1、固體絕緣材料的應用現狀(zhuang)

當前在油浸式變(bian)壓器中普遍使用絕緣(yuan)紙(zhi)(zhi)以及絕緣(yuan)紙(zhi)(zhi)板作為(wei)基本絕緣(yuan)，絕緣(yuan)紙(zhi)(zhi)的(de)主要(yao)成(cheng)分是纖(xian)維(wei)素。絕緣(yuan)紙(zhi)(zhi)分子內含有大(da)量(liang)的(de)無水(shui)右旋糖環(huan)和弱的(de)C-O鍵及糖苷(gan)鍵，熱(re)穩(wen)定(ding)性比(bi)油中(zhong)的碳氫(qing)鍵弱，并能(neng)在(zai)較低(di)的溫(wen)度下重新化合(he)。聚(ju)合(he)物裂解的有效溫度高于105℃聚合物熱解(裂解和(he)碳(tan)化(hua))溫(wen)度(du)高于300℃，生成水(shui)的同(tong)時，生(sheng)成大量的CO和(he)CO2及少(shao)量烴類氣(qi)體和糠醛化合物。

目前在(zai)油浸(jin)式電(dian)力(li)變壓器(qi)中常(chang)用的固體絕(jue)緣有電(dian)話(hua)紙、皺紋紙和絕緣紙板。為了提高絕緣紙(zhi)的(de)耐熱性，國外在(zai)絕緣紙(zhi)改性方(fang)面做了大(da)量研究工作(zuo)，出現了多種改性的(de)耐熱(re)絕緣紙。如將紙漿在有堿性觸媒(mei)的條(tiao)件下使纖維素與氰乙烯(xi)起化學反應(以及對紙進行醋酸(suan)處理，即在紙漿中加入35%左右醋(cu)酸)，可得到耐熱性(xing)大為提高的(de)絕緣(yuan)紙。在普(pu)通的(de)纖維分子中，最容(rong)易老化(hua)的是(shi)第一(yi)羥(qian)基，而(er)在氰化紙中，第一羥基(ji)被氰乙烯(xi)置換了。研究表明(ming)，經氰化(hua)處理的絕緣紙(zhi)，使用溫度可提高20℃，如果(guo)使用(yong)溫度不變，則可延(yan)長使用壽命，并且采用這種紙可減輕變壓(ya)器(qi)的重量(liang)。還有在(zai)紙漿中添加(jia)一系列安定(ding)劑的方法來提高絕緣紙的熱(re)穩(wen)定(ding)性，如用(yong)一種(zhong)或多種(zhong)含氮化合物改性天(tian)然纖(xian)維(wei)提高纖(xian)維(wei)中的(de)含氮量，使天(tian)然纖(xian)維(wei)穿上(shang)一層含氮的“隔熱服"，從而防(fang)止纖維素(su)氧(yang)化降解。

日本還(huan)研制了(le)各種改良(liang)的絕緣紙板。考慮(lv)到絕緣紙和絕緣紙板的(de)介電常數(shu)εz為4～5左右，比變壓(ya)器油(you)的介電(dian)常數εy=2.2高(gao)出一倍以上。在(zai)電場作用下，復合絕緣中分(fen)擔(dan)的場強與(yu)介電常數成反(fan)比，故油中場強比紙板中場強高得(de)多(duo)，而(er)油(you)的絕緣擊穿電壓低于紙(zhi)板，因此(ci)，易在油(you)中發生(sheng)局部放電，劣(lie)化油的品質。為了(le)使變壓器油、紙絕緣的絕緣擊穿電壓得到充分利用，降低紙板中(zhong)的(de)介電常(chang)數，可在木質(zhi)纖(xian)維中摻合適當組分的(de)合成樹脂纖(xian)維制成紙板。目前采用的合(he)成樹脂(zhi)為聚甲烯戊烷(介(jie)電常數為2.12)纖維(wei)與(yu)木質纖維(wei)摻(chan)合成原料制成白(bai)紙(zhi)板，稱(cheng)為PMP紙(zhi)板。PMP紙板中摻合樹脂(zhi)纖維一般在(zai)15%左右，新紙板的(de)介電常數應低(di)于3.5，而其他(ta)電氣、機械(xie)性能均無影響(xiang)。

