礦用干式變壓器Nomex絕緣老化機(jī)理研究

礦用干式變壓器作為煤礦井下供電系統(tǒng)的動(dòng)力中心，其工作可靠性直接關(guān)系到整個(gè)井下的供電安全。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)煤炭需求量的增加和煤炭生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，礦用干式變壓器容量、電壓等級(jí)和供電距離不斷增大，其故障發(fā)生率也大幅上升。在礦井干式變壓器故障中，因絕緣薄弱處的老化和失效造成的絕緣故障占很大比重。本項(xiàng)目重點(diǎn)針對(duì)電-熱-水分多應(yīng)力下礦用干式變壓器Nomex絕緣紙的老化和故障機(jī)理進(jìn)行研究，搭建了多因子聯(lián)合老化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，獲得了Nomex絕緣紙微觀形貌、聚合度、熱穩(wěn)定性、空間電荷分布、介電特性以及放電特性的演化規(guī)律，利用多個(gè)特征量表征Nomex絕緣紙老化程度；研究了老化因子（水分、溫度、電壓）對(duì)Nomex老化的影響規(guī)律，據(jù)此建立了聚合度-絕緣壽命的數(shù)學(xué)模型，可用于Nomex絕緣紙多因子老化壽命評(píng)估。對(duì)比分析不同初始水分含量下Nomex絕緣紙頻域介電特性的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)提升水分含量能夠顯著提高Nomex絕緣紙的水解速率，絕緣紙的復(fù)介電常數(shù)實(shí)部與介質(zhì)損耗因數(shù)均出現(xiàn)下降現(xiàn)象。分析了電壓、溫度和水分對(duì)絕緣紙聚合度的影響，發(fā)現(xiàn)水分、電壓和溫度均會(huì)加速Nomex絕緣紙的老化，在水分的作用下，溫度對(duì)Nomex絕緣紙老化更敏感。通過(guò)熱分析試驗(yàn)探究了不同老化程度絕緣紙動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在整個(gè)老化過(guò)程中，隨著聚合度的減小，熱焓值與聚合度成指數(shù)關(guān)系，故可考慮將熱焓值作為評(píng)判變壓器Nomex絕緣紙老化的參量。對(duì)不同老化程度下的典型放電進(jìn)行研究，獲得了老化周期、老化因子及環(huán)境對(duì)局部放電特征參量的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)放電參量與老化狀態(tài)密切相關(guān)，為Nomex絕緣紙老化評(píng)估提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)不同老化周期Nomex絕緣紙?jiān)嚇舆M(jìn)行空間電荷測(cè)試，并提取老化特征量，發(fā)現(xiàn)陷阱能級(jí)密度和深度變化可以用作判斷Nomex絕緣老化程度的依據(jù)。本項(xiàng)目研究成果為礦用隔爆型干式變壓器絕緣狀態(tài)評(píng)估、壽命評(píng)估和故障診斷等建立了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 2100433B

礦用干式變壓器絕緣老化是其主要故障形式，也是導(dǎo)致煤礦重大安全事故的主要原因之一。引起變壓器絕緣老化的原因很多，其中礦井特殊環(huán)境是造成其絕緣老化的關(guān)鍵因素。因此研究Nomex絕緣的老化機(jī)理對(duì)防止礦井火災(zāi)和瓦斯爆炸事故的發(fā)生具有重要意義。由于礦井環(huán)境特殊，關(guān)于礦用干式變壓器絕緣老化機(jī)理的研究在國(guó)內(nèi)外一直少有人問(wèn)津。本項(xiàng)目通過(guò)建立能夠模擬礦井環(huán)境條件的多應(yīng)力因子老化試驗(yàn)系統(tǒng)，確定應(yīng)力因子強(qiáng)度和老化策略，重點(diǎn)研究礦用干式變壓器Nomex絕緣在電、熱、機(jī)械及環(huán)境等應(yīng)力聯(lián)合作用下的老化機(jī)理，探索老化過(guò)程中絕緣理化特性與其絕緣電氣性能、機(jī)械性能的內(nèi)在關(guān)系；從微觀角度出發(fā)，結(jié)合高分子理論從本質(zhì)上揭示Nomex絕緣的劣化過(guò)程和分解機(jī)理；通過(guò)建立Nomex紙分解動(dòng)力學(xué)模型，分析其分解速率與應(yīng)力因子的相關(guān)性，并確定應(yīng)力因子強(qiáng)度與Nomex絕緣老化速度之間的量化關(guān)系，為干式變壓器Nomex絕緣改性研究提供理論依據(jù)

