本發(fā)明屬于電流互感器領(lǐng)域，具體涉及半導(dǎo)電紙及制備方法和多繞組電流互感器的整體屏蔽結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的屏蔽材料有金屬箔、半導(dǎo)體橡膠帶和表面型半導(dǎo)體材料等。這些材料都存在不同程度的涂覆不均勻，涂層易脫落、電阻特性不穩(wěn)定等缺點。

半導(dǎo)電紙是一種新型電工材料，其導(dǎo)電率介于導(dǎo)體與半導(dǎo)體之間，一般要求電阻值介于導(dǎo)體和絕緣體之間(1×10⁵～1×10⁷歐姆·厘米)。半導(dǎo)電紙分為單色和雙色兩種，均是用100％未漂硫酸鹽木漿為原料，加入適量的導(dǎo)電質(zhì)制成的。單色半導(dǎo)電紙多用于高壓電纜和電流互感器電容性絕緣中繞制電屏。

導(dǎo)電紙的紙漿應(yīng)具備的性質(zhì)同它的用途有關(guān)，它的品質(zhì)好壞對紙張的質(zhì)量有著決定性的作用。適用于生產(chǎn)半導(dǎo)體紙的紙漿應(yīng)為無雜質(zhì)的100％未漂硫酸鹽脫脂木漿，由于它含有天然的抗氧化劑，對電壓和受熱影響較好，同時它有較大的離子交換能力，能吸收由于浸漬絕緣油被破壞而產(chǎn)生的氫離子。同時這種木漿的硬度適中，木素含量在3％左右。

另外一方面，導(dǎo)電紙的導(dǎo)電質(zhì)的選擇也至關(guān)重要。一般均選用導(dǎo)電碳黑作為電介質(zhì)。但由于碳黑在紙張中的保留率低，而碳黑在紙中的保留率是決定紙張電阻高低的主要因素，電阻率在半導(dǎo)電紙中是關(guān)鍵性的指標(biāo)之一，它是衡量半導(dǎo)電紙能否適用的主要標(biāo)志。通常為了增加碳黑在紙中的保留率，一般會加入助留劑，助留劑不僅可以使碳黑更堅固地固著在纖維內(nèi)部及表面上，而且可以提高碳黑的保留率。如在中國專利申請CN1098153A中，發(fā)明人用陽離子淀粉作為助留劑，制備了一種封閉性好、耐折、電阻穩(wěn)定、分布均勻的半導(dǎo)電紙。陽離子淀粉帶有很高的正電荷，它能很好的中和纖維上的負(fù)電荷，同時能吸附帶有負(fù)電荷的碳黑，從而使碳黑沉積于帶負(fù)電荷的纖維上，從而提高碳黑的保留率。但是在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，陽離子淀粉的加入量與紙張的成形有明顯的關(guān)聯(lián)，當(dāng)陽離子淀粉加入量達到0.08％時，漿料即發(fā)生明顯的絮聚，當(dāng)用量達到0.3％時，漿料的絮聚非常明顯，嚴(yán)重影響紙張的成形。所以，在生產(chǎn)中一般建議陽離子淀粉的用量在0.08％左右，但是另一方面，若減少陽離子淀粉的用量，又會使碳黑的保留率達不到要求。

另一方面，紙張強度與電阻的關(guān)系仍存在提高的空間，導(dǎo)電質(zhì)如碳黑的加入，它的顆粒填充于纖維間，減少了纖維的接觸面積，妨礙了纖維間氫鍵的結(jié)合，導(dǎo)致紙張的物理強度的下降。但如果減少導(dǎo)電質(zhì)的用量，又會影響著紙張的電阻率難以達到要求。為了解決紙張強度與電阻關(guān)系難以平衡的問題，現(xiàn)有技術(shù)中一般在打漿后期加入補強劑進行補強，如CMC，但用CMC會導(dǎo)致紙張的抗油性能增加，而半導(dǎo)體紙用作絕緣外層屏蔽時，要求透油性好，使浸油料易于浸入絕緣內(nèi)部空隙，因此，實際上用CMC進行補強是不可取的。

除外，現(xiàn)有的電流互感器中多個二次繞組之間存在間隙，間隙部位不能滲透環(huán)氧樹脂，澆注時形成氣泡，產(chǎn)品容易產(chǎn)生局部放電。

因此，有必要提供一種電氣性能優(yōu)越同時物理強度良好的半導(dǎo)電紙以及多繞組電流互感器的整體屏蔽結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)電紙，其具有優(yōu)越的電氣性能和良好的物理性能，可用于電流互感器屏蔽材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)電紙，包括以下重量份數(shù)的組分：未漂硫酸鹽針葉木漿65～100份、乙炔黑15～25份、硼酸鎂晶須2～4份、改性陰離子淀粉1～5份和5％乙醇溶液20～45份。

