聚合物绝缘材料油中热老化特性分析
变压器油中糠醛含量测试与分析
为简便易行的外标法定量方案 ， 其关键在于平衡试验。 由系列萃取平衡试验得 知： （ １ ） 采用纯糠醛作为萃取液效果最佳 ； （ ２ ） 油和 甲醇的比例为ｌ Ｏ ： １ 最合适 ， （ ３ ） 糠 醛在 甲醇中 的含量 随时 间增 长而增 加 ， 在１ ． ５ ｍｉ ｎ 后就 可达 到平 衡。 本方法 将 萃
取 时 间定 在２ ｍ血。 ２ ２流 动 相的选 择
来， 综合判断变压器的健康状况 ， 就能使我们的分析更细化 、 更深入 ， 进一步提 高判 断结 果 的准确 性和 可靠 性 。
３ ． ４ 关于 注意 值 的质疑
Ⅸ 电力 设备 预 防性 试验规 程 》 （ Ｄ Ｌ ／ Ｔ ５ ９ ６—１ ９ ９ ６ ） 关于糠 醛含 量是 这样 描述 的： （ １ ） 含 量超 过表 ３ 值时， —般为 非正 常老化 ， 需要 跟 踪检测 ， （ ２ ） 跟踪检 测 时， 应 注 பைடு நூலகம்增 长率 ， （ ３ ） Ｎ 试值 大－ Ｔ４ ｍｇ ／ ｌ ｆ ￣， 认为 绝缘 老化 已比较严 重 。 因此 ， 需 要我 们 不断 积累 数据 ， 为 新标 准 制定提 供 第一 手 的资料 。
［ 摘 要］ 变压器油中糠醛浓度是测试绝缘纸是否老化 以及老化程度的指标。 本文分析 了液相色谱对绝缘油糠醛分析方法的依据 ， 建立了分析方法和框架。 通 过 数据 分析 表 明 ， 在测 试 绝缘纸 是 否老 化 以及老 化程 度 中测 试糠 醛具 有 重要 的意 义 。 ［ 关键 词］ 糠 醛 绝缘 纸 老化 色谱 仪 中图 分类 号 ： Ｔ Ｋ０ ３ ２ 文 献 标识码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ２ ２ － ０ ０ ４ ３ － ０ １
聚合物(polymer)的基础知识
聚合物(polymer)的基础知识聚合物(polymer)，又可称为高分子或巨分子(macromolecules)，也是一般所俗称的[塑料](plastics)或树脂(resin)。
聚合物是由许多较小而结构简单的小分子(monomer)，藉共价键来组合而成的。
聚合物的种类繁多，一般若是以对热之变化来分类，它可以分为两大类︰一、热固性塑料(Thermoset plastics)︰指的是加热后，会使分子构造结合成网状型态，一但结合成网状聚合体，即使再加热也不会软化，显示出所谓的[非可逆变化]，是分子构造发生变化(化学变化)所致。
二、热塑性塑料(Thermo plastics)︰指加热后会熔化，可流动至模具冷却后成型，再加热后又会熔化的塑料，即可运用加热及冷却，使其产生[可逆变化](液态←→固态)，是所谓的物理变化。
热塑性塑料又可再区分为泛用塑料、泛用工程塑料、高性能工程塑料等三类。
PE属于结晶性的聚合体，结晶对塑料的影响：1.主要是尺寸不能固定，用射出成型的较少，很难做精密零件。
PP有二次结晶的问题食用塑料必须加入抗氧化剂，因氧气透过材质影响产品品质，所以用防腐剂抗氧化。
高压阀压出来的是低密度乙烯，低压阀压出来的是高密度乙烯。
MPS+PC+PBT做汽车保险杠结构式： -[-CH2-CH2-]-n英文名称:Polyethylene比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收缩率:1.5-3.6% 成型温度：140-220℃聚乙烯是最结构简单的高分子。
它是由重复的–CH2–单元连接而成的。
聚乙烯是通过乙烯（CH2=CH2 ）的加成聚合而成的。
聚乙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的，但是在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。
鉴别：用牙咬，无异味，软；用火烧，味同蜡烛。
PE特性聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，绝缘性好，密封性较好，透明，软，不耐高温。
具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，盛装物不变色，化学药剂很难清洗。
第9章 聚合物的降解与老化
不稳定]
（2） PVC的分子量大小对其热稳定性也有一定影响。 [在PVC热加工时，要加入百分之几的酸吸收剂，以提 高其热稳定性]
2）机械降解
聚合物塑炼、熔融挤出，以及高分子溶 液受强烈搅拌或超声波作用时，都有可能使 大分子链断裂而降解。
聚合物机械降解时，分子量随时间的 延长而降低，如下图。
什么是无规断链? 聚合物受热时主链发生随机断裂，分子量迅速下 降，但单体收率很低，这类热解反应即为无规断链。
无轨断链的示例： 例如聚乙烯，断链后形成的自由基活性较高，
分子中又含有许多活泼的仲氢原子，易发生链转移
反应及双基歧化终止，因此单体收率很低。
聚乙烯无规断链反应简示：
CH 2 CH 2
CH2CH2CH H
聚合物老化和防老化
关于防老化的几点问题：
各种聚合物由于化学组成和结构不同，所受环境影
响各不相同，应区别对待。
聚合物材料的结构特点和适应环境能力的差异，在
使用时要合理选择。但不管用于何处，一般都应采取
防老化措施和添加各种助剂。
防老化助剂有热稳定剂、抗氧化剂、紫外光吸收剂
和屏蔽剂、防霉剂和杀菌剂等。
CH 2=CH
（3） 取代基脱除 PVC、PAN、PVAc及PVF等受热时可发生
