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变压器常用的绝缘材料及特点_变压器绝缘材料



绝缘材料是变压器中最重要的材料之一，其性能及质量直接影响
变压器运行的可靠性和变压器使用寿命。近年来，变压器产品所采
用的新绝缘材料层出不穷。
1、变压器绝缘材料概述。
随着科学技术的迅速发展，电机、变压器等电气设备的应用日益
广泛。而变压器运行的可靠性和使用寿命却在很大程度上取决于其
所使用的绝缘材料。绝缘材料越来越为从事变压器设计和制造人员
所重视。
近二十年来，变压器绝缘材料方面的新产品、新技术、新理论不
断地涌现和发展，从而使变压器绝缘材料及其应用形成了一门很重
要的学科。
1．1 绝缘材料概论
绝缘材料又称电介质，是电阻率高、导电能力低的物资。绝缘材
料可用于隔离带电或不同电位的导体，使电流按一定方向流通。在
变压器产品中，绝缘材料还起着散热、冷却、支撑、固定、灭弧、
改善电位梯度、防潮、防霉和保护导体等作用。
绝缘材料按电压等级分类：一般分为： Y（90℃）、A（105）、E
（120℃）、B（130℃）、F（155℃）、H（180℃）、C（大于
180℃）。
变压器绝缘材料的耐热等级是指绝缘材料在变压器所允许承受的
最高温度。如果正确地使用绝缘材料，就能保证材料 20 年的使用寿
命。否则就会依据 8℃定律（A 级绝缘温度每升高 8℃，使用寿命降
低一半、 B 级绝缘是 10℃，H 级是 12℃。这一规律被称为热老化的
8℃规律）降低使用寿命。由高聚物组成的绝缘材料的耐热性一半比
无机电介质低。绝缘材料性能与其分子组成和分子结构密切相关。 : .
变压器绝缘材料品种很多，按其形态一般可分气体绝缘材料、液
体绝缘材料和固体绝缘材料。
2、变压器绝缘材料电器性能的四个基本参数。
变压器绝缘材料电气性能的四个基本参数包括绝缘电阻、介电系
数、介质损耗因数和绝缘强度。
绝缘电阻
绝缘电阻的概念绝缘材料的电阻是指绝缘材料在直流电压
的作用下，加压时间较长，且使线路上的充电电流和吸收电流消失，
只有漏电电流通过时的电阻值 /一般规定为电压加上一分钟后，所测
得的电阻值即绝缘电阻值。对于高电压大容量的变压器，测量绝缘
电阻时规定为加压 10 分钟。
影响绝缘电阻的因素
温度与绝缘电阻的关系
随着温度的升高，电阻率呈指数下降，这是因为当温度升高时，
分子热运动加剧，分子得平均动能增大，使分子动能达到活化能得
几率增加，离子容易转移。
湿度与绝缘电阻得关系
水分浸入电介质中，增加了导电离子，又能促进杂质及极性分子
离解。因此绝缘材料随着湿度增大而下降，尤其是绝缘纸或绝缘纸
板得绝缘电阻下降的幅度更大。
电介质表面水分对其表面电阻影响很灵敏，离子晶体极性材料等
亲水物资对水的吸引力大于水分子间的内聚力，表面连续的水层降
低表面电阻。因此电器设备由于受潮引起绝缘电阻降低，造成漏电
电流过大而损坏设备。
杂质与绝缘电阻的关系电介质的杂质直接增加了导电离
子，使电阻下降，杂质又容易混入极性材料中，促进极性分子离解
使导电离子更多。 : .
电介质表面受杂质污染，并吸附水分会使表面电阻率迅速下降、
绝缘材料的绝缘电阻是反映材料中杂质多少的最灵敏的参数之一。
在绝缘材料的标准中常常用测量体积电阻率的方法来衡量绝缘材料
的杂质含量，为了保证绝缘材料的绝缘水平，绝缘材料厂必须严格
地控制生
产环境的洁净度。
电场强度与绝缘电阻的关系
在电场强度不太高的情况下，电场强度对离子的转移能力和对电
阻率的影响都很小。当电场强度增高时，离子的迁移能力随电场强
度升高而增加，使电阻率下降，当电场强度升高到使电介质临近击
穿时，由于出现大量电子迁移，使电阻率呈指数下降。
介质损耗
电介质损耗
电介质损耗的形式
分为：游离损耗、偶极损耗、电导损耗、不均匀介质损耗
绝缘老化
绝缘老化的概念
在电气设备运行过程中由于长期受各种因素作用，绝缘材料发生
一系列不可逆的化学、物理变化，从而导致了电气性能和机械性能
的劣化，这种不可逆的变化通常称为老化。绝缘老化分为热老化、
环境老化和电老化。造成老化的因素有热、电、光、氧、辐射线及
微生物等。
热老化
由于热的原因，使得绝缘材料的老化称为热老化。在热老化过程
中，高分子绝缘材料往往发生热降解、低分子物产生或逸出。使绝
缘材料的绝缘性能和机械性能下降。
电老化 : .
