纳米材料在绝缘工程中的应用.doc

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1、纳米材料在绝缘工程中的应用学院：电气工程学院班级：电自卓越111姓名：白道森学号:2011301011010Abstract:Extraandultra-highvoltagetransmissionnetworkistheframeandcoreofunifiedandstrongsmartgridforStateGridCorporationofChinatryingtoconstnict.ItisveryimportantforChinaToelectricabilityandsaveenergycost.Thisreviewsummarizedindustryappl

2、icationsofnanotechnologyinhighperformanceinsulationcompositesanditsprotection,whichisthekeypointofhighvoltagetransmissionandsubstation,basedonourrelatedworksformaterialmodification.Keywords::nanometer,highperformance,electricalinsulation,industiyapplication摘要：超高压、特高压输电网络是国家电网正在全力打造的统一坚强智能电网

3、的骨架和核心，对于提升我国输电水平和节能具有重要意义，综述了纳米技术在高性能复合绝缘材料与防护中的工程应用进展.关键词：纳米高性能绝缘工程应用1引言近年来，我国电力事业发展迅速，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模逐步扩大，各大区域电网已基本联成一个整体，“西电东送、南北互供、全国联网”的格局已初步实现.目前，国家电网公司正在推进“一特四大”的电网发展战略，即以大型能源基地为依托，建设由1000kV交流和±800kV直流构成的特高压电网，形成电力“高速公路”，促进大煤电、大水电、大核电和大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置。发展直流特高压对绝缘材料性

4、能要求极高.目前，我国在直流特高压绝缘材料研发和制造方•面与发达国家还存在较大差距，关键核心绝缘部件主要依靠进口，整个输变电网路中关键设备的绝缘水平与防护难以满足要求.例如，直流特高压输电特殊环境下替代架空输电线路的核心设备一一气体绝缘输电线路(gasinsulatedtransmissionline,GIL)与封闭式气体绝缘组合电器(gasinsulatedswitchgear,GIS),两种设备中环氧浇注盆式绝缘子和支绝缘子体积电阻率只能达到1015〜1016Qcm的数量级，通过常技术很难提升至需要的1017Qcm;环氧树脂基穿墙套管同样也面临绝缘等级不足的问题；复合绝缘

5、子伞裙材料与环氧树脂基芯棒界面黏接力差,易开胶破坏并导致芯棒的老化脆;总耗损占电网总发电量10%左右的干式变压器，虽然采用了“薄绝缘”技术，甚至引入玻纤网格，石英粉等复合薄绝缘层，但仍没有解决脆、不耐疲劳及易开裂等根本问题；作为电力安全头号大敌的输变电设备污闪防护依然任务艰巨。因此，研制高性能环氧绝缘材料与增加设备的污闪防护能力，对建设安全可靠、稳定高效的直流特高压输变网络、提升我国输电水平和节省资源具有重要意义。2国内外发展现状纳米复合材料的概念起源于20世纪80年代初期，即分散相材料的尺寸至少在一维方向为100nm以内的复合材料・纳米颗粒作为纳米材料的基础原料，在“十五”

6、期间取得了重要进展，在工业规模上制备生产了众多产品，如纳米CaCO3、纳米SiO2、纳米ZnO、纳米TiO2、纳米Mg(OH)2、纳米A1(OH)3、纳米碳管、纳米稀土盐和纳米金属粉等，这些纳米颗粒呈现出多种功能的纳米效应.只有将其以纳米级颗粒状态均匀地分散于另一连续相中，获得的纳米复合材料才有可能表现出优异的纳米效应.聚合物基纳米复合材料与常规的无机填料/聚合物复合体系相比，不是有机相与无机相的简单混合，而是两相在纳米尺寸范围内复合而成.由于分散相与连续相之间界面面积非常大，界面间具有很强的相互作用，具有一•些特有的效应(如小尺寸效应、表面效应等)，因此其宏观理化性能明显优

7、于常规材料.纳米复合材料除了具有普通复合材料的特点外，还具有如下优势:(1)显著的协同效应，可综合发挥各组分的协同效能，这是其中任何一种材料都不具备的；(2)性能可设计性强，可针对纳米复合材料的性能需求进行设计和制造.特高压电网中核心设备主要是环氧树脂基材料.根据固体电介质的碰撞理论，在强电场作用下，固体导带中的电子会在运动时与晶格发生碰撞，电子的动能不断增大进而因碰撞电离出更多的自由电子，导致电子定向移动加剧，电阻率下降.纳米颗粒具有库仑阻塞效应，能够构造能垒限制电荷在环氧树脂中的传输。同时，纳米颗粒