取代基脱除反应。因而在热失重曲线上，后期
往往出现平台。
PVC在100~120℃即开始脱HCl，在200℃
脱HC1速度很快，因而加工时（180~200℃）往 往出现聚合物色泽变深、强度降低等现象。总 反应可简示如下：
PVC取代基脱除反应
聚苯乙烯的特性粘数与研磨时间的关系 ×-20℃； ○-40℃； · -60℃
热改性绝缘纸在矿物绝缘油中的热老化特性研究
热改性绝缘纸在矿物绝缘油中的热老化特性研究贾豫【期刊名称】《《合成材料老化与应用》》【年(卷),期】2019(048)006【总页数】5页(P31-34,113)【关键词】热改性绝缘纸; 热老化特性; 矿物绝缘油【作者】贾豫【作者单位】郑州航空港兴港电力有限公司河南郑州451162【正文语种】中文【中图分类】TQ31; TQ35电力变压器是输变电系统中的关键设备，目前世界范围内的绝大多数电力变压器均为油浸式变压器，该种变压器采用矿物绝缘油与绝缘纸作为其绝缘介质，绝缘油同时兼具散热介质[1-3]。
绝缘纸的主要成分是高分子聚合物纤维素，并含有少量的半纤维素及木质素，而矿物绝缘油是石油分馏加工的产物，是各种烃类组成的混合物。
在热应力下，绝缘纸与绝缘油逐渐老化，导致绝缘材料的功能退化，最终影响变压器的运行可靠性与寿命。
由于劣化的绝缘油可以更换，因此其并不是影响变压器运行寿命的主要因素；而绝缘纸的老化具有不可逆性且绝缘纸老化后不可更换，因此其寿命决定了变压器的整体寿命[4-6]。
随着经济的发展和用电负荷需求的增长，电力变压器经常出现过负荷的情况，这些超过设计过载能力的负荷会造成局部过热，进而造成变压器绕组绝缘纸的加速老化，严重时会导致电网事故[7-9]。
牛皮绝缘纸长期作为变压器的固体绝缘发挥了重要作用，但其不能满足耐受更严苛热应力的使用要求，因此出现了多种其他形式的耐高温绝缘纸[10]。
热改性绝缘纸是上述耐高温绝缘纸中常见的品种，由于其相对于牛皮绝缘纸具有更高的热稳定性，目前已在变压器中得到了一定范围的应用[11-13]。
热改性绝缘纸通常是在常规绝缘纸中加入抗热老化添加剂而制成，它可以更有效地耐受热应力，呈现出更小的老化速率，从而延长变压器的运行寿命。
然而，针对热改性绝缘纸的热老化特性尚缺乏足够的试验研究，尚不完全清楚热改性绝缘纸在热应力下的老化特点，这也给含有热改性绝缘纸的变压器运维带来了一定的挑战。
因此，研究热改性绝缘纸的热老化特性具有重要的科学价值与工程意义。
高分子材料的抗老化措施分析
高分子材料的抗老化措施分析摘要：高分子材料具有性能优异的特点，市场占有率也逐步提高，应用范围也很广，很多领域都有使用。
然而，由于光照、湿度和温度等外部因素的影响，高分子材料的物理特性和结构容易产生变化，导致老化。
为了进一步提升高分子材料的抗老化效果，必须充分了解影响老化的因素，分析老化机理和老化过程，从而提升高分子材料的高性能，推广高分子材料的应用，提升行业水平。
关键字：高分子材料；老化；预防措施1高分子材料1.1.高分子材料的概念高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基础，再加入其他添加剂而最终形成的一种材料。
高分子材料有着非常广泛的应用范围，无论是生产日常用品还是生产高科技产品，高分子材料都发挥了作用。
因此，材料领域的发展过程中，高分子材料是最快的。
使用高分子材料过程中，会因为外界环境和化学介质的综合作用，而改变了高分子材料的化学结构，最终产生了物理结构的变化，如材料变硬、变脆、发粘、变色等等。
这些都是高分子材料的老化，而老化的实质就是物理化学性质发生了变化。
1.1.高分子材料的优势按照材料的来源分类，高分子材料可以分为天然高分子材料和合成高分子材料。
天然高分子材料，如天然纤维和天然橡胶等，是可以直接从自然界获得并使用的高分子材料。
合成高分子材料是一种合成聚合物，种类更为广泛，可分为合成橡胶、合成纤维和塑料。
天然高分子材料或合成高分子材料两者都具有其他材料所不具备的稳定分子量的优点。
高分子材料具有许多其他材料无法代替的优点，比如：材料质量轻，实用且方便运输；强度高，高强度高分子材料的强度比钢的强度更高，是一种强度高、重量轻的材料；导热系数低，绝缘效果理想；化学稳定性和耐腐蚀性高，一般的酸、碱、盐或油脂都无法腐蚀材料；韧性、拉伸性好；具有良好的电气绝缘性；耐磨性极佳，一些高分子材料在摩擦时具有很强的耐磨性。
2引起高分子材料老化的因素在实际生产生活中，引起高分子材料老化的因素有很多。
2.1从物理的角度来讲辐射、光照、电、温度过高、外力等因素都会使高分子材料出现老化，光照和辐射会引起高分子材料的分子结构发生改变，温度和热度的升高都容易加重高分子材料散热的难度，促使高分子材料出现老化现象。
220_kV_电缆XLPE_绝缘材料热氧老化性能对比
料特 性 缺 乏 系 统 研 究 [10] 。 若 以 运 行 经 验 丰 富 的
220 kV 进口料为参照,通过深入比较国产与进口料
电缆绝缘料市场主要被陶氏和北欧化工两家公司占
料耐老化性能,还能进一步获知材料差距,推动材料
国内高压电缆工程建设。 因此,高压电缆绝缘材料
工程实际意义。
缘电缆具有质量轻、性能好和便于维护等优点,从
rate. And regardless of the degree of aging, the domestic material obviously maintains its advantages in electrical strength.