在电气设备中，绝缘材料在电场的作用下，性能发生不可逆的变
化直至失效，这个过程称为电老化。促使绝缘材料电老化的主要原
因是局部放电。由于局部放电产生臭氧，臭氧是强氧化剂，使含双
键的大分子起加成反应，材料发生臭氧裂解。
环境老化
环境老化是指绝缘材料在光、氧、辐射和酸碱等因素的作用下而
引起的污染性化学反应，其中阳光中的紫外线是主要因素。
3 固体绝缘材料
绝缘纸
这里所述的绝缘纸是指纯硫酸盐木浆纸，其他绝缘纸包括合成纤
维纸（如 NOMEX 纸）、加腈绝缘纸（如丹尼森纸）等等。
绝缘纸分为植物纤维纸和合成纤维纸两类。
纤维素分子结构与绝缘纸特性的关系
浸渍性
由于纤维素分子结构中由羟基和伯醇，因此纤维素有良好的吸湿
性。若纤维素置于潮湿的空气中，水分子便会渗透到纤维素的大分
子之间，使纤维素结构中毛细管润涨。因此绝缘纸具有一定的浸渍
性。
绝缘纸的浸渍性与制浆、打浆和抄纸的工艺密切相观。从制浆来
说，纸浆制造得越纯洁，质量越好，浸渍性越大。
机械性能
纸的机械请度首先取决于纤维素分子量得大小。分子量越大，强
度越大。从这个基本概念出发，如果要求强度更高的绝缘纸，可以
不用木材作为原材料而改用麻纤维或棉纤维，因为棉、麻纤维的分
子量比木纤维的分子量大得多。 电气性能
油浸变压器用的主要绝缘纸 : .
在油浸变压器中，经常使用的绝缘纸有电力电缆纸，高压电缆纸
和变压器匝间绝缘纸等，下面分别对它们的性能指标加以介绍。
电力电缆纸
电力电缆纸用于 35KV 及以下的电力电缆和变压器或其他电器产
品的绝缘。产品分 DLZ-V 、DLZ-A 和 DLZ-B 三级，厚度分 80μm、
130μm 和 170μm 三种。此电缆纸为卷筒纸。
高压电缆纸
高压电缆纸适用于 110~330KV 变压器，其为卷筒纸
变压器匝绝缘纸
变压器匝绝缘纸也是高压电缆纸的一种，纸不过性能更好一些，
可用于 550KV 变压器、互感器和电抗器
绝缘纸和绝缘纸板所含水分有三种形式； 1、化学结合水。 2、物
理化学结合水（吸附水）。
3、物理机械结合水。
其中化学结合水的结合力最强，一般含量在 % 以下，如果在
变压器干燥时，如果将此结合水处理掉，绝缘纸板的聚合度就会下
降，材料就会老化。对于超高压变压器来说，干燥处理后的材料含
水量在 %~% 之间。
物理化学结合水指物理吸附结合水，是以材料与水的分子间的作
用为基础。由于纤维素纤维的内外活性，而以物理化学引力吸附液
体。物理化学形式吸收水分含量约在 8%~9% 之间。物理机械结合水
是指自由水分，借液体在材料毛细管里的表面张力，存在于大毛细
管系统中，即存在于细胞腔和细胞间隙中，于材料呈物理机械结合，
在绝缘纸和纸板制造中，在纸和纸板干燥过程中首先去掉自由水，
而后是部分吸附水，其含水量控制在 6%左右。
电话纸 : .
电话纸是用未漂硫酸盐木浆制造的，主要用于生产电话电缆，也
有变压器厂把它用在变压器的生产上，电话纸还用做绝缘皱纹纸的
原纸。
电话纸按质量分为 A、B、C 三等，其中 A、B 用于制造通讯电缆。
电话纸分为 DH-50 、DH-75 两个规格，电话纸为卷筒纸。
电容器纸
电容器纸分为 A 类和 B 类， A 类用于电子工业金属化纸介电电容
器上， B 类用于电力电容器的标准电容器纸，特点是紧度大、厚度
薄。
卷缠绝缘纸
卷缠绝缘纸用作上胶纸的底板（上胶纸有单面上胶纸、双面上胶
纸和网格上胶纸，上胶纸用来卷缠绝缘管和电容式套管。卷缠绝缘
纸的特点是吸水度高于电缆纸，低于浸渍纸。其厚度为 、
.
浸渍绝缘纸
浸渍绝缘纸是供浸渍树脂后用来压制层压制品的绝缘纸，根据层
压制品的用途，浸渍绝缘纸分为：硫酸盐木浆纸、亚硫酸盐木浆纸。
浸渍绝缘纸的最大特点是具有良好的浸渍性，其吸水高度是绝缘纸
中最高者，浸渍绝缘纸呈中性。
绝缘皱纹纸
绝缘皱纹纸是由电工用绝缘纸经起皱加工而制成的。沿其横向有
皱纹，拉伸时皱纹被拉开。因起皱加工程序不同，可制成伸长率不
同的皱纹纸。绝缘纸的厚度一般为 ~, 伸长率范围为
5%~200% 。绝缘皱纹纸常用于油浸式变压器的绕包绝缘，如绕组出头，
引线及绝缘屏的绝缘包扎。
丹尼森纸
改绝缘纸被成为腈化纸，其在制造过程中，在纸浆中加入双腈胺、
乙烯氰等。由美国丹尼森公司生产，特点是该纸起皱后，经过压光， : .
具有交好的机械氰度和适当的延伸率，是大型变压器绕组匝绝缘的
理想材料，用它包扎换位导线可保证包紧而不会出现胀包的现象。
纸
纸是由美国杜邦公司生产的耐热合成纤维纸。 Nomex
是这种纤维纸的商品名称。 Nomex 的主要成分是芳香聚酰胺，具有
良好的热老化性。可在 220℃下长期使用，属于 C 级绝缘材料
纸的特性
固有的介电强度
致密型 Nomex 纸有较低的介电常数，较低的介质损耗因数。
机械韧性
致密