液浸式變壓器高溫絕緣材料研究現(xiàn)狀
特高壓電力旗下的高壓試驗(yàn)變壓器可以幫助眾多電力工作者更加方便的進(jìn)行各類電力測(cè)試。
常規(guī)絕緣材料
纖維素絕緣紙由約90%的α-纖維素、10%的半纖維素和少量的木質(zhì)素等組成。α-纖維素是由約2000個(gè)葡萄糖單體(C6H10O5)烴類組成的長(zhǎng)鏈高分子聚合物。礦物絕緣油是通過石油的蒸餾和精煉得到的,占環(huán)烷烴的80%以上,還有少量的烷烴和芳烴。纖維素紙?jiān)跓嶙饔孟掳l(fā)生熱降解反應(yīng),分子鏈脫環(huán)或斷裂,聚合度下降,機(jī)械強(qiáng)度下降,產(chǎn)生CO、CO2和呋喃等氣體糠醛等化合物溶于油中。當(dāng)溫度升高時(shí),降解反應(yīng)加速,水解和氧化作用加劇了纖維素紙的老化。機(jī)械性能決定了纖維素絕緣紙的壽命。隨著纖維素紙的老化,其機(jī)械強(qiáng)度下降,使變壓器承受短路電流和過電壓的能力降低,在外觸發(fā)下易引起內(nèi)部放電,甚至造成絕緣擊穿失效。礦物絕緣油的老化主要是由氧化引起的。在水分和溫度的作用下,加速老化,形成醇、醛、酮的氧化反應(yīng)。酸性化合物和酸性化合物最終會(huì)沉淀出污泥,酸性化合物和污泥會(huì)加速纖維素紙的老化。
熱老化是液浸變壓器眾多老化因素中最重要的因素,熱老化速度主要由溫度決定。由纖維素絕緣紙和礦物絕緣油組成的常規(guī)絕緣系統(tǒng)耐熱等級(jí)為A級(jí),在98℃的熱點(diǎn)溫度下連續(xù)運(yùn)行,相對(duì)老化率為1。溫度每升高6K ,相對(duì)老化率加倍,使用壽命減半,通常稱為油浸式變壓器壽命的“6度法則”。絕緣材料的抗老化能力不僅決定著使用壽命,也決定著液浸式變壓器的容量和負(fù)載能力。油浸式變壓器使用高溫絕緣材料,可以延緩絕緣老化,延長(zhǎng)壽命,增加容量和負(fù)載能力,
高溫固體絕緣材料
為提高油浸式變壓器中固體絕緣材料的耐熱性,目前油浸式變壓器已采用熱改性纖維素紙、芳綸紙以及由纖維素和聚酰胺材料制成的粘合劑。一種介于纖維素紙和芳綸紙之間的新型絕緣紙。一些高分子材料具有優(yōu)異的耐熱性,也受到了廣泛的關(guān)注。雖未在液浸式變壓器中使用,但具有良好的應(yīng)用前景。
耐熱性是固體絕緣材料的一項(xiàng)重要性能,但絕緣材料在液浸變壓器中的應(yīng)用不僅要考慮其耐熱性,還要考慮其機(jī)械和電氣性能。聚合度是機(jī)械性能的直接反映,電性能主要包括擊穿電壓、介電常數(shù)和介電損耗。擊穿電壓是表征絕緣材料電性能的直接參數(shù);介電常數(shù)的變化會(huì)引起電場(chǎng)分布的變化。在固液復(fù)合絕緣中,電場(chǎng)分布與介電常數(shù)成反比。接近,復(fù)合絕緣體系中的電場(chǎng)分布更合理,抗電強(qiáng)度更高;介電損耗表征絕緣材料在電場(chǎng)熱擊穿作用下的電導(dǎo)和極化引起的能量損耗。