關于固體絕緣材料熱老化電氣特性的分析

陳井玉

（河北太乙機電安裝工程有限公司，河北 石家莊 050000）

由于絕緣紙大多天然纖維為生產原料，在高溫環境下絕緣紙高分子鏈容易發生裂變，降低絕緣材料自身的硬度和聚合度，從而加快變壓器的絕緣老化速度，縮短變壓器的使用壽命。為有效提升變壓器中絕緣紙的耐高溫性能，可通過對固體絕緣材料熱老化電氣特性的研究，對其使用性能進行不斷的改良和優化。

1 固體絕緣材料熱老化電氣特性的測試

擊穿場強是表征絕緣材料自身耐電強度的標準電氣參數，在對變壓器中絕緣材料熱老化特性進行測試的過程中，由于絕緣材料自身介電常數的改變會對絕緣電場的分布造成較大的影響，還會進一步導致高低壓繞組對匝間電容與對地電容兩者出現不同程度的變化，從而對繞組波的過程產生不利的影響效果。這種情況下，就油浸式變壓器絕緣紙的熱老化電氣特性而言，為有效提高變壓器固體絕緣材料的耐高溫性能，需對變壓器固體絕緣材料的介質損耗提高重視，一旦絕緣材料出現較大的介質損耗，則很容易導致變壓器局部出現高溫現象，嚴重時會擊穿材料，影響變壓器的使用壽命。對此，想要進一步明確固體絕緣材料熱老化電氣特性，可通過對材料熱老化之前和熱老化之后相關介質損耗、介電常數以及擊穿場強等一系列參數的對比進行科學分析。

2 固體絕緣材料熱老化電氣特性測試結果的分析

2.1 聚碳酸酯測試結果分析

通過對各個熱老化階段聚碳酸酯介質損耗因數以及介電常數與溫度變化之間關系的分析來看，熱老化之后的聚碳酸酯與熱老化之前的聚碳酸酯相比，其介電常數的變化程度相對較小。在溫度相對較低的熱老化測試范圍內，如果增加固體絕緣材料的熱老化時間，聚碳酸酯的介電常數會呈現先變小、后變大的現象；如果在溫度相對較高的熱老化測試范圍內，增加固體絕緣材料的熱老化時間，則熱老化之后的絕緣材料的介電常數與之前相比整體變化不大。此外，在對絕緣材料進行熱老化的初期以及沒有熱老化的時期，絕緣材料的階段常數通常會隨著溫度的提升而逐漸出現較大的變化，一段時間之后會逐漸變小。

2.2 聚酯薄膜測試結果分析

利用聚脂薄膜相對介電常數以及介質損耗因數變化情況，對固體絕緣材料的熱老化電氣特性展開測試時，主要是通過對常溫狀態下聚脂薄膜相對介電常數基于老化時間的改變，以及在各個熱老化時期中聚脂薄膜自身介質損耗因數基于溫度變化的分析，以此來對固體絕緣材料的熱老化電氣特性進行明確。在實際的固體絕緣材料熱老化特性測試過程中，為了更好地觀察聚脂薄膜的相關測試結果，需將測試溫度控制在20～130℃。在室溫下聚脂薄膜熱老化初期的介電常數，會隨著熱老化時間的延長而不斷變大，并在240h之后達到最大數值，在此之后的熱老化時間中，聚脂薄膜的介電常數數值會逐漸變小。

2.3 聚苯硫醚測試結果分析

在測試溫度相對較低的情況下，處于熱老化初期聚苯硫醚的介電常數會隨著熱老化時間的延長而不斷增大，然而基于進化的老化，會進一步降低聚苯硫醚的介電常數增加幅度；在測試溫度相對較高的情況下，聚苯硫醚介電常數會隨著溫度的變化而逐漸變大，并且斜率的變化規律會呈現出先變大、后變小的趨勢。在之后的熱老化時期中，聚苯硫醚的介質損耗先是在高溫區測試范圍內出現最大值逐漸降低的現象，在經過向高溫區移動20℃之后，聚苯硫醚自身的介質損耗因數變化逐漸平緩。

3 總結

綜上所述，在未進行熱老化測試之前，變壓器絕緣紙的相對介電常數及介質損耗因數，會隨溫度的不斷上升而逐漸變大，其中聚苯硫醚與聚脂薄膜的相對介質損耗在低溫環境下變化不大，在溫度超過90℃時聚碳酸酯的相對介電常數與介質損耗因數變化相對較小。而經過熱老化之后，聚酯薄膜與聚苯硫醚的相對介電常數以及介質損耗因數與未老化之前相似，聚碳酸酯介質損耗因數所有下降。