2、聚合物固體(ti)絕(jue)緣材(cai)料(liao)應用(yong)

2.1聚合物固體(ti)絕(jue)緣材料簡述

聚(ju)合物(wu)是指具有非常(chang)大的(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)量的(de)化(hua)合物(wu)，分(fen)(fen)(fen)子(zi)間由結構單(dan)位或單(dan)體經(jing)由共價鍵連接(jie)在一起。高(gao)聚(ju)物(wu)的(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)比低分(fen)(fen)(fen)子(zi)有機化(hua)合物(wu)的(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)大得多。一般有機化合物(wu)的相對分子(zi)質量不超過1000，而高聚物的相(xiang)對分子質量可高達10⁴～10⁶。由于高聚物的相對分子質(zhi)量很(hen)大，所(suo)以在物(wu)理、化(hua)(hua)學和力(li)學性能上與低分子化(hua)(hua)合物有很大(da)差異(yi)。常用(yong)的(de)6種聚合(he)物是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚對苯(ben)二(er)甲酸乙二(er)酯、聚苯(ben)乙烯和聚碳酸酯。這6種材料(liao)占了聚合物與塑膠材料(liao)98%的比例。聚合(he)物(wu)材料(liao)還沒有在油浸式變壓器中廣泛應用，研究(jiu)分(fen)析表明，以下幾種聚合物有良好的(de)應用前景:

聚四氟乙烯:由(you)四氟乙烯經聚合而成(cheng)的高分子化合物，有優良的化學穩定性，電絕緣性良好，抗老化，能在－180℃～250℃的溫度(du)下長(chang)期工(gong)作，在較寬頻率范圍內的介電常數和(he)介電損耗都很(hen)低，而(er)且(qie)擊穿(chuan)電壓、體積電(dian)阻率和耐電(dian)弧性都較高。不溶(rong)于強酸、強堿和(he)有機溶劑，能耐強氧(yang)化劑的腐蝕。

聚酯薄膜(mo):長(chang)期使用(yong)溫度可達(da)120℃，吸水(shui)率很(hen)低，電(dian)絕緣性能優良，介電常數(shu)在3.3左右，介電損耗很低(di)，電性能(neng)在較寬的頻率(lv)范圍內(nei)比(bi)較穩(wen)定，有較高的絕緣電阻(zu)和擊穿(chuan)電壓，擊穿電壓在130℃時(shi)為100MV/m，其介電(dian)常數為3.0～4.0，介質損耗因(yin)數為0.005%，工作溫(wen)度(du)為－60℃～120℃。

聚(ju)碳酸酯可在－100℃～140℃范圍內使用，吸水率低，在較大的溫度范圍內電性能良好，介(jie)電常(chang)數約為3.1，有較高(gao)的強度和剛(gang)性(xing)，抗沖擊(ji)和耐蠕變(bian)性能(neng)優(you)異(yi)。

2.2聚合物(wu)固體絕(jue)緣材料電氣特性試(shi)驗

變壓器用絕(jue)緣(yuan)材料必須在絕(jue)緣(yuan)電阻、介電常數(shu)和介質損(sun)耗(hao)及擊穿電壓強度等方面滿足(zu)一定的特性，即有(you)較低的介電常數和介質損耗，并(bing)且(qie)材料的介(jie)電常數(shu)和介(jie)質損耗隨著溫度的變化較為穩定。本文就介電(dian)常數、介質損耗(hao)因數和(he)工頻(pin)擊穿電壓(ya)強度研究聚(ju)合物材(cai)料的性能。實驗(yan)材料(liao)為直徑(jing)15mm，厚度(du)0.5mm的(de)聚酯薄膜(mo)、聚碳酸酯和聚四氟乙烯圓形薄片。分別測試材料介(jie)(jie)電常數和介(jie)(jie)質損耗因素結果見圖(tu)1～6所示(shi)。

2.2.1介(jie)電常數與介(jie)質損耗因數測試

(1)聚四氟乙烯(xi)

（2)聚酯薄膜