CN105510101B - 一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法及片状试样 - Google Patents

Abstract

一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法及片状试样，涉及一种片状材料试样及制作方法。方法：制作片状聚酯薄膜；用酒精擦拭聚酯薄膜表面，进行干燥处理；制作正方形开口和流出口，再将两片聚酯薄膜紧密贴合不留有气泡；向正方形开口内滴加环氧树脂；将聚酯薄膜贴在正方形开口上面；对复合绝缘材料试样进行加压、加热处理；制作圆形试样。试样：三个正方形片状聚酯薄膜紧密贴合，第二正方形片状聚酯薄膜的中心位置开有正方形开口，且在侧边上开流出口，正方形开口内设有环氧树脂填充结构体。本发明适用于进行热老化、电老化、受潮、机械振动各种老化试验，并可以对其进行空间电荷测试和红外光谱测量。

Description

一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制 作方法及片状试样

技术领域

本发明涉及一种片状材料试样及制作方法，具体涉及一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法及片状试样。

背景技术

为了保证电能质量和电力系统输电的安全性及可靠性，电网对无功补偿装置的需求量不断增加，大量的干式空心并联电抗器被广泛地应用。然而，从近几年的运行情况来看，已经投入运行的干式空心电抗器出现异常和故障的情况常常发生。从故障统计结果上可以看出，线圈匝间绝缘击穿引起的故障数占总故障数的65％以上。电抗器在投入运行前或运行一段时间后，匝间绝缘会出现缺陷点，并在长期运行中受到热老化、机械力、操作过电压和环境条件等因素的综合影响，缺陷点附近的绝缘性能逐渐劣化，导致匝间绝缘击穿，使电抗器发生匝间短路，形成环流，短时间内产生大量的热量，最终导致电抗器起火烧损，这给电力系统的安全运行带来严重的影响。目前，干式空心电抗器的匝间绝缘击穿短路问题倍受电抗器生产厂家和使用单位的关注，对干式空心电抗器匝间绝缘故障类型及原因的分析较多，但是对其匝间绝缘老化机理的研究较少。因此弄清干式空心电抗器匝间绝缘老化及击穿的机理，降低因匝间绝缘击穿导致电抗器烧损的概率十分必要。

目前市场上的干式空心电抗器匝间主要绝缘材料有三种类型：分别是三层聚脂薄膜与环氧树脂组成的复合绝缘；一层聚脂薄膜加一层聚丙烯与环氧树脂组成的复合绝缘；一层聚脂薄膜加一层聚酰亚胺与环氧树脂组成的复合绝缘。对干式空心电抗器匝间绝缘进行热老化、电老化、受潮、机械振动等试验的研究主要是针对环氧树脂和各种薄膜材料单独展开，还没有对复合绝缘材料和复合绝缘材料界面分布进行研究，不能有效模拟干式空心电抗器匝间绝缘结构。此外，在研究绝缘材料的老化过程时，进行空间电荷与红外光谱的测量，对于研究电抗器匝间绝缘材料的老化过程十分重要，而这两个内容的测量都需要片状试样。可见，设计一个用于研究干式空心电抗器匝间复合绝缘老化过程的片状试样是十分必要的。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明提供了一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法及片状试样，以至少达到有效模拟干式空心电抗器匝间复合绝缘材料的结构及复合材料的界面分布；进行热老化、电老化、受潮、机械振动各种老化试验，并可以对其进行空间电荷测试和红外光谱测量的目的。

方案一：根据本发明的一个方面，提供了一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法，具体步骤：

步骤一：采用三片长宽厚分别为10cm×10cm×0.002mm的正方形片状聚酯薄膜；

步骤二：用酒精擦拭正方形片状聚酯薄膜表面，将正方形片状聚酯薄膜放入恒温干燥箱中进行干燥处理；

步骤三：将其中一片正方形片状聚酯薄膜放在平板硫化机工作台上待处理；

步骤四：将其中另一片正方形片状聚酯薄膜的中间挖去一个正方形，形成正方形开口，并在该正方形片状聚酯薄膜的一侧中间位置开一个流出口，再将其放于平板硫化机工作台上的正方形片状聚酯薄膜的上面，使两片正方形片状聚酯薄膜紧密贴合不留有气泡；