進一步地，所述半導(dǎo)電紙包括以下重量份數(shù)的組分：未漂硫酸鹽針葉木漿85份、乙炔黑20份、硼酸鎂晶須3份、改性陰離子淀粉2份和5％乙醇溶液25份。

進一步地，所述半導(dǎo)電紙包括以下重量份數(shù)的組分：未漂硫酸鹽針葉木漿65份、乙炔黑15份、硼酸鎂晶須2份、改性陰離子淀粉1份和5％乙醇溶液20份。

進一步地，所述半導(dǎo)電紙包括以下重量份數(shù)的組分：未漂硫酸鹽針葉木漿100份、乙炔黑25份、硼酸鎂晶須4份、改性陰離子淀粉5份和5％乙醇溶液45份。

進一步地，所述改性陰離子淀粉顆粒的平均直徑為45～60μm。

進一步地，所述改性陰離子淀粉顆粒的平均直徑為55μm。

進一步地，所述改性陰離子淀粉由以下步驟制得：

S1、酸解：取玉米淀粉與5～10％的鹽酸溶液按1:(1～2)的比例混合，攪拌得淀粉多糖溶液，將上述淀粉多糖溶液置于30～50℃的恒溫水浴中反應(yīng)1.5～3h，反應(yīng)過程中持續(xù)攪拌，攪拌速度為1000～2500rpm；

S2、交聯(lián)：往上述酸解處理后的淀粉多糖溶液加入大豆油、氫氧化鈉溶液、司盤-80和環(huán)氧氯丙烷，攪拌混合，其中，大豆油、氫氧化鈉溶液、司盤-80和環(huán)氧氯丙烷的重量比為1:(1～2):(0.2～0.6):(0.2～1)；

S3、陰離子化：將乙醇溶液、一氯醋酸、氫氧化鈉溶液以及經(jīng)上述S2步驟處理后的淀粉多糖溶液分別加入反應(yīng)器中，充分?jǐn)嚢?，升溫?0～80℃，反應(yīng)12～24h后加入冰醋酸，調(diào)節(jié)pH為6.5～7.0，過濾，用乙醇溶液洗滌，干燥，得陰離子淀粉；

S4、改性：將0.5～2g氨基酸、0.5～1g羰基二咪唑加入到40～60ml的二甲基甲酰胺溶液中，常溫反應(yīng)1～3h，加入2～5g上述步驟S3所得的陰離子淀粉，攪拌均勻，升溫至55～70℃，反應(yīng)12～24h，靜置分層后用乙醇洗滌并干燥，即得。

進一步地，所述氨基酸選自精氨酸、甘氨酸、組氨酸和賴氨酸中的一種。

進一步地，所述氨基酸選自精氨酸。

本發(fā)明還提供了一種制備上半導(dǎo)電紙的方法，包括以下步驟：

用5％乙醇溶液浸泡乙炔黑，待用；往未漂硫酸鹽針葉木漿中加入純化水浸泡10～30min，移入打漿機進行疏解，加入上述乙炔黑，打漿；打漿至漿料叩解度為20～28度時加入硼酸鎂晶須，繼續(xù)打漿至漿料叩解度為30～42度時加入改性陰離子淀粉，用雙缸雙圓網(wǎng)抄紙機抄紙。

除外，本發(fā)明還提供了一種多繞組電流互感器的整體屏蔽結(jié)構(gòu)，包括至少兩個二次繞組，其中單個二次繞組由鐵心、漆包線等組成，單個二次繞組的外層，先用硅橡膠帶半疊包封閉式纏繞，再用電工膠進行封閉式纏繞；所述至少兩個二次繞組經(jīng)滌綸絲帶固定為一個二次繞組整體，所述二次繞組整體的外側(cè)經(jīng)電工膠帶進行封閉式纏繞，所述電工膠帶的外層還經(jīng)上述的半導(dǎo)電紙進行封閉式纏繞。

進一步地，所述至少兩個二次繞組共軸、疊加成圓筒狀整體，至少兩條滌綸絲帶沿二次繞組的疊加方向分別對所述圓筒狀整體進行纏繞固定，所述至少兩條滌綸絲帶沿圓筒狀整體的橫截面所在圓周均勻分布。

進一步地，所述滌綸絲帶的數(shù)量至少為三條；所述電工膠帶與半導(dǎo)電紙均以半疊包的方式對二次繞組整體進行纏繞。

本發(fā)明中用改性的陰離子淀粉作為助留劑，淀粉帶有的正電荷能夠很好的中和纖維上的負(fù)電荷，同時能吸附帶有負(fù)電荷的乙炔黑，從而使乙炔黑沉積于帶負(fù)電荷的纖維上，從而提高乙炔黑的保留率，且其不會引起漿料的絮聚。經(jīng)試驗證明，加入本發(fā)明助留劑能夠使乙炔黑的保留率提高至85～90％，且令發(fā)明人意想不到的是，加入改性陰離子淀粉顆粒，紙張的耐折度有明顯提高。

