环氧树脂浇注干式变压器有哪些优点(学术动态：电热老化对干式变压器中环氧树脂特性的影响)

树脂浇注式干式变压器的绝缘强度高、环境适应性优越、安装和维护简单，在中、低压配网中得到了广泛应用。环氧树脂作为干式变压器的重要绝缘材料，长期承受着变压器内部热和电的作用。但是干式变压器的导热性能较差，环氧树脂更容易老化，严重影响干式变压器的运行可靠性。因此，开展干式变压器环氧树脂的老化研究，对掌握环氧树脂的老化规律和评估干式变压器的绝缘状态具有重要的工程意义，对树脂浇筑型电气设备的绝缘状态评估具有重要参考价值。

目前，国内外学者对环氧树脂老化进行了一定的理论和试验方面的研究，取得了一系列的研究成果。文献[6,7]通过加速热老化试验研究了环氧树脂的质量损失，但并未对质量损失与绝缘性能进行相关性分析。文献[8]对环氧树脂进行了耐压试验，研究了环氧树脂在电场作用下的电树枝生长情况。

文献[9,10]研究了环氧树脂在热老化后的弯曲性能和动态力学性能。在第一个电热老化周期中，后固化反应为主要反应，可以检测到电容和损耗因子参数减少，通过红外光谱图，发现环氧中的化学基团被消耗，导致909cm^-1处的吸收带变化，环氧树脂玻璃化转变温度也增加^[11]。在电热老化过程中，具有较高tand 的环氧树脂样品首先失效^[12]。

除了引起材料分层开裂的热应力外，热是导致树脂降解的重要原因^[13]。通过对均匀介质与复合介质中电荷空间分布的老化研究，发现热老化对电荷俘获情况与材料性能有显著联系，陷阱密度随热老化时间增加而增加，正电荷在老化的环氧树脂中堆积^[14]。在电应力的作用下环氧树脂的介电损耗会增加，体积电阻率会减小^[15]。环氧树脂的绝缘状态可以在微观条件下被研究，在热老化后其内部有明显的产物^[16]。

在热老化初期，复合材料的失重率随老化时间呈指数增长，后期趋于稳定^[17]。在热老化条件下，填充纳米材料后环氧树脂更不容易积累空间电荷^[18,19]。环氧树脂的正切值tand 和电容都会随着热老化时间的增加而增加，但是泄漏电流没有太大变化^[20]。

目前对比分析电、热、电热联合老化作用的成果较少，且鲜有涉及电热老化协同效应的研究。对于干式变压器，其内部绝缘主要承受电应力和热应力的作用，在温度和电场的共同作用下，绝缘材料的老化速率明显大于单独电老化和热老化，其寿命损失也不只是两个单因素作用时的线性叠加^[21,22]。因此，研究绝缘材料在电热共同作用下的协同老化效应，对准确分析绝缘材料的老化规律及状态评估具有十分重要的意义。

为此，输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学）、重庆ABB变压器有限公司、重庆市电力公司市区供电分公司的研究人员王有元、刘玉等，在2018年第16期《电工技术学报》上撰文，根据典型的干式变压器环氧树脂绝缘材料，制备了环氧树脂薄片试样，进行了热老化、电老化以及电热联合老化试验，对老化试样进行质量损失率、交流击穿电压及介电特性测试，对比电老化、热老化与电热联合老化后试样特征参量的变化规律，研究电和热对环氧树脂的协同老化效应，并结合傅里叶红外光谱，分析电热协同老化作用机理。

作者最后得到如下结论：

1）电热老化后样品质量减少，击穿场强减小，介质损耗增加，增加老化温度或电场都会加剧老化。相比单独热老化和单独电老化，电热老化试样的质量损失、介电损耗及击穿场强变化量明显增大，并且始终大于分别在热老化和电老化单独作用下的各特征参量变化的代数和。

2）电热老化后

比单独电老化和热老化后的高出一个数量级，说明电热发生协同效应，增加电热老化的电场或温度，都会使增加。利用德拜方程拟合，发现增大电热老化的温度或电场，电导、极化损耗都增加。

3）通过FTIR，可以看出短时电老化不会对材料有明显老化作用；在高温单独作用时，环氧树脂绝缘材料发生氧化分解、分子链断裂，热老化与电老化的老化机理存在较大差异。特别地，当老化温度大于玻璃化转变温度时，材料特性发生突变，特征量也会剧烈变化。

4）在电热联合老化过程中，电和热的老化效果相互增强，加剧老化，使得试样劣化程度始终大于两者单独老化效果的代数叠加。因此，相比单因素电老化和热老化，电热对环氧树脂绝缘材料具有协同老化作用。