我國自然資源蘊藏和區域經濟發展的不均衡性,使超、特高壓輸變電技術成為電力(lì)輸送總趨勢。變壓器是(shì)超、特高壓輸變電係統中的核心設備,其發展(zhǎn)呈現出電壓高、容量大、體積小、質量小等特點,這就對變壓器的內絕緣水平提出更高(gāo)要求。絕緣紙是變壓器中普遍應用的絕緣介質,其絕緣性能的優劣總(zǒng)體上決(jué)定著設備的絕緣水平,並影響其運行可靠性和服役壽命。變壓器在運行過程中,內部絕緣介質在電場作用下容易產(chǎn)生空間電荷,它們的積聚、輸運、消(xiāo)散將(jiāng)使材料內部電場分布畸變,導致絕緣外部電場削弱,絕緣內部局部電場加強,引起材料老化(huà)過(guò)程加速,致使變壓器絕(jué)緣性能劣化。特別是直流電(diàn)力設備(bèi)在進行反極性操作時,因空間(jiān)電荷引起絕緣材料的反極性效應更容(róng)易造成絕緣的損傷(shāng)而(ér)形成事故(gù)。因此,對絕緣介質材料的空間電荷特(tè)性進行研究,有利於理解絕緣材(cái)料內部空間電荷的輸運機(jī)理(lǐ),更加深刻的認識材(cái)料物理化學微觀結(jié)構和電氣(qì)性能之間的關係,以便於改進絕緣材料的絕緣性(xìng)能,並為開發和設計新(xīn)型絕緣材料提供理(lǐ)論依據,這對提升變壓器(qì)的運行可靠性及延長其使用壽命具有實用價值和理論意義。
電聲脈衝法是目前常用的空間電(diàn)荷密度(dù)分布測量方法。它將絕緣(yuán)介質置於恒定的直流電場中,電荷將會沿電場方向在介質體內定向進行注入(rù)、遷移和(hé)積聚,便於直觀的觀測(cè)試(shì)樣體內空間電荷的演變情況。為理解空間電荷對絕緣(yuán)介(jiè)質材料絕緣性能的影響機製,國內外(wài)學者開展(zhǎn)了大量的研究工作,研究對象多以電力電纜(lǎn)絕緣用聚乙烯為主,分別考察了空間電荷對電樹與水樹、絕緣老化與擊穿、空間電(diàn)荷(hé)包、微(wēi)觀形態與改性(xìng)等(děng)現象的影響(xiǎng),從場(chǎng)強、電壓極性、溫度、結晶形(xíng)態、起始閾值等角度,討論了空間電荷在絕緣材料內的(de)注入、積聚與(yǔ)消散特性,提(tí)出了多種納米添加劑材(cái)料改性方案,對(duì)理解空間電荷影響絕緣性能的作用機製提供了理論支撐。但目前針對變壓器(qì)絕緣紙空間電荷特性的深入研究較少,有(yǒu)學者對天然纖維絕緣紙(zhǐ)的空間電荷(hé)特性進行了初步探索,研究了天然纖(xiān)維絕緣紙中空間電荷(hé)的注入閾值和分布特性,而對以Nomex絕緣紙為代表的合成纖維絕緣(yuán)紙的空間電荷特性研究還鮮見報道。
目前,合(hé)成纖維(wéi)絕緣紙正(zhèng)被推廣應用於各種新型變壓器的絕緣係統中(zhōng)。研究表明,其良好的熱穩定(dìng)性能和電氣性能,使其在<200°C下變壓器運行環境中能確保介電常數(shù)、介質損耗角、機械(xiè)強度受溫度影響較小,從而具有比傳統(tǒng)植物纖維絕緣紙更加優(yōu)良的絕緣強度和(hé)絕緣可靠性,以實現提高變壓器的絕緣水平。此外,其優異(yì)的機械性能和抗潮性,可降低溫(wēn)度和(hé)水分對材料絕緣性能的劣化,為延長變(biàn)壓器使用壽命提供可能性。由於合成纖維絕緣紙具有比植物纖維絕(jué)緣紙更(gèng)好的電氣、機械和化學性能,其應用研究已引起了(le)學者的關注。