甲殼素改性的變壓器絕緣紙及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及絕緣紙的技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種甲殼素改性的變壓器絕緣紙及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)背景
[0002]為了保證電力正常供應(yīng)，先要保證電網(wǎng)能夠安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。電網(wǎng)的崩潰就會導(dǎo)致大面積停電事件，這不僅會給人們的正常生活帶來極大不便，還可能造成秩序混亂等安全事故，給國家和社會造成重大損失。而在電網(wǎng)中能量轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)暮诵脑O(shè)備就是電力變壓器，在整個電網(wǎng)系統(tǒng)中作用非常重要，它是將電能傳輸?shù)絿窠?jīng)濟(jì)的各行各業(yè)和千家萬戶的關(guān)鍵設(shè)備。因此電力變壓器一旦在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行來說就是“滅頂之災(zāi)”。我國電網(wǎng)在運(yùn)行中的事故主要是以設(shè)備故障為主，而其中設(shè)備故障又以絕緣事故占比重最多，有數(shù)據(jù)表明，從2001年到2010年間，設(shè)備故障均占到總事故的一半以上;變壓器中的故障發(fā)生最多的是絕緣事故，例如在2004年由絕緣擊穿造成的事故占到變壓器總事故的81.1%。
[0003]目前，在我國投入使用的變壓器中油浸式變壓器是目前應(yīng)用最廣泛的變壓器，占目前所在運(yùn)行變壓器的比例最高，并且?guī)缀跛械某?特)高壓輸電系統(tǒng)中的電力變壓器都是油浸式變壓器；油浸式變壓器內(nèi)絕緣系統(tǒng)主要由絕緣紙和絕緣油組成。絕緣紙是纏繞在變壓器的各繞組上，是固定的絕緣材料，在變壓器運(yùn)行過程中是無法更換的，目前的絕緣紙采用普通的牛皮絕緣紙，擊穿場強(qiáng)較低，絕緣性有限，然而一旦有過電壓產(chǎn)生，超過了牛皮絕緣紙的耐受電壓，就會發(fā)生絕緣擊穿事故。因此我們通過提高絕緣紙自身的絕緣性能，增加它的絕緣可靠性，減小在各種情況下絕緣損壞事故發(fā)生的幾率，具有十分重要的實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是提供一種甲殼素改性的變壓器絕緣紙及其制備方法和應(yīng)用。該變壓器絕緣紙采用甲殼素改性，提高了其絕緣性，能夠有效延長使用壽命，降低絕緣故障率，安全性能高、經(jīng)濟(jì)效益明顯。
[0005]為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所提供的一種甲殼素改性的變壓器絕緣紙制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0006]步驟1:配制溶解液，按照水:氫氧化鈉:尿素=100:6?10:2?6的重量比例配制溶解液備用，上述比例是溶解甲殼素最合適的比例；
[0007]步驟2:配制甲殼素溶液，在步驟I所得溶解液中加入一定量的甲殼素粉末配制成質(zhì)量百分比濃度為0.2?2%的溶液，再在溫度為-50?-20°C的條件下冷凍48?72h，取出冰塊融化，然后將融化的溶液再次在溫度為-50?-20 0C的條件下冷凍48?72h，重復(fù)上述冷凍融化操作2?3次，直至甲殼素粉末完全溶解，得到澄清透明的甲殼素溶液。上述參數(shù)范圍可以更好的溶解甲殼素；
[0008]步驟3:涂敷，取一張絕緣紙，將步驟2中所得甲殼素溶液均勻涂敷在絕緣紙的兩面，然后靜置I?60min，該設(shè)計(jì)為了使甲殼素溶液更好的滲透進(jìn)紙張中，也要考慮干燥后紙張厚度；
[0009]步驟4:預(yù)烘干，將步驟3處理過的絕緣紙放入烘箱中，在50?90°C的溫度條件下烘干，然后取出，并用去離子水浸泡12?24h，然后倒掉去離子水，再換入新的去離子水，重復(fù)浸泡3?4次，直至浸泡去離子水的pH值為6.5?7.5，得到浸泡后的絕緣紙，上述50?90 °C的溫度適合烘干紙張及表面甲殼素，溫度太低烘干速度很慢，溫度太高對儀器要求嚴(yán)格，而且費(fèi)電，上述浸泡12?24h有利于洗去改性紙中的離子，太短時間洗不徹底，太長又浪費(fèi)時間，上述重復(fù)3?4次洗滌效果最好，次數(shù)少了里面還會有離子存在，次數(shù)多了沒有現(xiàn)實(shí)意義；
[0010]步驟5:烘干，將步驟4所得浸泡后的絕緣紙放入烘箱中，在50?90°C的溫度條件下烘干，上述50?90°C的溫度烘干改性紙比較合適，即得到甲殼素改性的變壓器絕緣紙。
[0011]作為優(yōu)選方案地，一種甲殼素改性的變壓器絕緣紙制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0012]步驟1:配制溶解液，按照水:氫氧化鈉:尿素= 100:8:4的重量比例配制溶解液備用；
