1.4耐大电流冲击纳米涂料的电化学性能研究

1.4.1不锈钢钝化膜的研究现状

1.4.2有机膜导电机制的研究现状

1.4.3耐大电流纳米环氧涂料失效机理研究现状

1.5本研究工作的内容、意义和创新点

1.5.1研究的内容

1.5.2研究的创新点

1.5.3研究的意义

第二章高通流纳米氧化锌阀片本体的研究

2.1氧化锌阀片研究的理论依据

2.1.1氧化锌阀片的微观结构

2.1.2氧化锌阀片的各相形成

2.1.3 ZnO陶瓷显微结构的形成过程

2.1.4配方对阀片性能的影响

2.2试验内容

2.2.1试验的主要工艺流程

2.2.2试验的配方

2.3试验数据和分析

2.3.1测试设备

2.3.2电阻片电气性能测试

2.3.3试验过程

2.3.4分析与讨论

2.2小结

第三章避雷器阀片侧面纳米复合绝缘涂层的研究

3.1前言

3.2纳米AY复合粉体结构性能分析

3.2.1样品及来源

3.2.2分析方法

3.2.3检测结果

3.3纳米CYC粉体制备及表面处理

3.3.1制备原理

3.3.2实验部分

3.3.3纳米CYC粉体表而处理

3.4阀片侧面耐大电流冲击实验部分

3.4.1实验主要原料

3.4.2实验主要仪器

3.4.3测试和表征

3.5试验结果与讨论

3.6性能测试与分析

3.6.1纳米粉体对大电流冲击性能的影响

3.6.2扫描电镜(SEM)测试

3.6.3 JSM-6700F扫描电镜的EDAX数据分析

3.6.4 x射线光电子能谱(XPS)分析

3.7小结

第四章耐大电流冲击纳米涂料的电化学性能研究

4.1前言

4.2实验方法

4.3实验结果与讨论

4.3.1厚度对涂层电化学性能的影响

4.3.2浸泡时间对涂层电化学性能的影响

4.3.3测量频率对涂层电化学性能的影响

4.4小结

第五章全文总结

5.1全文小结

5.2对以后工作的几点建议

参考文献

符号表

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文和专利

致谢