【摘 要】
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绝缘纸是决定变压器寿命的重要结构,在长期运行过程中会不断发生老化,老化不仅导致停电事故,还可能引发爆炸从而引起变压器油泄漏等污染。同时,过早更换变压器也会引起资源浪费。针对老化程度判断问题,本文通过实验室模拟绝缘纸的热老化过程,研究了其中典型特征产物的检测技术与生成规律,并建立了绝缘纸老化预测模型。本文主要内容及研究结论包括如下:（1）通过设计变压器绝缘纸热老化模拟装置,研究了绝缘纸热老化过程中纤
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绝缘纸是决定变压器寿命的重要结构,在长期运行过程中会不断发生老化,老化不仅导致停电事故,还可能引发爆炸从而引起变压器油泄漏等污染。同时,过早更换变压器也会引起资源浪费。针对老化程度判断问题,本文通过实验室模拟绝缘纸的热老化过程,研究了其中典型特征产物的检测技术与生成规律,并建立了绝缘纸老化预测模型。本文主要内容及研究结论包括如下:（1）通过设计变压器绝缘纸热老化模拟装置,研究了绝缘纸热老化过程中纤维素表面微观形貌的变化过程,以及老化产物的官能团类型。研究表明,在热老化过程中,纤维素表面由致密光滑到粗糙扭曲,并逐渐产生明显孔隙,有细小纤维不断脱离,同时,产生大量极性官能团。（2）本文提出采用甲醇、总糖、5-羟甲基糠醛浓度等新型特征量作为绝缘纸老化程度的新判据,并对检测技术进行了较为深入的研究。·探究了HPLC法对糠醛及5-羟甲基糠醛的检测;·以乙腈作为萃取剂、采用GC-MS检测甲醇,最低检出浓度可达10μg/L;·采用全光谱检测技术结合偏最小二乘法（PLS）优化分光光度法,提出了光谱法检测总糖的新技术,标曲拟合优度可达0.99;此外,本文根据实际应用中对糠醛及甲醇现场检测的需求,研究了糠醛及甲醇的快速检测技术。·利用苯胺显色法结合分光光度法检测糠醛,可直接在变压器油中进行,避免了国家标准中前处理的复杂步骤及对实验造成的误差。·研究了光谱法检测变压器油中甲醇的新技术;此外,研究了固相萃取-顶空前处理技术,可直接加热使甲醇解吸并进样,避免了洗脱剂对实验的干扰,最低检测浓度均可达10μg/L。（3）通过实验室模拟油浸绝缘纸的热老化过程,分析了不同温度下绝缘纸聚合度随老化时间变化的规律,并研究了绝缘纸热老化二阶动力学模型。此外,研究了β-1-4糖苷键的断裂速率,其随老化时间呈指数下降。（4）研究了老化特征产物的生成规律,实验表明:随着老化时间增加,聚合度下降,各老化特征产物浓度均上升;温度越高,老化特征产物生成速率越快。其中,甲醇和聚合度之间存在线性关系,5-羟甲基糠醛与聚合度之间存在分段的线性关系,糠醛和总糖则与聚合度存在对数关系。（5）建立了基于各老化特征产物的绝缘纸老化程度预测模型,并根据对模型的验证,分析了其适用范围及优缺点。此外,建立了适用于各温度的聚合度预测模型,并计算了绝缘纸降解的表观活化能Ea=73.6 k J/mol。多种预测模型配合,能更好地预测绝缘纸的老化程度,避免停电及泄漏等污染、减少资源浪费,是未来老化诊断的研究趋势。
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