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。
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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。
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