步骤五：计算正方形开口的体积得到所需环氧树脂的剂量，用注射器向正方形开口内距离开口外边缘2cm的位置均匀滴加环氧树脂；

步骤六：将最后一片正方形片状聚酯薄膜贴在正方形开口上面，赶出气泡，使正方形片状聚酯薄膜与环氧树脂紧密接触，让剩余的环氧树脂从流出口流出，形成带有分界面的复合绝缘材料试样；

步骤七：采用平板硫化机对复合绝缘材料试样进行加压、加热处理；

步骤八：将处理后的复合绝缘材料试样，以其中心为圆心裁剪成直径为6cm的圆形试样。

进一步地：所述步骤二中干燥处理的时长为24小时。

进一步地：所述步骤四中正方形开口的边长为8cm。

进一步地：所述步骤五中环氧树脂的用量为1mL。保证了环氧树脂能尽量填满正方形开口。

进一步地：所述步骤六中将正方形片状聚酯薄膜贴在正方形开口上面的具体操作为：将正方形片状聚酯薄膜的一条边线与开口内距离注入位置近一侧的外边缘重合，其他各边再相应对齐，从距离滴加位置近的一侧开始向另一侧移动并挤压正方形片状聚酯薄膜。这样可以使正方形片状聚酯薄膜和环氧树脂充分接触，形成带有分界面的复合绝缘材料试样，可以有效地模拟实际电抗器匝间聚酯薄膜与环氧树脂胶的复合绝缘结构及聚酯薄膜与环氧树脂的界面分布。

进一步地：所述步骤七中对试样进行加压、加热处理，在压力为15Mpa，温度为80℃条件下处理4个小时。使试样处于15MPa的压力下，可以尽可能多的赶出环氧树脂中残留的气泡；80℃的温度加热4个小时，可以保证环氧树脂胶固化成型。

步骤八中为了便于各种老化试验和空间电荷、红外光谱的测量，并减小因正方形的边缘效应造成的误差，将处理后的试样裁剪成直径为6cm的圆形试样。

方案二：根据本发明的另一个方面，提供了一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的片状试样，具体结构为：它包括第一正方形片状聚酯薄膜、第二正方形片状聚酯薄膜、第三正方形片状聚酯薄膜和环氧树脂填充结构体；所述第一正方形片状聚酯薄膜、第二正方形片状聚酯薄膜和第三正方形片状聚酯薄膜由上至下依次紧密贴合，所述第二正方形片状聚酯薄膜的中心位置开有正方形开口，且第二正方形片状聚酯薄膜的一侧边的中心位置开有流出口，流出口与正方形开口连通，正方形开口内设有环氧树脂填充结构体，所述流出口的宽度为1cm。

进一步地：所述第一正方形片状聚酯薄膜、第二正方形片状聚酯薄膜和第三正方形片状聚酯薄膜的边长均为10cm。

进一步地：所述第一正方形片状聚酯薄膜、第二正方形片状聚酯薄膜和第三正方形片状聚酯薄膜的厚度均为0.002mm。

进一步地：所述正方形开口的边长为8cm。

方案二中所述的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的片状试样是采用方案一中的方法制得的。

本发明提出的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法及片状试样所达到的效果为：该材料试样有效模拟干式空心电抗器匝间聚酯薄膜与环氧树脂复合绝缘材料的结构及聚酯薄膜与环氧树脂的界面分布，在制作时还充分避免了空气的混入；该试样不仅可以方便地进行热老化、电老化、受潮、机械振动等各种老化试验，还可以很好地对其进行空间电荷和红外光谱测量。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的片状试样的结构分解图；