另一方面，本發(fā)明中硼酸鎂晶須作為補強劑，其能使紙張的各項物理指標(biāo)均有所提高，且其不會增加紙張的抗油性，目前并未見將硼酸鎂晶須用于紙張生產(chǎn)的報道。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

1)本發(fā)明導(dǎo)電紙具有優(yōu)異的電氣性能，同時保持了良好的機械強度，與對照組相比，取得了顯著的進步。

2)本發(fā)明采用改性陰離子淀粉作為助留劑，其提高了乙炔黑的保留率，同時克服陽離子淀粉導(dǎo)致的紙張不易成形的缺陷，且另發(fā)明人意想不到的是，其還能使紙張的耐折度有明顯提高。采用硼酸鎂晶須作為補強劑替代現(xiàn)有技術(shù)中常用的CMC，其能使紙張的各項物理指標(biāo)均有所提高，且不會增加紙張的抗油性。

3)本發(fā)明還提供了一種用于多繞組電流互感器的整體屏蔽結(jié)構(gòu)，其能有效減少二次繞組之間因環(huán)氧樹脂澆注時、不能充分滲透造成的氣泡間隙，減少產(chǎn)品的局部放電，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明多繞組電流互感器的整體屏蔽結(jié)構(gòu)的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明多繞組電流互感器的整體屏蔽結(jié)構(gòu)的屏蔽橫剖面示意圖。

附圖標(biāo)記：滌綸絲帶1；電工膠帶2；半導(dǎo)電紙3；二次繞組線圈4。

具體實施方式：

以下通過具體實施方式的描述對本發(fā)明作進一步說明，但這并非是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的基本思想，可以做出各種修改或改進，但是只要不脫離本發(fā)明的基本思想，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。

本發(fā)明所述未漂硫酸鹽針葉木漿購自青島瑞利博國際貿(mào)易有限公司；所述硼酸鎂晶須購自南京化學(xué)試劑股份有限公司，CAS號：13703-82-7；乙炔黑購自廣拓化學(xué)(上海)有限公司，CAS號：1333-86-4；陽離子醚化淀粉購自北京康普匯維科技有限公司。

實施例1、本發(fā)明改性陰離子淀粉的制備

所述改性陰離子淀粉由以下步驟制得：

S1、酸解：取玉米淀粉與8％的鹽酸溶液按1:2的比例混合，攪拌得淀粉多糖溶液，將上述淀粉多糖溶液置于45℃的恒溫水浴中反應(yīng)2h，反應(yīng)過程中持續(xù)攪拌，攪拌速度為2000rpm；

S2、交聯(lián)：往上述酸解處理后的淀粉多糖溶液加入大豆油、氫氧化鈉溶液、司盤-80和環(huán)氧氯丙烷，攪拌混合，其中，大豆油、氫氧化鈉溶液、司盤-80和環(huán)氧氯丙烷的重量比為1:1:0.5:0.8；

S3、陰離子化：將乙醇溶液、一氯醋酸、氫氧化鈉溶液以及經(jīng)上述S2步驟處理后的淀粉多糖溶液分別加入反應(yīng)器中，充分?jǐn)嚢瑁郎刂?0℃，反應(yīng)12h后加入冰醋酸，調(diào)節(jié)pH為6.8，過濾，用乙醇溶液洗滌，干燥，得陰離子淀粉；

S4、改性：將1.5g精氨酸、0.6g羰基二咪唑加入到50ml的二甲基甲酰胺溶液中，常溫反應(yīng)2h，加入3g上述步驟S3所得的陰離子淀粉，攪拌均勻，升溫至60℃，反應(yīng)12h，靜置分層后用乙醇洗滌并干燥，制得粒徑為50μm淀粉顆粒。

實施例2、一種半導(dǎo)電紙

本發(fā)明實施例2所述半導(dǎo)電紙由以下重量份數(shù)的組分組成：未漂硫酸鹽針葉木漿85份、乙炔黑20份、硼酸鎂晶須3份、如實施例1所述的改性陰離子淀粉2份和5％乙醇溶液25份。

制備方法：

用5％乙醇溶液浸泡乙炔黑，待用；往未漂硫酸鹽針葉木漿中加入純化水浸泡20min，移入打漿機進行疏解，加入上述乙炔黑，打漿；打漿至漿料叩解度為26度時加入硼酸鎂晶須，繼續(xù)打漿至漿料叩解度為38度時加入改性陰離子淀粉，用雙缸雙圓網(wǎng)抄紙機抄紙。

