技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于換位導(dǎo)線線芯包裝材料領(lǐng)域，涉及一種絕緣紙，尤其涉及一種耐熱抗老化絕緣紙及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

作為電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備，電力變壓器在電力系統(tǒng)中處于極其重要的地位，一旦發(fā)生故障，有可能造成大面積停電事故，給電力系統(tǒng)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。因此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)油紙絕緣的老化特性和機(jī)理進(jìn)行研究，從而為變壓器絕緣狀態(tài)評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)提供依據(jù)和參考，具有學(xué)術(shù)和實(shí)際價(jià)值。

由絕緣紙（板）和絕緣油組成變壓器絕緣系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，受溫度、電場(chǎng)、水分、氧氣等因素的影響，油紙絕緣系統(tǒng)逐漸老化，電氣及機(jī)械性能降低。大量研究結(jié)果表明，溫度（熱應(yīng)力）對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)老化起著關(guān)鍵性的作用。鑒于此，大批國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)油紙絕緣的熱老化機(jī)理進(jìn)行了相關(guān)的研究。主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是針對(duì)油紙絕緣老化過(guò)程中的化學(xué)參量及特征產(chǎn)物進(jìn)行的研究，如聚合度、糠醛、油酸值、微水、油中溶解氣體等，對(duì)這些非電參量變化規(guī)律的深入研究對(duì)油紙絕緣老化機(jī)理的揭示有著重要的作用；另外一方面是電氣特性研究，這部分主要集中在油紙絕緣局部放電、極化電流、介電響應(yīng)特性、擊穿電壓、介質(zhì)損耗、絕緣電阻等，這些參量的研究反映了老化過(guò)程中油紙絕緣電氣性能的變化，其研究成果將使我們能夠直接掌握油紙絕緣的電絕緣狀態(tài)。

但是，對(duì)于實(shí)際運(yùn)行中的變壓器，由于影響油紙絕緣老化的因素眾多，老化的機(jī)理尚不完全清楚，目前還未形成一套令人信服的理論，更沒(méi)有一種方法能夠?qū)ψ儔浩鞯睦匣癄顟B(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估。

擊穿電壓是電介質(zhì)材料一個(gè)非常重要的特征參量。在油紙絕緣擊穿電壓特性研究方面，I. Fofana等采用在礦物油介質(zhì)在20℃、60℃、100℃三個(gè)環(huán)境溫度下對(duì)纖維素絕緣紙（PSP3010）和NOMEX紙的擊穿電壓進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，對(duì)純油和油、酯混合浸漬的絕緣紙而言，其擊穿電壓隨著環(huán)境溫度的增加沒(méi)有明顯的變化；在礦物油中加入酯能夠提高浸油絕緣紙的擊穿電壓。該文章主要是對(duì)不同的環(huán)境溫度進(jìn)行了探索，并未研究不同老化程度的絕緣紙的擊穿電壓變化情況。

Anurag Joshi等對(duì)0.05mm厚的TufQUIN絕緣紙?jiān)?7℃和200℃、210℃、220℃下熱老化后的交流擊穿電壓進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明擊穿電壓隨著熱老化溫度的升高而上升。但是TufQUIN絕緣紙僅適用于干式變壓器，且該文章在研究中，沒(méi)有給出反映絕緣紙老化程度的參量（如聚合度等）的變化情況，使得試驗(yàn)結(jié)果的參考性下降；此外，T. K. Saha等認(rèn)為，當(dāng)溫度高于150℃，纖維素絕緣紙的降解機(jī)理可能發(fā)生改變，因此該文獻(xiàn)選取200℃及以上溫度，這樣的溫度可能僅適用于局部老化。

總體上看，目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)絕緣紙老化過(guò)程中擊穿電壓特性的變化還缺少系統(tǒng)的研究，尚有待進(jìn)一步深入。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，獲得一種能夠應(yīng)用于變壓器中，具有良好的耐熱性能和抗氧化能力，延長(zhǎng)變壓器的使用壽命，本發(fā)明提供了一種耐熱抗老化絕緣紙及其制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)方案：一種耐熱抗老化絕緣紙的制備方法，所述方法為采用功能填料填充濃縮紙漿，并對(duì)填充后的紙漿進(jìn)行改性；具體如下：

第1步、濃縮紙漿制備：按重量份計(jì)，將竹炭纖維16~34份、木素1~22份、棉纖維2~19份和聚酯纖維1~18份送至磨漿機(jī)中，所述磨漿機(jī)的氣源為0.2~0.8MPa、底盤與刀輥之間的線速差為5.2~6.5m/s、電壓為390~440V、三相為52~65Hz、打漿壓力為1.5~3.8kg/cm；

第2步、功能填料制備：按重量份計(jì)，將礦物油1~18份、納米二氧化鈦1~9份、蠶絲蛋白1~20份和納米氧化鋅1~7份加入水中，將懸濁液進(jìn)行機(jī)械攪拌分散，轉(zhuǎn)速為5500~6500r/min、攪拌8~15分鐘，再超聲分散14~20分鐘獲得填料液；

第3步、填料填充：將第2步制得的填料液加入第1步制得的紙漿中，在解離器中攪拌6~15分鐘；

第4步、改性：向經(jīng)第3步填充后的濃縮紙漿中加入蒙脫土的乙醇溶液繼續(xù)解離16～25分鐘，其中蒙脫土與乙醇按體積比1～3:100混合并磁力攪拌10～25分鐘；