图2是在正方形开口上加盖聚酯薄膜的操作示意图；

图3是平板硫化机对试样进行加压、加热处理示意图；

图4是圆形试样结构示意图；

图5是用于研究干式空心电抗器匝间复合绝缘老化过程的试样的制作流程图；

图中：1为第一正方形片状聚酯薄膜；2为第二正方形片状聚酯薄膜；3为第三正方形片状聚酯薄膜；4为环氧树脂填充结构体；5为正方形开口；6为流出口；n为加入环氧树脂的位置；a，b，c，d为第一正方形片状聚酯薄膜的各边；a′，b′，c′，d′为第二正方形片状聚酯薄膜的各边；a″，b″，c″，d″为第三正方形片状聚酯薄膜的各边；7为平板硫化机的工作台；F为挤压力的方向。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

如图1至图5所示，本发明的实施例提供了一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法为：

用切割器剪裁出三片长宽厚分别为10cm×10cm×0.002mm的正方形片状聚酯薄膜，并编号为1，2，3，如附图1所示。用酒精擦拭片状聚酯薄膜表面消除表面空间电荷的影响，并放入恒温干燥箱中进行干燥处理24小时，之后在其中一片正方形片状聚酯薄膜的中间挖去边长为8cm的正方形，在正方形试样的一边a′的中间位置开一个边长为1cm的流出口，如附图1所示。接着把编号为1的正方形片状聚酯薄膜放于平板硫化机的工作台7上，再把编号为2的正方形片状聚酯薄膜放于其上，使正方形片状聚酯薄膜各边相应对齐并紧密贴合(a′与a对齐，b′与b对齐，c′与c对齐，d′与d对齐)，排出气泡，形成一个长宽厚分别为8cm×8cm×0.002mm的正方形开口。计算正方形开口的体积可以得到要配置环氧树脂胶的剂量，为了保证环氧树脂能尽量填满正方形开口，取用量为1mL。然后在正方形开口中距离c′边2cm的位置处，n为加入环氧树脂的位置，如图1所示，用注射器均匀注入环氧树脂，注入时要注意不能产生气泡。最后把剩下的编号为3的正方形片状聚酯薄膜盖在正方形开口上，让编号为3的正方形片状聚酯薄的c″边与编号为2的正方形片状聚酯薄的c′边重合，其他各边也相应对齐(b′与b″对齐，d′与d″，a′与a″)，即，从c″侧向a″侧慢慢移动并挤压聚酯薄膜使其与环氧树脂紧密结合，从流出口6挤出剩余的环氧树脂，挤压力的方向为F，如图2所示。接下来用平板硫化机对试样进行加压、加热处理，如图3所示，压力值为15MPa，并调节加热温度为80℃，处理4个小时。使试样处于15MPa的压力下，可以使环氧树脂与聚酯薄膜紧密结合不残留气泡；80℃的温度加热4个小时，可以使环氧树脂固化。为了便于各种老化试验和空间电荷、红外光谱的测试以及减小边缘效应造成的误差，将经过平板硫化机处理后的正方形试样裁剪成直径为6cm的圆形，如图4所示。至此用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样制作完毕，制作流程如图5所示。制作完成后就可以进行热老化、电老化、受潮、机械振动等各种老化试验及对其进行空间电荷、红外光谱的测量。

如图1和图3所示，一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的片状试样，具体结构为：它包括第一正方形片状聚酯薄膜1、第二正方形片状聚酯薄膜2、第三正方形片状聚酯薄膜3和环氧树脂填充结构体4；所述第一正方形片状聚酯薄膜1、第二正方形片状聚酯薄膜2和第三正方形片状聚酯薄膜3由上至下依次紧密贴合，所述第二正方形片状聚酯薄膜2的中心位置开有正方形开口5，且第二正方形片状聚酯薄膜2的一侧边的中心位置开有流出口6，流出口6与正方形开口5连通，正方形开口5内设有环氧树脂填充结构体4，所述流出口6的宽度为1cm。所述第一正方形片状聚酯薄膜1、第二正方形片状聚酯薄膜2和第三正方形片状聚酯薄膜3的边长均为10cm。所述第一正方形片状聚酯薄膜1、第二正方形片状聚酯薄膜2和第三正方形片状聚酯薄膜3的厚度均为0.002mm。所述正方形开口5的边长为8cm。所述的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的片状试样是采用上述的方法制得的。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法，其特征在于：具体步骤：