實施例3、一種半導(dǎo)電紙

本發(fā)明實施例3所述半導(dǎo)電紙由以下重量份數(shù)的組分組成：未漂硫酸鹽針葉木漿65份、乙炔黑15份、硼酸鎂晶須2份、如實施例1所述的改性陰離子淀粉1份和3％乙醇溶液20份。

制備方法如實施例2。

實施例4、一種半導(dǎo)電紙

本發(fā)明實施例4所述半導(dǎo)電紙由以下重量份數(shù)的組分組成：未漂硫酸鹽針葉木漿100份、乙炔黑25份、硼酸鎂晶須4份、如實施例1所述的改性陰離子淀粉5份和6％乙醇溶液45份。

制備方法如實施例2。

實施例5、一種多繞組電流互感器的整體屏蔽結(jié)構(gòu)

如圖1和圖2所示，本發(fā)明多繞組電流互感器的整體屏蔽結(jié)構(gòu)包括至少兩個二次繞組，所述至少兩個二次繞組經(jīng)滌綸絲帶1固定為一個二次繞組整體，所述二次繞組整體的外層經(jīng)電工膠帶2進行封閉式纏繞，所述電工膠帶的外層還經(jīng)上述的半導(dǎo)電紙3進行封閉式纏繞。進一步地，所述至少兩個二次繞組共軸、疊加成圓筒狀整體，至少兩條滌綸絲帶沿二次繞組的疊加方向分別對所述圓筒狀整體進行纏繞固定，所述至少兩條滌綸絲帶沿圓筒狀整體的橫截面所在圓周均勻分布。進一步地，所述滌綸絲帶的數(shù)量至少為三條；所述電工膠帶與半導(dǎo)電紙均以半疊包的方式對二次繞組整體進行纏繞。

本發(fā)明制作方法為：先用滌綸絲帶將多個二次繞組線圈4固定，多個二次繞組線圈疊起成圓柱形，滌綸絲帶將多個二次繞組線圈綁緊固定為一個整體，三處滌綸絲帶互成120°的角度，接著用電工膠帶半疊包，將整個二次繞組線圈全部封閉，最外層用上述半導(dǎo)電皺紋紙半疊包，將整個二次繞組線圈全部封閉。本發(fā)明多繞組電流互感器的整體屏蔽結(jié)構(gòu)能有效減少二次繞組之間因環(huán)氧樹脂澆注時、不能充分滲透造成的氣泡間隙，減少產(chǎn)品的局部放電，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

對比例1、一種半導(dǎo)電紙

對比例1與實施例2的區(qū)別在于：用CMC替代硼酸鎂晶須，其余參數(shù)及操作如實施例2所示。

對比例2、一種半導(dǎo)電紙

對比例2與實施例2的區(qū)別在于：用陽離子醚化淀粉替代改性陰離子淀粉，其余參數(shù)及操作如實施例2所示。

試驗例一、性能測試

取實施例2～4以及對比例1～2所述半導(dǎo)電紙，對其性能進行測試，測試結(jié)果如表1所示。

表1 測試結(jié)果

由上表1可知，本發(fā)明實施例2～4所述導(dǎo)電紙具有優(yōu)異的電氣性能和良好的物理強度。與實施例2相比，對比例1用CMC替換硼酸鎂晶須，其制備得到的半導(dǎo)電紙在物理強度方面有明顯下降，但其抗油性能(毛細管吸油高度)提高了4倍，不符合半導(dǎo)電紙的性能要求。與實施例2相比，對比例2用陽離子淀粉替換本發(fā)明改性陰離子淀粉，其制備得到的半導(dǎo)電紙在制備過程中成形困難，且令發(fā)明人意想不到的是，半導(dǎo)電紙的耐折度也有明顯降低，這說明，加入改性陰離子淀粉克服了陽離子淀粉導(dǎo)致的紙張成形困難問題，并且還能使紙張的耐折度提高。

試驗例二、本發(fā)明半導(dǎo)電紙與中國專利申請CN1098153A所述半導(dǎo)體紙性能對比

取本發(fā)明實施例2所述導(dǎo)電紙和對照組(中國專利申請CN1098153A所述半導(dǎo)體紙，注：將對照組中陽離子淀粉限定陽離子醚化淀粉)，對兩種導(dǎo)電紙的性能進行測試，測試結(jié)果如表2所示。

表2 測試結(jié)果

由上表2可知，與對照組相比，本發(fā)明具有更好的電氣性能和物理強度，特別是，本發(fā)明導(dǎo)電紙乙炔黑保留率達到88.6％，而對照組僅僅為68.3％，對照組制備得到的紙張外觀略顯粗糙，且在制備過程中紙張不易成形，增加了加工的難度。