[0013]步驟2:配制甲殼素溶液，在步驟I所得溶解液中加入一定量的甲殼素粉末配制成質(zhì)量百分比濃度為0.8?1.5 %的溶液，再在溫度為-30?-20°c的條件下冷凍48?72h，取出冰塊融化，然后將融化的溶液再次在溫度為-30?-20 °C的條件下冷凍48?72h，重復(fù)上述冷凍融化操作2?3次，直至甲殼素粉末完全溶解，得到澄清透明的甲殼素溶液；
[0014]步驟3:涂敷，取一張絕緣紙，將步驟2所得甲殼素溶液均勻涂敷在絕緣紙的兩面，然后靜置I?60min;
[0015]步驟4:預(yù)烘干，將步驟3處理過的絕緣紙放入烘箱中，在50?90°C的溫度條件下烘干，然后取出，并用去離子水浸泡12?24h，然后倒掉去離子水，再換入新的去離子水，重復(fù)浸泡3?4次，直至浸泡去離子水的pH值為6.5?7，得到浸泡后的絕緣紙；
[0016]步驟5:烘干，將步驟4所得浸泡后的絕緣紙放入烘箱中，在50?90°C的溫度條件下烘干，即得到甲殼素改性的變壓器絕緣紙。
[0017]上述技術(shù)方案中，所述步驟2中冰塊融化過程為先將冰塊人工搗成碎塊，再將碎塊放入帶刀片的攪拌器中充分?jǐn)嚢?，直至冰塊全部融化。
[0018]上述技術(shù)方案中，所述步驟3的涂敷過程中甲殼素溶液的用量為0.01?0.2mL/cm2，甲殼素溶液用量太少了效果不好，而且涂敷不均勻，太多了會使紙張干燥后的厚度太大。
[0019]上述技術(shù)方案中，所述步驟3的涂敷過程中甲殼素溶液的用量為0.15mL/cm2，該用量能使甲殼素溶液很好的涂均勻，而且烘干后改性紙的厚度適中。
[0020]上述技術(shù)方案中，所述步驟5的烘干時間為24?48h，如果時間太短紙張不能完全烘干，還會有微量水分，影響最后的紙張性能;時間太長又浪費(fèi)能源，沒有必要。
[0021]—種甲殼素改性的變壓器絕緣紙，其特征在于，所述甲殼素改性的變壓器絕緣紙由上述步驟I?5的甲殼素改性的變壓器絕緣紙制備方法制備而成。
[0022]上述技術(shù)方案中，所述甲殼素改性的變壓器絕緣紙的擊穿場強(qiáng)為16?20kV/mm。
[0023]—種甲殼素改性的變壓器絕緣紙的應(yīng)用，其特征在于，用于纏繞在變壓器的繞組上形成絕緣部，所述絕緣部用于防止過壓和/或擊穿。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:該變壓器絕緣紙采用甲殼素改性，提高了其絕緣性，能夠有效延長使用壽命，減小在各種情況下絕緣損壞事故發(fā)生的幾率，安全性能高、經(jīng)濟(jì)效益明顯。此外，本發(fā)明所用設(shè)備簡單、易操作，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，實(shí)用性高。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0026]實(shí)施例1:一種甲殼素改性的變壓器絕緣紙制備方法，包括如下步驟:
[0027]步驟I:配制溶解液，按照水:氫氧化鈉:尿素=100:8:4的重量比例配制溶解液備用；
[0028]步驟2:配制甲殼素溶液，在步驟I所得溶解液中加入一定量的甲殼素粉末配制成質(zhì)量百分比濃度為0.2%的溶液，再在溫度為-30°C的條件下冷凍48h，取出冰塊融化，冰塊融化操作為先將冰塊人工搗成碎塊，再將碎塊放入帶刀片的攪拌器中充分?jǐn)嚢?，然后將融化的溶液再次在溫度為_30°C的條件下冷凍48h，重復(fù)上述冷凍融化操作2次，直至甲殼素粉末完全溶解，得到澄清透明的甲殼素溶液；
[0029]步驟3:涂敷，取一張絕緣紙，將步驟2中所得甲殼素溶液均勻涂敷在絕緣紙的兩面，甲殼素溶液的用量為0.05mL/cm2，然后靜置1min ；
[0030]步驟4:預(yù)烘干，將步驟3處理過的絕緣紙放入烘箱中，在60 V的溫度條件下烘干，然后取出，并用去離子水浸泡12h，然后倒掉去離子水，再換入新的去離子水，重復(fù)浸泡3次，直至浸泡去離子水的PH值為6.5，得到浸泡后的絕緣紙；
[0031]步驟5:烘干，將步驟4所得浸泡后的絕緣紙放入烘箱中，在90 V的溫度條件下烘干24h，即得到甲殼素改性的變壓器絕緣紙。
[0032]經(jīng)測試，上述制得的甲殼素改性的變壓器絕緣紙的擊穿場強(qiáng)為16.63kV/mm，相比于普通變壓器絕緣紙的擊穿場強(qiáng)14.63kV/mm提高了 13.67%。
[0033]實(shí)施例2:—種甲殼素改性的變壓器絕緣紙制備方法，包括如下步驟:
[0034]步驟1:配制溶解液，按照水:氫氧化鈉:尿素= 100:8:4的重量比例配制溶解液備用；
[0035]步驟2:配制甲殼素溶液，在步驟I所得溶解液中加入一定量的甲殼素粉末配制成質(zhì)量百分比濃度為0.8%的溶液，再在溫度為-30°C的條件下冷凍72h，取出冰塊融化，冰塊融化操作為先將冰塊人工搗成碎塊，再將碎塊放入帶刀片的攪拌器中充分?jǐn)嚢?，然后將融化的溶液再次在溫度為_30°C的條件下冷凍72h，重復(fù)上述冷凍融化操作3次，直至甲殼素粉末完全溶解，得到澄清透明的甲殼素溶液；
[0036]步驟3:涂敷，取一張絕緣紙，將步驟2中所得甲殼素溶液均勻涂敷在絕緣紙的兩面，甲殼素溶液的用量為0.lmL/cm2，然后靜置30min;
[0037]步驟4:預(yù)烘干，將步驟3處理過的絕緣紙放入烘箱中，在70°C的溫度條件下烘干，然后取出，并用去離子水浸泡12h，然后倒掉去離子水，再換入新的去離子水，重復(fù)浸泡4次，直至浸泡去離子水的PH值為7，得到浸泡后的絕緣紙