步骤一：采用三片长宽厚分别为10cm×10cm×0.002mm的正方形片状聚酯薄膜；

步骤二：用酒精擦拭正方形片状聚酯薄膜表面，将正方形片状聚酯薄膜放入恒温干燥箱中进行干燥处理；

步骤三：将其中一片正方形片状聚酯薄膜放在平板硫化机工作台上待处理；

步骤四：将其中另一片正方形片状聚酯薄膜的中间挖去一个正方形，形成正方形开口，并在该正方形片状聚酯薄膜的一侧中间位置开一个流出口，再将其放于平板硫化机工作台上的正方形片状聚酯薄膜的上面，使两片正方形片状聚酯薄膜紧密贴合不留有气泡；

步骤五：计算正方形开口的体积得到所需环氧树脂的剂量，用注射器向正方形开口内距离开口外边缘2cm的位置均匀滴加环氧树脂；

步骤六：将最后一片正方形片状聚酯薄膜贴在正方形开口上面，赶出气泡，使正方形片状聚酯薄膜与环氧树脂紧密接触，让剩余的环氧树脂从流出口流出，形成带有分界面的复合绝缘材料试样；

步骤七：采用平板硫化机对复合绝缘材料试样进行加压、加热处理；

步骤八：将处理后的复合绝缘材料试样，以其中心为圆心裁剪成直径为6cm的圆形试样。

2.根据权利要求1所述的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法，其特征在于：所述步骤二中干燥处理的时长为24小时。

3.根据权利要求2所述的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法，其特征在于：所述步骤四中正方形开口的边长为8cm。

4.根据权利要求3所述的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法，其特征在于：所述步骤五中环氧树脂的用量为1mL。

5.根据权利要求4所述的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法，其特征在于：所述步骤六中将正方形片状聚酯薄膜贴在正方形开口上面的具体操作为：将正方形片状聚酯薄膜的一条边线与开口内距离注入位置近一侧的外边缘重合，其他各边再相应对齐，从距离滴加位置近的一侧开始向另一侧挤压正方形片状聚酯薄膜。

6.根据权利要求5所述的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的试样的制作方法，其特征在于：所述步骤七中对试样进行加压、加热处理，在压力为15Mpa，温度为80℃条件下处理4个小时。

7.一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的片状试样，其特征在于：它包括第一正方形片状聚酯薄膜(1)、第二正方形片状聚酯薄膜(2)、第三正方形片状聚酯薄膜(3)和环氧树脂填充结构体(4)；所述第一正方形片状聚酯薄膜(1)、第二正方形片状聚酯薄膜(2)和第三正方形片状聚酯薄膜(3)由上至下依次紧密贴合，所述第二正方形片状聚酯薄膜(2)的中心位置开有正方形开口(5)，且第二正方形片状聚酯薄膜(2)的一侧边的中心位置开有流出口(6)，流出口(6)与正方形开口(5)连通，正方形开口(5)内设有环氧树脂填充结构体(4)，所述流出口(6)的宽度为1cm。

8.根据权利要求7所述的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的片状试样，其特征在于：所述第一正方形片状聚酯薄膜(1)、第二正方形片状聚酯薄膜(2)和第三正方形片状聚酯薄膜(3)的边长均为10cm。

9.根据权利要求8所述的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的片状试样，其特征在于：所述第一正方形片状聚酯薄膜(1)、第二正方形片状聚酯薄膜(2)和第三正方形片状聚酯薄膜(3)的厚度均为0.002mm。

10.根据权利要求9所述的一种用于研究干式空心电抗器匝间绝缘老化过程的片状试样，其特征在于：所述正方形开口(5)的边长为8cm。