基于X光衍射的电力变压器用绝缘纸热老化的微观结构研究.pdfVIP

基于x光衍射的电力变压器用绝缘纸热老化的微观结构研究 基于X光衍射的电力变压器用绝缘纸热老化的微观结构研究 唐超 杨丽君 程焕超 梁帅伟 (重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室，重庆400030) 摘要：本文对绝缘纸在热老化过程中微观形貌、纸纤维的 冲反射法等方法，得到了一些有实际应用价值的结 结构以及其超微结构等的变化发展进行研究。通过x光衍 果“”“。尽管如此，目前对变压器用绝缘纸热老化 射分析显示绝缘纸样品的结晶度及晶粒尺寸在老化过程中 过程中微观结构变化的分析研究至今尚未获得应 逐渐减小，但仍保持原有的纤维素晶型和两相共存的微细 有的深度和广度，一些单一的研究手段也不能全面 结构。试验证明．绝缘纸老化的微观结构研究对进一步了 的反映绝缘纸老化的状况。 解绝缘纸纤维老化的发展过程及其老化机理有很好的帮 因此，D／MAX．ⅢC型x光衍射仪，宏微观 助。 分析手段相结合的方法，对变压器用绝缘纸热老化 过程中，绝缘纸微观形貌以及其超微结构等的发展 关键词：绝缘纸、热老化、x光衍射 变化进行研究，其结果为今后的进一步深入研究变 压器绝缘老化提供了参考。 1引言 2试验方法 大型油浸电力变压器内绝缘主要采用的是油 纸绝缘结构，其主要绝缘材料为绝缘油、绝缘纸和 (1)老化样品 纸板等“J。由于在变压器中，绝缘受到的连续电气 本试验采取对绝缘纸进行人工加速热老化的 应力最大为3～4MV／m，因而电场对绝缘材料老化 方式，绝缘纸样品为湖南省第一纸板厂有限公司生 的直接影响较小。在正常运行情况下，电场强度对 产的1．0mm普通绝缘纸板(图1)。 油纸绝缘系统老化过程仅产生轻微的影响“1。因 此，国内外学者采取加速老化的方式对绝缘纸热老 化进行了许多的研究，一是依靠分析油中糠醛、气 相色谱、微水、酸值等参量在老化过程中的变化情 况，反映绝缘纸的老化状况；另外就是直接测量纸 的聚合度、拉伸强度、纸中微水等参数，得到绝缘 纸的老化情况。 近年来，在纤维素微观理论发展和观测设备精 度不断提高的基础上，部分国内外的研究工作者开 始认识到从微观角度深入研究绝缘材料老化的过 程，对分析其老化机理，提高绝缘材料寿命有着重 要的意义。因此，开始进行绝缘材料微观结构的研 图1：(A)初始试品(B)老化四周 究，目前国内外主要有两种研究方式：一是采用原 (c)老化六周 子力显微镜(AFM)及扫描电镜(SEM)等观测 工具，直接观察样品表面形貌变化”4】。二是采用 (2)试验步骤 试品处理流程如图2所示，首先将绝缘纸裁剪 Methods)来对材 光谱分析的方法(Spectroscopic 料的表面区域进行化学分析，比如电化学频谱分析 成180x15mm的纸条；然后将剪好的绝缘纸放入 真空浸油箱中．在温度90℃，气压50Pa的条件下 (ESCA)、X射线光谱分析[8-10|以及傅立叶变换红 干燥48小时，以除去纸中水分：接着在保持真空 外光谱分析(Frm)㈨嘲等等。此外，西安交通 大学谢恒垫教授等在大型发电机主绝缘老化与绝 的状态下，将40℃的热油通入真空罐中，使绝缘 缘内部缺陷的产生发展研究中，采取了热重分析和 纸浸油48小时