Keywords:crosslinked polyethylene; cable insulation; thermal-oxidative aging; breakdown strength; electrical tree; mechanical property
(1. 南方电网科学研究院有限责任公司,广东 广州 510663; 2. 深圳供电局有限公司,广东 深圳 518000)
摘 要:以进口同级材料为对比,对国产 220 kV 交联聚乙烯( XLPE) 交流电缆绝缘料开展不同温度
下的热氧老化实验,采用红外光谱、差示扫描量热法、凝胶含量、机械性能、电气性能等测试对材料
Abstract:With the imported material of the same voltage level as a reference, thermal-oxidative aging
tests were done at different temperatures for domestically produced 220 kV crosslinked polyethylene
恒定湿热试验标准绝缘测试
恒定湿热试验标准绝缘测试恒定湿热试验是一种用来评估材料抗湿热老化性能的试验方法，常用于绝缘材料的耐久性评估。
该试验会将绝缘材料暴露在高温高湿的环境下，以模拟实际使用过程中的恶劣条件，评估材料在湿热环境下的性能稳定性。
以下是一些常用的恒定湿热试验标准和参考内容。
1. GB/T 3512-2019《塑料绝缘和护套材料湿热老化试验方法》该标准适用于塑料绝缘和护套材料在恒定的湿热条件下进行老化试验。
标准规定了试验样品的准备、试验条件、试验周期以及试验结果评估等内容。
2. IEC 60811-504:2012《电线电缆试验方法第504-4-41节：聚合物绝缘和护套材料湿热老化试验方法-加速试验》该国际标准适用于电线电缆用聚合物绝缘和护套材料的湿热老化试验。
标准规定了试验样品的准备、试验条件、试验周期以及试验结果评估等内容。
3. ASTM D618-18《Standard Practice for Conditioning Plasticsfor Testing》该ASTM国际标准规定了塑料材料在试验前的条件调整方法。
其中包括了湿热条件下的试验，以保证试验前样品的湿度和温度稳定。
4. BS EN ISO 105-A01：2016《Textiles - Tests for colour fastness Part A01: General principles of testing》该标准规定了织物颜色的耐久性试验方法，包括湿热老化。
虽然不直接适用于绝缘材料，但其中的湿热老化试验原理和方法，可以作为参考应用于绝缘材料的湿热老化试验中。
5. 《绝缘材料及绝缘制品指定试验方法第10部分：恒定温度试验》（GB 31242.10-2014）该标准规定了绝缘材料的恒定温度试验方法，其中包括湿热试验。
标准涉及试样的制备、湿热试验条件、试验前后的性能评估等内容。
在进行恒定湿热试验时，需要参考以上标准的相关内容来确定试验方法、条件和评估指标。
电线电缆绝缘材料老化问题及质量控制
电线电缆绝缘材料老化问题及质量控制摘要：电线电缆绝缘材料老化是一个常见且严重的问题，会导致电线电缆的性能下降甚至出现安全隐患。
本文主要探讨了电线电缆绝缘材料老化的原因和表现，并提出了相应的质量控制措施。
期望通过本文的研究，可以提高电线电缆绝缘材料的质量，并降低老化问题的发生率，保障电线电缆的安全性和可靠性。
关键词：电线电缆；绝缘材料；老化问题；质量控制电线电缆作为电力传输和信息传输的重要设备，其质量和安全性对于现代社会的正常运行至关重要。
然而，随着使用时间的增长，电线电缆绝缘材料往往会出现老化问题，导致绝缘性能下降，甚至出现故障和安全隐患。
因此，对电线电缆绝缘材料的老化问题进行深入了解并采取有效的质量控制措施是至关重要的。
电线电缆绝缘材料老化问题1.电线电缘绝缘材料老化原因1.1高温、高湿环境的影响在高温下，绝缘材料中的聚合物链会发生断裂，使得材料的强度和韧性下降。
同时，热氧老化也是影响绝缘材料性能的重要因素。
在高温下，绝缘材料中的氧分子与材料中的聚合物产生反应，形成氧化产物，导致材料的耐热性、耐电气应力性能等下降。
此外，高湿环境中的水分可与绝缘材料中的聚合物发生反应，影响材料的绝缘性能。
水分的存在会降低绝缘材料的体积电阻率，并且导致电气击穿的风险增加。
1.2光辐射和氧化作用光辐射会导致绝缘材料中的聚合物链断裂和交联变化，使材料的性能逐渐下降。
特别是在紫外线辐射的作用下，绝缘材料中的聚合物链会发生链断裂和氧化反应，导致材料硬化、弹性降低和颜色变化等。
此外，光辐射还会加速分子链的老化，使绝缘材料更容易发生断裂和开裂。
此外，绝缘材料中的氧分子与材料中的聚合物发生化学反应。
这种反应会导致聚合物分子链断裂和交联变化，使绝缘材料的性能下降。
氧化作用主要是由氧气和热量引起的，因此在高温和高湿环境下，绝缘材料更容易受到氧化作用的影响。
氧化作用还会产生氧化产物，如酸和酮等，这些产物会进一步降低绝缘材料的性能，如硬化、增大电阻等。
GB7252油中溶解气体分析与故障判断721孟玉婵
国外标准的特点
直接用几种气体的比值进行故障类型判断 给出了不同类型设备的典型故障类型 给出了不同类型设备油中各特征气体浓度的典型值 给出了电力变压器油中产气速率的典型值
新导则的启示
基于DGA开展以来所得的大量数据及经验， IEC60599新导则对过去存在的“缺码”、规定过 死等不足之处已有了明显的改进，在处理报警 值、产气速率等方面也更加符合实际情况中的 多样性，因此以过去的大量事例来的验证结果 表明其正判率比原IEC599等有显著的提高。我 国在修订导则时做了改动，但执行导则、规程 应注意具体问题具体分析，不要“一刀切”。
表 1 设 备 气 体 组 分 330kV 及 以 上 总 烃 乙 炔 变 压 器 和 电 抗 器 氢 一 氧 化 碳 二 氧 化 碳 由 于 油中 150 1（ 5） 150 220kV 及 以 下 150 5 150 油 中 溶 解 气 体 含 量 的 注 意 值 含 量 （ μ L /L ）
2.诊断依据
（1.气体累计性 （2.产气速率 （3.气体组分特征性 (4.故障类型与溶解气体组分的关系
（3.不同故障时产生的不同特征气体
一般规律是：产生烃类气体的不饱和度是随着裂解温度 的增加而增加的，依次为烷烃→烯烃→炔烃。导则中附 录C表示了各组分气体的分压与温度的关系。在该系统 中不同气体的平衡压力见表一。 表一 H2，CH4，C2H4，C2H2，C2H6系统中的平衡压力
TPRI
§3.油中溶解气体的气相 色谱分析
（根据IEC60567、GB/T17623）
z 取样 z 脱气方法 z 油中气体的色谱分析 z 结果计算 z 精密度
一、取样
1、取样要求
