多巴胺接枝的纳米氮化硼改性环氧树脂绝缘表面电荷高频消散特性

编号：CYYJ03305

篇名：多巴胺接枝的纳米氮化硼改性环氧树脂绝缘表面电荷高频消散特性

作者：李志辉 解曾祺 李庆民 董紫薇 王忠东

关键词： 高频变压器 纳米氮化硼 环氧树脂 表面电荷 浅陷阱

机构： 新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学） 北京市高电压与电磁兼容重点实验室（华北电力大学） 埃克塞特大学数学与物理工程学院

摘要： 环氧树脂(EP)常用作高频变压器的主绝缘材料,因长期受高频重复电应力作用,导致表面积累的电荷密度增加,容易诱发绝缘失效。纳米改性是提升复合绝缘界面电荷消散特性的重要手段。该文采用多巴胺接枝的纳米氮化硼(h-BN)改性制备了环氧树脂复合材料,重点考察绝缘表面电荷的高频消散特性。受耗散时间、高频致热效应及深陷阱能级的影响,高频下的绝缘表面电荷不易消散,而引入多巴胺接枝的BN可有效提升环氧树脂复合绝缘的电荷消散速率。具体结果表明,掺杂质量分数为10%时,电荷消散速率达到最大值62.15%,相较于纯EP提高了19.41%,与此同时高频沿面闪络电压比纯EP提高了14.73%。其提升机理主要缘于两个方面:一是BN表面接枝的氨基增强了填料与基体的相容性,形成的三维交联网络拓宽了电荷消散路径;二是材料表层浅陷阱密度的提高,使得载流子易通过隧穿效应参与到电导过程,提高了载流子迁移率;此二者协同作用有效提高了表面电荷的高频消散速率。上述研究结果为高频变压器主绝缘系统优化设计提供了基础依据。