中频变压器用环氧树脂/纳米BN复合介质的导热和电气性能研究

张梦甜， 王国海， 孟繁博， 江 铁， 洪泽林， 陈向荣

(1. 浙江大学电气工程学院浙江省电机系统智能控制与变流技术重点实验室， 浙江 杭州 310027； 2. 浙江万马高分子材料集团有限公司， 浙江 杭州 311305； 3.国网杭州供电公司， 浙江 杭州 310000)

1 引言

中频变压器因其体积小、功率密度高等优点，在新能源并网、电动飞机和高铁牵引机车等领域被广泛应用[1]。环氧树脂(EPoxy resin，EP)作为高功率密度中频变压器的主要绝缘材料，在电气、粘接和化学方面性能优异。然而其在传热方面表现较差，普通环氧树脂的热导率低，通常在0.2 W/(m·K)左右，散热能力差，因此在中频工作环境下容易发热，当热量积聚较多时，容易引发绝缘的热击穿，这严重影响了变压器的使用寿命[2]。

目前对于环氧树脂导热和散热能力的改善，普遍采用合成导热环氧树脂复合材料的方法。在该方面，国内外都进行了广泛研究：王有元等研究了纳米氮化铝(Aluminum Nitride，AlN)填料表面改性对环氧树脂复合材料的热稳定性、体积电阻率和交流击穿特性的影响，发现添加AlN可以提高环氧树脂的热稳定性，适量添加3 wt%的AlN可以改善环氧树脂的电气绝缘性能[3]。Wang Feipeng等研究发现随着纳米氧化铝(Aluminum Oxide，Al2O3)浓度的增加，环氧树脂复合材料的直流击穿场强先升高后降低，在Al2O3含量为1 wt%时达到最大值[4]。徐随春等研究发现氮化硼(Boron Nitride，BN)含量的增加有助于提高环氧树脂/BN复合材料的热导率，且热分解温度呈现出先升高后降低的趋势[5]。

当前关于环氧树脂复合材料的研究主要集中在导热以及直流/工频应用背景下的电气性能研究[6-9]，而对中频变压器用环氧树脂复合材料电气性能的研究还较少。……