1 ）样品要有代表性，所取的必须是设备本体中的油或继电器 （包括油面空间）中的气 2） 从固定的取样阀门处取样 3） 取样时需放完整个取样管路中不循环的“死油”
GB7252油中溶解气体分析与故障判断
（1.绝缘油的分解
绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混 合物，分子中含有CH3、CH2 的 CH 化学基团并由 C-C 键链合 在一起。变压器在正常的热负载下，一般油的最高温度（对 于 OF、OD 变压器为绕组顶部的油温，对 ON 变压器为顶层 油温）不超过100℃，油不会产生烃类气体。变压器油甚至 在150℃下，油面可能会有油蒸气产生（如测量闪点时）， 但冷却后仍然为液体的油组分，油本身是比较稳定的。油中 存在电或热故障的结果，可以使某些 C-H 键和 C-C键断裂， 伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基， 这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形 成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等， 也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物（X-蜡）。所形成的 气体溶解于油中，当故障能量较大时，也可能聚集成游离气 体。碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备油箱的内壁或 固体绝缘的表面。
不同试验室间平行试验结果的再现性要求： ① GB/T 7252规定： 结果相差不应大于平均值的30%。 ② GB/T 17623规定： 气体浓度>10μl/l时，相对偏差小于15%； 气体浓度≤10μl/l时，相对偏差小于30%。
§ 4. 电气设备的潜伏性故障 诊断 （根据IEC60599、GB/T7252 、DL/T722 ）
2.诊断依据
（1.气体累计性 （2.产气速率 （3.气体组分特征性 (4.故障类型与溶解气体组分的关系
（3.不同故障时产生的不同特征气体
一般规律是：产生烃类气体的不饱和度是随着裂解温度 的增加而增加的，依次为烷烃→烯烃→炔烃。导则中附 录C表示了各组分气体的分压与温度的关系。在该系统 中不同气体的平衡压力见表一。 表一 H2，CH4，C2H4，C2H2，C2H6系统中的平衡压力
聚合物材料性能与改性研究
聚合物材料性能与改性研究一、聚合物材料的性能聚合物材料是一种高分子材料，通常由多个重复单元组成。
其性质因其结构不同而有所差异。
通常来说，聚合物材料有许多优越的性能，比如强度、刚度、硬度、耐热性、耐化学腐蚀性、电绝缘性、透明性等，是许多领域中必不可少的材料。
聚合物材料的强度与刚度相对较强，是因为它们具有高分子链的长度和排列顺序相对稳定。
这使得聚合物材料不仅可以承受很多应变，而且可以维持其原有的形状和大小。
聚合物材料的硬度与耐磨性没有金属材料强，但由于其低比重和难以破碎的特性，聚合物材料在许多方面都具备优势。
比如在机器零件、橡胶轮胎和运动器材等领域中广泛应用。
聚合物材料的耐热性也是其独特性能之一。
一般情况下，聚合物材料比金属材料的熔点低，但随着其长链结构和分子间相互作用的增强，就可以使其具有高温稳定性能，例如聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺等。
聚合物材料的耐化学腐蚀性也是其优越性能之一。
在强酸、强碱和有机溶剂等极端环境下，聚合物材料可以保持其原有的性能和形状。
其中聚碳酸酯是一种极为具有典型代表性的优异材料，这种材料在水、有机化合物和弱酸溶液中具有很强的耐腐蚀性。
聚合物材料的电绝缘性也是其独特性能之一。
由于它们具有较高的电阻率和介电强度，聚合物材料可以在许多电气设备和绝缘部件中使用。
聚合物材料的透明性也是其重要性能之一。
聚合物材料可以制成透明的或半透明的薄膜、板材、管材、棒材等，可以用于玻璃、晶体、塑料的替代品。
透明材料可以被广泛地应用在制造包装物、各种电子显示屏幕、自行车头盔、水壶等产品。
二、改性研究虽然聚合物材料具有许多优越的性能，但在实际使用中，其性能表现却不尽如人意。
这些缺点通常包括易老化、低耐热性、低耐药性、低硬度和刚度等。
为了克服这些问题，研究人员开始对聚合物材料进行改性研究，以提高其性能表现。
改性研究可以通过改变聚合物材料的分子结构和化学配方来实现。
比如，通过加入合适的添加剂和填充剂，可以在聚合物材料中形成一定的纤维增强结构，以提高其强度、刚度和硬度等。
绝缘纸在矿物油与菜籽油基天然酯中的加速热老化特性分析
绝缘纸在矿物油与菜籽油基天然酯中的加速热老化特性分析李欢欢1，王思裕1，余武锟1，刘博睿1，周文豪2，郑怀2，关焕梅2（1.广东电网有限责任公司广州供电局，广东广州510000；2.武汉大学，湖北武汉430072）摘要：天然酯较矿物绝缘油具有燃点高、可降解性好并且能延缓绝缘纸热老化速率等优点，作为提升变压器寿命或短时过载能力的液体绝缘介质正受到广泛关注。
本文选取我国食用油中占比较大的菜籽油作为基油制备天然酯绝缘液，通过试验比较不同含水量绝缘纸在菜籽油基天然酯和矿物油中的加速热老化特性，并研究了氧气对绝缘纸在两种不同绝缘液中的加速热老化特性的影响。
结果表明：在相同温度下，含水量是影响绝缘纸热老化速率的主要因素，氧气会降低菜籽油基天然酯对低含水量绝缘纸热老化速率的抑制作用。
结合绝缘纸在绝缘液热老化过程中比强度与聚合度的实测数据，导出得到考虑含水量和氧气影响的绝缘纸纤维素分解反应数学模型，应用该模型可以对绝缘纸在绝缘液中的热老化过程和寿命进行预测。
关键词：菜籽油基天然酯；加速热老化；含水量；比强度；聚合度中图分类号：TM214 DOI:10.16790/ki.1009-9239.im.2024.04.006Comparative analysis on accelerated thermal ageing characteristics of insulating paper in mineral oil and rapeseed oil based natural esterLI Huanhuan1, WANG Siyu1, YU Wukun1, LIU Borui1,ZHOU Wenhao2, ZHENG Huai2, GUAN Huanmei2(1. Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd., Guangzhou 510000, China;2. Wuhan University, Wuhan 430072, China)Abstract: Compared with mineral insulating oil, natural ester has the advantages of higher ignition point, better degradability, and can delay the thermal ageing rate of insulating paper, so natural esters are receving extensive attention as liquid insulating medium for extending the life of transformers or improving short term overload capacity. In this paper, we used rapeseed oil, which accounted for a large proportion of cooking oil in China, to prepare rapeseed oil based natural esters, and the accelerated thermal ageing characteristics of insulating paper with different water contents in rapeseed oil based natural ester and mineral oil were investigated. The effect of oxygen on the accelerated thermal ageing characteristics of insulating paper in the two different insulating liquids was studied. The experimental results show that at the same temperature, water content is the main factor affecting the thermal ageing rate of insulating paper, and oxygen will reduce the inhibitory effect of rapeseed oil based natural esters on the thermal ageing rate of insulating paper with low water content. Combined with the measured data of specific strength and degree of polymerization of insulating paper during thermal ageing in insulating liquid, a kinetic model of cellulose decomposition reaction rate of insulating paper considering the influence of water content and oxygen was established. The model can be used to predict the thermal ageing process of insulating paper in insulating liquids.Key words: rapeseed oil based natural ester; accelerated thermal ageing; moisture content; specific strength; degree of polymerization0 引言酯基绝缘油是分子中具有酯键（-COO-）的绝缘液，根据分子结构，大致分为合成酯、天然酯和植物油改性酯3种类型，其中大部分是以植物种子提取的植物油为基础油合成的脂肪酸酯[1]。
酚醛树脂的电热性能研究及其在加热元件中的应用
酚醛树脂的电热性能研究及其在加热元件中的应用酚醛树脂是一种具有优异绝缘性能和耐高温特性的聚合物材料，在电子领域中得到了广泛的应用。
本文将对酚醛树脂的电热性能进行研究，并讨论其在加热元件中的应用。
首先，我们需要了解酚醛树脂的基本性质及其制备方法。
酚醛树脂是由酚与甲醛在碱性条件下缩聚而成的聚合物材料，具有良好的机械强度和耐高温性能。
其制备方法包括酚醛树脂的缩聚反应和固化反应，通过控制反应条件和原材料比例可以调节其电热性能和应用特性。
酚醛树脂的电热性能主要体现在其导电性和热传导性上。
首先，我们来讨论酚醛树脂的导电性。
酚醛树脂本身不具备导电性，但可以通过添加导电粉末来增加其导电性。
常用的导电粉末包括碳黑、金属粉末等。
导电粉末的添加可以形成导电路径，使酚醛树脂具备导电能力。
研究表明，导电粉末的添加量和分散度可以显著影响酚醛树脂的导电性能。
较高的导电性能可以使酚醛树脂具备加热的功能。
其次，我们来讨论酚醛树脂的热传导性。
酚醛树脂具有较低的热传导性能，这在一定程度上限制了其在加热元件中的应用。
但是，通过添加热导材料可以改善其热传导特性。
常用的热导材料包括铝粉、硼砂等。
研究发现，适量的热导材料的添加可以显著提高酚醛树脂的热传导性能，从而使其更加适合作为加热元件。
酚醛树脂在加热元件中的应用主要体现在以下几个方面。
首先，酚醛树脂可以作为加热板材料，在电热器、电烤箱等家电产品中得到广泛应用。
其具备优异的绝缘性能和耐高温特性，可以保证加热元件的安全可靠性。
其次，酚醛树脂可以作为加热导板材料，在工业加热设备中发挥重要作用。
其优异的导电性能和热传导性能可以使加热设备更加高效稳定。
此外，酚醛树脂还可以应用于汽车加热系统、医疗设备等领域。
然而，酚醛树脂在应用过程中还存在一些问题需要解决。
首先，酚醛树脂的导电粉末添加会使其性能受到一定影响，需要合理控制导电粉末的添加量和分散度。
其次，酚醛树脂的热传导性相对较低，需要通过添加热导材料来改善其热传导特性。
热失重法快速评估交联聚乙烯材料热老化寿命的可靠性研究
２０２１ 年 ６ 月
电线电缆
Ｎｏ．３ ２０２１
Ｗｉｒｅ ＆ Ｃａｂｌｅ
Ｊｕｎ．，２０２１
热失重法快速评估交联聚乙烯材料
热老化寿命的可靠性研究
胡诚成，倪 勇
（ 上海电缆研究所有限公司 特种电缆技术国家重点实验室，上海 ２０００９３）
摘要：采用热失重技术研究交联聚乙烯（ ＸＬＰＥ） 材料在氮气与空气两种氛围下的热降解过程，分别参照 ＪＢ ／ Ｔ
及依据。
从而影响电线电缆的运行可靠性及使用寿命。 根据
１ 试验部分
老化原因，电缆绝缘老化分为机械老化、化学老化、
电老化和热老化 ［２⁃４］ 。 电线电缆失效主要是由热老
化直接或间接引起的，在综合考虑热老化评估的可
行性及热环境的普遍适用性后，对电线电缆的寿命
评估首选热老化寿命评估
［２］
。
收稿日期：２０２０⁃０５⁃０６