杜邦NOMEX芳香聚酰胺紙

凡是需要電氣絕緣的地方，通常就能見(jiàn)到NOMEX芳香族聚酰胺產(chǎn)品，它具有獨(dú)特而恰當(dāng)?shù)男阅芷胶?，多年?lái)，被廣泛用于變壓器，電機(jī)，發(fā)電機(jī)以及其它電氣設(shè)備以提高電氣絕緣的可靠性。

獨(dú)特的性能組合使NOMEX ；產(chǎn)品具有優(yōu)良的特性 :NOMEX?；是一種合成的芳香族酰胺聚合物，具有以下優(yōu)良的特性：

• 絕緣性

固有的介電強(qiáng)度

經(jīng)過(guò)壓光處理的NOMEX；產(chǎn)品能耐18～40KV/mm的短時(shí)電壓場(chǎng)強(qiáng)，無(wú)需用清漆及樹(shù)脂作進(jìn)一步的處理；

由于NOMEX?；產(chǎn)品具有低的介電常數(shù)，因而使得絕緣和冷卻介質(zhì)間的電場(chǎng)分布更為均勻；

• 機(jī)械韌性

壓光后的NOMEX?；產(chǎn)品強(qiáng)度非常高，且彈性，抗撕裂性及耐磨蝕性都良好，較薄的產(chǎn)品則具有柔韌性；

• 熱穩(wěn)定性

NOMEX?；產(chǎn)品具有UL材料溫度等級(jí)220°C的認(rèn)可，代表即使連續(xù)置于220°C下能保持有效性能10年以上；

• 兼容性

NOMEX?；基本不受大多數(shù)溶劑的影響，而且非常耐酸，堿腐蝕，它亦與所有的清漆，粘合劑，變壓器液體，潤(rùn)滑油以及冷涷劑兼容。另外，NOMEX；亦不會(huì)被昆蟲(chóng)，真菌及霉菌所破壞；

• 低溫性能

在氮的沸點(diǎn)（77K）下，NOMEX；T410型絕緣紙及NOMEX?；993，994型層壓板的抗拉伸強(qiáng)度都超過(guò)室溫下的強(qiáng)度值；

• 潮濕不敏感

NOMEX?；產(chǎn)品在相度濕95%時(shí)，其介電強(qiáng)度是完全干燥狀態(tài)下的90%，同時(shí)，很多機(jī)械性能實(shí)際上有所改善；

• 耐輻射

即使是電離射的強(qiáng)度達(dá)800兆拉德（8兆戈瑞），NOMEX?；產(chǎn)品亦基本上不受影響，而且經(jīng)8次此種劑量的輻射后仍保持其有機(jī)械及電氣性能；

• 無(wú)毒/耐燃

NOMEX?；產(chǎn)品不會(huì)對(duì)人或動(dòng)物產(chǎn)生任何已知的毒性反應(yīng)。NOMEX?；產(chǎn)品在空氣中不熔化，不助燃。而且在220°C時(shí)其限氧指數(shù)（LOI）大于20.8（一般空的燃燒臨界值），因此其不會(huì)燃燒。NOMEX?；產(chǎn)品符合UL94V-0規(guī)定的耐燃要求；

增強(qiáng)變壓器功能　提高電機(jī)壽命與可靠性

NOMEX；產(chǎn)品在各類(lèi)變壓器（包括敞開(kāi)通風(fēng)干式，鑄造線圈式和充液式）中可以有多種應(yīng)用：導(dǎo)線繞扎、層隔絕緣、分段與箱體絕緣、繞圈端部填料、隔板與隔棒等。在敞開(kāi)通風(fēng)干式（OVDT）變壓器中，NOMEX?；產(chǎn)品可以大大完善這類(lèi)變壓器的設(shè)計(jì)，減少電損耗，提高備用能力，增加安全性與可靠性，并減少導(dǎo)體和鐵芯用鋼量，從而縮小尺寸，降低成本。干式變壓器的一大優(yōu)點(diǎn)是可以放置在建筑物內(nèi)。

NOMEX?；產(chǎn)品亦可以改善充液式變壓器的性能，減少檢修次數(shù)。NOMEX?；產(chǎn)品的通用性與單一性，可以幫助降低庫(kù)存與成本。

NOMEX?；產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)中，用于槽楔絕緣、相絕緣、端部層壓板等。令各類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備（交、直流電機(jī)，無(wú)規(guī)線圈和模線繞圈，以至大型汽輪發(fā)電機(jī)）隔熱性更好、機(jī)械性更佳、安全性更高、使用壽命更長(zhǎng)。

