本课题是国家自然科学基金面上项目“矿用干式变压器Nomex绝缘老化机理研究”(项目编号:51577123)研究的重要内容之一,主要是针对绝缘老化降解过程中相关参数变化规律的研究提出的。根据《煤矿安全规程》规定要求,矿用干式变压器已取代油浸式变压器成为煤矿井下供电系统的关键设备,变压器绝缘结构的状态直接决定着供电系统的安全性和稳定性。Nomex绝缘纸以其优异的电气性能以及机械性能被广泛用于矿用干式变压器绝缘结构中。然而,煤矿井下环境恶劣,变压器绝缘系统长期受到热、电、酸、氧、水分等因素的影响,绝缘纸极易老化致使其电气性能和力学性能下降。其中,水解是绝缘老化的主要形式,故通过探究老化过程中矿用干式变压器Nomex绝缘纸的聚合度及热解特性的变化规律,可以为变压器的状态评估、寿命分析及故障诊断技术奠定理论基础。目前国内外学者在这一领域的研究重点均是针对油浸式变压器绝缘纸进行的,特别是对其降解特性的研究已经建立了比较完善的理论体系。然而,针对矿用干式变压器Nomex绝缘纸的动力学特性研究鲜有报道。本文对Nomex T410进行了加速湿热老化试验,对不同老化状态下绝缘试样的聚合度进行了测量,分析了温度和水分对Nomex绝缘纸聚合度的影响;通过同步热分析仪对试样进行了热重分析和差示热分析,探究了不同老化程度绝缘纸动力学参数的变化规律。具体研究内容如下:设计了Nomex绝缘纸湿热老化试验方案,根据绝缘系统的结构搭建了老化试验平台,结合矿用干式变压器在井下的实际运行情况,制定了湿热老化的技术路线,根据IEC60811标准、国内外研究现状及多次试验确定了Nomex绝缘纸湿热老化试验参数,通过湿热老化试验系统对厚度为0.05mm的Nomex绝缘纸在温度分别为160℃、180℃、200℃和初始水分含量分别为3%、5%和7%的条件下进行了温度和水分联合作用下的加速湿热老化试验。试验结果分析表明,试验方案可行,技术路线合理,老化参数有效。聚合度是目前国内外表征Nomex绝缘纸机械性能的最有利的判据。在保持恒温水浴槽为30℃的条件下利用粘度计测量了不同老化状态下Nomex绝缘纸的特性粘度,进而计算了其聚合度。分析了老化时间、温度和初始水分含量对Nomex绝缘纸老化的影响。研究表明,初始水分含量和温度均会加速Nomex绝缘纸的老化,在水分的作用下,温度对Nomex绝缘纸老化表现的更敏感。通过同步热分析仪在短时间内对Nomex绝缘纸进行升温,测量了不同老化状态下Nomex绝缘纸的TG、DTG及DSC曲线。分析了不同老化状态下绝缘纸热解特征值的变化规律,根据TG曲线计算提取了绝缘纸的热裂解动力学参数,分析了随着老化程度的加深其活化能的变化规律。研究表明,绝缘纸初始分解温度随着老化程度的加深逐渐向低温方向移动,最大反应速率逐渐减小,反应结束后试样残留质量呈现上升趋势。在整个老化过程中,随着聚合度的减小,活化能呈现先增加后减小的趋势。在一定程度上为矿用干式变压器Nomex绝缘纸的状态评估及老化机理研究提供了理论基础。