１５４４—２０１５、ＡＳＴＭ Ｅ１６４１⁃０７—２０１２ 和 ＡＳＴＭ Ｅ１８７７⁃００—２０１５ 标准并结合常规老化法及阿伦尼乌斯经验公
式，以 ５％失重为 ＸＬＰＥ 使用寿命失效终点，分别用恒温法和升温法评估了空气氛围下的热老化寿命，并建立
了两种方法下的热老化寿命方程 ｌｎｔ ＝ １４ ９７０ ／ Ｔ－ ２３ ８ 与 ｌｇｔ ｆ ＝ ６ ５８１ ６ ／ Ｔ ｆ － １０ ５７４，最后综合实际运行寿命、
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｒｏｓｓ⁃ｌｉｎｋｉｎｇ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｍａｔｅｒｉａｌ
ｕｎｄｅｒ ｔｗｏ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ａｉｒ， ｒｅｆｅｒｒｉｎｇ ｔｏ ＪＢ ／ Ｔ １５４４—２０１５， ＡＳＴＭ Ｅ１６４１⁃０７—２０１２， ａｎｄ ＡＳＴＭ
聚合物基复合材料的电绝缘性能与研究
聚合物基复合材料的电绝缘性能与研究在现代材料科学领域，聚合物基复合材料因其出色的性能而备受关注。
其中，电绝缘性能是其在众多应用场景中发挥关键作用的重要特性之一。
电绝缘性能的优劣直接关系到电气设备的安全运行、电子器件的可靠性以及能源存储与转换系统的效率。
因此，深入研究聚合物基复合材料的电绝缘性能具有极其重要的意义。
聚合物基复合材料通常由聚合物基体和增强填料组成。
常见的聚合物基体包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等，而增强填料则有玻璃纤维、碳纤维、纳米粒子等。
这些材料的组合使得聚合物基复合材料在电绝缘性能方面展现出独特的优势。
聚合物材料本身就具有一定的电绝缘性能，这是由于其分子结构中的化学键性质所决定的。
聚合物分子中的共价键使得电子难以在分子间自由移动，从而形成了对电流的阻碍作用。
然而，不同种类的聚合物其电绝缘性能也存在差异。
一般来说，分子结构规整、结晶度高的聚合物具有更好的电绝缘性能。
增强填料的引入可以进一步改善聚合物基复合材料的电绝缘性能。
以玻璃纤维为例，其具有较高的电阻率和良好的机械强度。
当玻璃纤维均匀分散在聚合物基体中时，能够形成复杂的网络结构，有效阻止电流的传导。
同时，玻璃纤维的存在还可以提高复合材料的耐热性和耐湿性，从而在复杂的环境条件下保持良好的电绝缘性能。
纳米粒子作为一种新型的增强填料，在提升聚合物基复合材料电绝缘性能方面也展现出了巨大的潜力。
纳米粒子具有极高的比表面积和表面活性，能够与聚合物基体形成良好的界面结合。
例如，纳米二氧化硅粒子可以在聚合物基体中形成纳米级的阻隔层，阻碍电子的迁移，从而显著提高电绝缘性能。
此外，通过对纳米粒子进行表面改性，可以进一步增强其与聚合物基体的相容性和界面结合力，进一步优化复合材料的电绝缘性能。
除了材料组成，制备工艺也对聚合物基复合材料的电绝缘性能产生重要影响。
在复合材料的制备过程中，如混合、成型和固化等环节，工艺参数的控制至关重要。
聚合物长期性能评价简介(UL746B)
聚合物长期性能评价简介(UL746B)王建东（中蓝晨光化工研究院/全国塑料标准化技术委员会，四川成都 610041）摘要：介绍了UL746B中有关聚合物长期性能评价标准的基本内容及其相对温度指数的测定方法。
关键词：长期性能评价；相对温度指数Introduction of Long-term Property Evaluations forPolymeric Materials (UL746B)WANG Jian-dong(National Standardization Technical Committee of Plastics, Chenguang Research Institute of Chemical Industry, China National Blue Star Co., Chengdu 610041, China) Abstract：The long-term property evaluations for polymeric materials in UL746B, as well as the methods for the determination of the relative thermal index (RTI) for polymeric materials, are introduced in this paper.Keywords：Long-term Property Evaluation; Relative Thermal Index (RTI)随着聚合物材料的广泛应用，尤其是在电气方面的应用，如何对其长期性能进行评价，使之能够满足产品的要求，成为塑料制造商、使用者等等各方面普遍关心的问题。
UL746B 标准阐述了通过测定材料的相对温度指数对聚合物进行长期性能评价的方法。
本文简单介绍一下UL746B中有关相对温度指数的测定的基本方法。
1 通则1）材料的相对温度指数表明了材料在高温下长时间保持特殊性能的能力（物理、电性能等）。
PC和PET油中热老化分解物特性分析
PC和PET油中热老化分解物特性分析王伟;杨凯;刘晗;易登辉【摘要】油纸绝缘系统的性能直接影响变压器的可靠性和使用寿命.绝缘纸介电常数大、耐高温性较差和易分解的缺陷,限制了油浸式变压器朝大容量、小体积方向的发展.选择聚碳酸酯(PC)和聚酯薄膜(PET)两种聚合物材料与绝缘纸作对比,分别在90℃、110℃和130℃三种温度下进行为期300 d的老化试验,并对油中生成物、酸值、油中溶解气体和机械性能进行测试,结合其聚合度和微观表面形貌变化,分析3种材料油中老化特性变化规律,并寻找判断其老化程度的特征量.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2016(031)005【总页数】12页(P152-163)【关键词】聚合物材料;热老化;油中生成物;酸值;油中溶解气体;微观表面形貌【作者】王伟;杨凯;刘晗;易登辉【作者单位】新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京 102206;华北电力大学高电压与电磁兼容北京重点实验室北京 102206;国网物资有限公司北京100120;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京 102206;华北电力大学高电压与电磁兼容北京重点实验室北京 102206;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京 102206;华北电力大学高电压与电磁兼容北京重点实验室北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM852Abstract