变压器油气分离膜的制备及性能研究

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变压器是电力系统中最重要的设备之一,其状态直接影响电网系统的安全运行。变压器油中溶解气体的组分、含量和产生速率能有效地反映变压器内部的绝缘故障情况。在目前国内外变压器故障监测手段中,油中溶解气体分析法是一种相对成熟、有效、电力部门应用广泛的方法。本文通过测试几种高分子膜的脱气性能和耐油性能,选择性能较优的在线油气分离膜材料。同时研制出陶瓷膜管与高分子复合的在线脱气装置,提高脱气效率,为变压器在线监测的实时性和高效性奠定了基础。   (1)研究了支撑层孔径和白炭黑填料对聚偏氟乙烯(PVDF)膜做支撑层的氟硅橡胶(FVMQ)复合膜透气性能的影响及该复合膜的耐油性能。结果表明,支撑层孔径越大复合膜的渗透速率越快,白炭黑填料降低了膜对气体的渗透速率,支撑层孔径对膜渗透性能的影响比填料的影响显著。FVMQ-PVDF复合膜的透气性和耐油性不能满足变压器在线监测系统的要求。   (2)测试了PI、PFA、Hyflon AD80X和Teflon AF2400平板膜的透气性能。PI和PFA膜对烃类气体的渗透率较氢气低得多,较适合用于单组分氢气的分离,Hyflon AD80X和Teflon AF2400膜对七种气体的渗透速率相差不多,TeflonAF2400的脱气性能最好,较适合于多组分气体分离。   (3)采用涂覆法制备了内压式陶瓷超滤膜管-Teflon AF2400的复合膜。测试了该组件对H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2气体的脱气性能,并与GP100组件和PI平板膜的脱气性能比较。结果表明,该组件可在10 h内实现七种故障特征气体的油气平衡,而且可以在500 kPa的压力下长时间正常工作。因此,陶瓷膜管-Teflon AF2400复合膜能够满足变压器油中溶解气体在线监测的需要。   (4)完全蒸发法制备的高分子薄膜中,残留溶剂的存在会影响膜的渗透性能和力学性能。用红外光谱法研究了Galden HT90为溶剂的致密Hyflon()AD60X膜在程序升温干燥时溶剂残留的情况。发现膜越厚对干燥时间和温度要求越高,3μm膜在常压下以1℃/min速率升温到100℃,然后恒温干燥15 h,可以完全脱除膜中残留溶剂。
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