凡是需要電氣絕緣的地方，通常就能見(jiàn)到NOMEX芳香族聚酰胺產(chǎn)品，它具有獨(dú)特而恰當(dāng)?shù)男阅芷胶?，多年?lái)，被廣泛用于變壓器，電機(jī)，發(fā)電機(jī)以及其它電氣設(shè)備以提高電氣絕緣的可靠性。

絕緣紙主要特點(diǎn)

獨(dú)特的性能組合使NOMEX ；產(chǎn)品具有優(yōu)良的特性 :

NOMEX?；是一種合成的芳香族酰胺聚合物，具有以下優(yōu)良的特性：

1、固有的介電強(qiáng)度

經(jīng)過(guò)壓光處理的NOMEX；產(chǎn)品能耐18～40KV/mm的短時(shí)電壓場(chǎng)強(qiáng)，無(wú)需用清漆及樹(shù)脂作進(jìn)一步的處理；

由于NOMEX?；產(chǎn)品具有低的介電常數(shù)，因而使得絕緣和冷卻介質(zhì)間的電場(chǎng)分布更為均勻；

2、機(jī)械韌性

壓光后的NOMEX?；產(chǎn)品強(qiáng)度非常高，且彈性，抗撕裂性及耐磨蝕性都良好，較薄的產(chǎn)品則具有柔韌性；

3、熱穩(wěn)定性

NOMEX?；產(chǎn)品具有UL材料溫度等級(jí)220°C的認(rèn)可，代表即使連續(xù)置于220°C下能保持有效性能10年以上；

4、化學(xué)兼容性

NOMEX?；基本不受大多數(shù)溶劑的影響，而且非常耐酸，堿腐蝕，它亦與所有的清漆，粘合劑，變壓器液體，潤(rùn)滑油以及冷涷劑兼容。另外，NOMEX；亦不會(huì)被昆蟲(chóng)，真菌及霉菌所破壞；

5、低溫性能

在氮的沸點(diǎn)（77K）下，NOMEX；T410型絕緣紙及NOMEX?；993，994型層壓板的抗拉伸強(qiáng)度都超過(guò)室溫下的強(qiáng)度值；

6。　對(duì)潮濕不敏感

NOMEX?；產(chǎn)品在相度濕95%時(shí)，其介電強(qiáng)度是完全干燥狀態(tài)下的90%，同時(shí)，很多機(jī)械性能實(shí)際上有所改善；

7、耐輻射

即使是電離射的強(qiáng)度達(dá)800兆拉德（8兆戈瑞），NOMEX?；產(chǎn)品亦基本上不受影響，而且經(jīng)8次此種劑量的輻射后仍保持其有機(jī)械及電氣性能；

8、無(wú)毒/耐燃

NOMEX?；產(chǎn)品不會(huì)對(duì)人或動(dòng)物產(chǎn)生任何已知的毒性反應(yīng)。NOMEX?；產(chǎn)品在空氣中不熔化，不助燃。而且在220°C時(shí)其限氧指數(shù)（LOI）大于20.8（一般空的燃燒臨界值），因此其不會(huì)燃燒。NOMEX?；產(chǎn)品符合UL94V-0規(guī)定的耐燃要求；

增強(qiáng)變壓器功能　提高電機(jī)壽命與可靠性

絕緣紙應(yīng)用范圍

NOMEX；產(chǎn)品在各類(lèi)變壓器（包括敞開(kāi)通風(fēng)干式，鑄造線圈式和充液式）中可以有多種應(yīng)用：導(dǎo)線繞扎、層隔絕緣、分段與箱體絕緣、繞圈端部填料、隔板與隔棒等。在敞開(kāi)通風(fēng)干式（OVDT）變壓器中，NOMEX?；產(chǎn)品可以大大完善這類(lèi)變壓器的設(shè)計(jì)，減少電損耗，提高備用能力，增加安全性與可靠性，并減少導(dǎo)體和鐵芯用鋼量，從而縮小尺寸，降低成本。干式變壓器的一大優(yōu)點(diǎn)是可以放置在建筑物內(nèi)。

NOMEX?；產(chǎn)品亦可以改善充液式變壓器的性能，減少檢修次數(shù)。NOMEX?；產(chǎn)品的通用性與單一性，可以幫助降低庫(kù)存與成本。

NOMEX?；產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)中，用于槽楔絕緣、相絕緣、端部層壓板等。令各類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)（交、直流電機(jī)，無(wú)規(guī)線圈和模線繞圈，以至大型汽輪發(fā)電機(jī)）隔熱性更好、機(jī)械性更佳、安全性更高、使用壽命更長(zhǎng)。