As an important part of oil-immersed power transformer，the performance of the oil-paper insulation system can directly affect the reliability and the service life of transformers.The insulation paper has both high permittivity and dielec tric dissipation.Furthermore，the insulation paper also has unwanted disadvantages，such as low heat proof and low aging resistance.These defects have restrict ed the development of theoil-immersed transformer towardsthe compact type with high capacity.Two ki nds of the polymer materials，i.e.the polycarbonate (PC) and the polyester film (PET)，are chosen as the candidates for comparison with the insulation paper.Ever y materialisaged for 300 days in the transformer oil under different temper atures of 90 ℃，110 ℃，and 130 ℃ respectively.They arethen tested for the resultant in oil，the acid value，the dissolved gases in oil，and the mechanical bined with the change of their degree of polymerization (DP) and scanning electron microscope (SEM)，the aging behaviors of three materialsareanalyzed to find the characteristic quantity to judge the degree of aging.电力变压器是发、输、配电系统中的重要设备，其性能和质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益[1-4]。
聚合物材料的热稳定性研究
聚合物材料的热稳定性研究聚合物材料在现代工业生产和生活中得到了广泛应用，例如塑料、弹性体、涂料等。
为了保障聚合物材料在使用过程中的性能和稳定性，对其热稳定性的研究十分重要。
一、聚合物材料的热稳定性所谓热稳定性，是指聚合物材料在高温、长期加热作用下，不能发生明显的物化变化或损伤。
在实际生产和应用中，聚合物材料受到的温度、光照、氧化、酸碱等环境条件的影响非常复杂，会导致其性能变化和老化损伤。
热稳定性研究一般通过在一定温度下对聚合物材料进行恒温加热，探究其在高温下的物化变化和损伤程度。
对聚合物材料的热稳定性说白了就是要让它承受高温后仍能保持原来的形态、性质和功能。
二、热稳定性对聚合物材料性能的影响聚合物材料的热稳定性对其性能有着至关重要的影响，主要表现在以下几个方面：1. 力学性能：随着温度的升高，聚合物材料内部的化学键和分子间力会逐渐疲劳和断裂，导致其强度和韧性下降。
2. 电性能：温度升高会使部分聚合物材料失去电气特性，导致其绝缘性能下降或导电性增强。
3. 光学性能：温度变化会引起聚合物材料中分子结构和光学性能的变化，如颜色变深、透光性减弱等。
4. 化学性质：高温会使聚合物材料的化学结构发生变化，如发生氧化、裂解等反应，导致材料的物理化学性质发生变化。
综上所述，对聚合物材料进行热稳定性研究能够有效地提高其应用性能和延长使用寿命，具有非常重要的意义。
三、现有热稳定性研究方法目前，对聚合物材料热稳定性的研究方法主要包括以下几种：1. 差示扫描量热法(DSC)：DSC是一种分析材料在加热或冷却过程中热量变化情况的方法，可以测得材料的热稳定性、热分解极限等参数。
2. 热失重分析(TGA)：TGA是一种对材料进行加热过程中质量变化情况进行定量分析的方法，可以识别出材料的热分解过程和热分解温度。
3. 热氧化失重分析(TOG)：TOG是指将材料在高温和氧气条件下进行氧化降解分析，可以探究材料的氧化降解、热稳定性和氧耐受性等。
PC和PET油中电热老化过程中聚合度和介损特性分析
PC和PET油中电热老化过程中聚合度和介损特性分析杨凯;王伟;杜家振;李富平;顾杰峰【摘要】电力变压器在发、输、变、配电系统中起着至关重要的作用,它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益.寻找新型聚合物材料代替绝缘纸用于变压器固体绝缘改善电场分布和绝缘结构,将非常有利于变压器朝着大容量、紧凑型方向发展,有非常好的应用前景.本文选择聚碳酸酯、聚酯薄膜两种聚合物材料作为研究对象,并与绝缘纸对比,选择90℃、110℃和130℃三种不同的老化温度进行电热老化试验,对材料不同老化阶段的聚合度,介质损耗因数进行了测试,并结合物理外观性变和扫描电镜测试结果进行了对比分析,为判断这两种材料能否成为油浸式变压器绝缘材料提供了依据.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2014(029)004【总页数】8页(P282-289)【关键词】油浸变压器;聚合物材料;电热老化;聚合度;介质损耗因数;扫描电镜【作者】杨凯;王伟;杜家振;李富平;顾杰峰【作者单位】华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室和高电压与电磁兼容北京重点实验室北京 102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室和高电压与电磁兼容北京重点实验室北京 102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室和高电压与电磁兼容北京重点实验室北京 102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室和高电压与电磁兼容北京重点实验室北京 102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室和高电压与电磁兼容北京重点实验室北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM855;TM210.1421 引言电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备，其性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益[1-3]。
