变压器应用中加速热老化对空果串纤维绝缘纸的影响

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Effects of Accelerated Thermal Aging on Empty Fruit Bunch Fiber-Based Insulating Paper in Transformer Application

　　

摘要

空果串（EFB）是棕榈油产业的一种丰富副产品，有望成为油浸式变压器中传统纤维素绝缘材料的可再生替代品。本研究通过对比基绝缘纸的热老化行为与商用牛皮纸的差异，评估了其可行性。在 90 °C 和 140 °C 的矿物油中进行了为期 30 天的加速热老化试验。系统地研究了形态学、物理化学、机械、热及介电性能——包括聚合度（DP）、抗拉强度、热重分析（TGA）、相对介电常数（RP）、交流击穿电压（ACBDV）和雷电冲击击穿电压（LIBDV）。老化后两种材料均表现出显著的 DP 降低；然而，与牛皮纸（分别为 23.81% 和 62.55%）相比，EFB 显示出略低的降解幅度（90 °C 时为 19.97%，140 °C 时为 60.54%），表明其抗解聚能力略有提高。牛皮纸表现出更高的初始抗拉强度，尽管降解率相当。TGA 结果显示分解曲线相似，牛皮纸的峰值降解温度略高，表明其热稳定性略优。频率相关的 RP 行为相当，EFB 通常表现出略低的本征介电常数。威布尔分析表明，老化后牛皮纸保留了略高的特征交流击穿强度。在负雷电冲击应力下，尽管统计变异性略大，但 EFB 表现出具有竞争力的平均击穿强度。总体而言，EFB 绝缘纸表现出与牛皮纸相当的热老化耐力和介电性能。通过优化制浆工艺和增强纤维间粘结，EFB 作为变压器绝缘应用中的可持续替代品显示出巨大潜力。