摘要：换流变压器主绝缘多采用由油纸复合绝缘结构。油纸复合绝缘由固、液两相组成，固-液界面普遍存在双电层现象，调控油-纸界面双电层特性，减小界面双电层区域电荷浓度，降低界面势垒有利于减少油浸纸-油隙结构在外施电压下的油-纸界面电荷积聚，并加快在移除外施电压后的油-纸界面电荷消散，减小在极性反转等特殊运行条件下的局部电场畸变。本文以矿物绝缘油和纤维素绝缘纸组成的油纸复合绝缘材料作为研究对象，结合传统宏观测量方法和新的微观分析手段，探究界面双电层的电荷分布特性以及调控方法。首先基于密度泛函理论建立了油-纸界面模型，并计算了其组成分子的电子亲合力以及油-界面的差分电荷，结果显示：矿物绝缘油的主要组组成分子的电子亲和力为正值，纤维素分子则具有负的电子亲和力，这导致纤维素分子倾向于自发与负电荷的亲和，绝缘纸表面带负电，绝缘油中带等量正电。为了削弱界面双电层所产生的界面势垒作用，利用添加剂进行材料改性。根据油-纸界面结构态密度，氨基三唑、N，N-双(叔丁基)乙二胺和苯基-α-萘胺分子可充当空穴受体，倾向于吸附正电荷，且可与纤维素分子形成氢键，容易附着在绝缘纸表面，进而减少绝缘表面吸附的负电荷。根据微电泳法获取的油-纸界面处双电层的Zeta电位，氨基三唑、N，N-双乙烯二胺和苯基-α-萘胺添加剂使得Zeta电位降低9.8mV～16.1mV，证明了其对油-纸界面双电层调控的有效性，为绝缘油添加剂选型提供了思路参考。
文章目录
0 引言
1 试验材料与方法
1.1 基于密度泛函理论的油-纸界面模型建立
1.2 油-纸界面双电层Zeta电位测量
2 结果与分析
2.1 油-纸界面双电层计算
2.2 油-纸界面双电层调控
2.3 油-纸界面双电层Zeta电位测量
3 结论