变压器油-纸绝缘系统是变压器的重要组成部分，变压器的各项技术经济指标无一不与绝缘系统的性能相关联，因此，变压器油-纸绝缘系统在很大程度上决定了变压器运行的可靠性与经济性能[4,5]。
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聚合物绝缘材料油中热老化特性分析
发表时间：2018-07-05T16:11:20.980Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：张黎峰
[导读] 摘要：为了分析油浸绝缘纸热老化过程中的局部放电能量特性，制作了油浸绝缘纸试样并在130℃下加速热老化，提取不同老化程度试样的局部放电信号，构造工频周期“平均放电能量(Pave)”，并分析了试样的最大放电量(Qmax)、平均放电量(Qave)、放电次数(n)、放电脉冲能量及 Pave随老化程度的变化规律。
(中车永济电机有限公司陕西西安 710016)
摘要：为了分析油浸绝缘纸热老化过程中的局部放电能量特性，制作了油浸绝缘纸试样并在130℃下加速热老化，提取不同老化程度试样的局部放电信号，构造工频周期“平均放电能量(Pave)”，并分析了试样的最大放电量(Qmax)、平均放电量(Qave)、放电次数(n)、放电脉冲能量及 Pave随老化程度的变化规律。
结果表明：老化过程中油浸绝缘纸内部带电粒子的逐渐增多是导致其局部放电剧烈、小放电能量脉冲大量涌现的主要原因；相较于Qmax、Qave、n、放电脉冲能量4个参量，Pave在老化过程中的单调增长特征更加显著；小放电能量脉冲持续增加是导致Pave增长并最终维持高位的主要原因。
关键词：热老化；聚合物；特性
引言
电力变压器作为电力系统中的关键枢纽设备，保障其安全运行至关重要，相关研究表明绝缘老化失效是导致变压器发生故障的主要原因。
因此，及时评估电力变压器绝缘老化状态，可有效降低其故障发生概率。
1 试验
1.1 样品处理及热老化试验
将纤维素绝缘纸、两种聚合材料（聚碳酸酯和聚酯薄膜）加工成厚度为0.5mm的切片样品，将样品和变压器油放入真空干燥箱中干燥24h，然后在真空中将样品浸入油中24h，使样品与油充分浸泡，最后在氮气氛围下按10∶1的质量比将油和材料放入热老化试验箱中加速老化，分别在110℃下老化300天、在130℃下老化为130天。
1.2 热分析动力学
热分析动力学对研究高分子聚合物材料稳定性十分有效，其参数对反映材料老化降解等热性能状态变化有一定的参考价值。
热重分析法（TGA）和差示扫描量热法（DSC）是热分析动力学的基本方法。
1.3 原子力显微镜
试验通过原子力显微镜试验(AFM)可获得三维表面形貌结构信息及表面粗糙度信息，与其他实验得到的宏观参数结合，可更好地了解材料特性本质，更加高效地探寻油-纸绝缘老化机理。
AFM试验所用仪器为德国Bruker AXS 公司生产的AFM.Veeco-icon 型高精度原子力显微镜。
2 结论
2.1 不同老化组合植物油纸绝缘水分平衡曲线
10天、50天、80天的老化阶段四种老化植物油纸绝缘组合的水分平衡关系如图1所示。
其中10、50、80天分别表示老化的前期、中期、后期三个阶段。
可以看出，第一个老化１０天阶段，未老化纸浸渍未老化油（ＮＯＮＰ）和未老化纸浸渍老化油（ＡＯＮＰ）水分平衡曲线迁移程度较小，老化纸浸渍未老化油（ＮＯＡＰ）和老化纸浸渍老化油（ＡＯＡＰ）水分平衡曲线变化规律基本相同，表明老化前期植物绝缘油对水分的吸引能力几乎未变，对水分在油纸绝缘间的稳态分布影响较小；然而ＮＯＮＰ和ＮＯＡＰ、ＡＯＮＰ和ＡＯＡＰ这两组水分平衡曲线差异明显，表明绝缘纸纤维素在老化初期对水分的吸引能力下降较大，水分会主动从绝缘纸向植物绝缘油纸扩散，因此老化初期水分平衡曲线发生迁移主要是由绝缘纸热老化造成。
老化50天时，ＮＯＮＰ和ＡＯＮＰ水分平衡曲线变化较大，可以看出在排除绝缘纸老化的影响，相同纸中水分含量下植物绝缘油水分含量大幅增加。
图1 10天、50天、80天老化植物没纸组合水分平衡曲线
2.2 热老化过程中 XLPE 试样热性能的劣化规律
图2是不同热老化试样的TGA测试。
从图2（a）可以看出，未老化试样F的失重主要发生在400～510℃，升温至510℃之后，试样F的残留率约为5%并保持不变。
在TGA实验过程中，可以依据试样的失重情况将整个热过程分为3个阶段。
其中，从50℃升温至300℃为第一阶段，此阶段中XLPE试样可能发生极轻微的失重，主要对应试样中小分子、交联副产物、水分等物质的挥发。
从300℃至510℃为第二阶段，此阶段中 XLPE 试样发生明显的失重，主要对应XLPE试样的热降解过程，XLPE绝缘的热降解遵循无规降解及分子内、分子间转移反应的机理。
在降解初期，XLPE中主要发生无规降解，XLPE大分子链在热的作用下从中部弱键处断裂，此时XLPE的相对分子质量迅速下降，但质量基本保持不变；在降解后期，XLPE中主要发生分子内、分子间转移反应，产生乙烯、丙烯、丁烯和分子链更长的烯烃碎片，这些小分子在高温下挥发，引发XLPE的质量快速下降。
从510℃继续升温至600℃为第三阶段，此时XLPE试样的质量趋于稳定，残留率基本保持不变。
此阶段中原材料中的非碳成分已大部分或全部挥发掉，剩余的部分主要为碳化或者石墨化产物。
（a）100℃老化试样的TGA曲线
3 结束语
在温度梯度的作用下，高温受热对象的DP下降速率大于低温受热对象；在油浸绝缘纸老化后期，DP下降速度变缓；在同一温度等级下，处于温度梯度下的油浸绝缘纸老化更严重，DP下降越快。
2)温度梯度变化范围相同时，油浸绝缘纸受热温度升高，其极化/去极化电流均向左上方平移，电导率增大；受热温度相同时，油浸绝缘纸不均匀老化时的极化/去极化电流值比在均匀老化时要大；散热条件不佳会导致局部温度升高，加剧油浸绝缘纸老化。
参考文献：
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[3]王林，周利军，李先浪，等．应用极化/去极化电流法分析油纸绝缘微水扩散暂态过程[J]．高电压技术，2013，39(2)：354?359．
[4]申作家,罗智奕,詹威鹏,等. 铜催化氧化反应对交联聚乙烯电缆绝缘聚集态结构和性能的影响[J]. 绝缘材料,2016,49(8):60-67.
[5]金天雄,黄兴溢,江平开,等. 热老化对交联聚乙烯电缆绝缘中水树的影响研究[J].绝缘材料,2007,40(5):45-48.。