- 王飞鹏;夏章川;高振发;方翎州;李博君;延思晨;王志;李剑;
在我国“双碳”战略驱动下，电力装备绿色化转型亟需环保绝缘液体支撑。合成酯绝缘油凭借高燃点、可生物降解及优异热稳定性，适用于环保和安全要求严苛的场景，是我国高端环保电力装备所需的关键绝缘材料。本文梳理了我国合成酯绝缘油的技术研发脉络，重点阐述多元醇酯分子设计、功能添加剂开发及混合油协同改性等核心技术突破，结合国产化设备应用案例，分析其在电力、新能源等领域的实践成效。研究指出，当前我国合成酯绝缘油技术已实现从实验室到产业化的跨越，但原料成本高、长期可靠性验证数据不足等瓶颈仍需突破。未来需通过生物基原料开发、连续化生产工艺升级，推动合成酯绝缘油在新型电力系统中的规模化应用，助力电力装备绿色转型。
2025年08期 v.58 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1435K] - 姚德贵;杨涛;王飞鹏;郑含博;景冬冬;蔡胜伟;王吉;董大磊;
本文阐述了植物绝缘油及植物绝缘油变压器低温特性与植物绝缘油低温性能改善等方面的研究现状，同时也指出开展植物绝缘油及变压器低温特性的系统研究对扩大植物绝缘油变压器的应用条件与应用范围和推动我国植物绝缘油变压器产业链的进步具有重要意义。
2025年08期 v.58 11-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1162K] - 唐桢馥;宋浩永;尹可盈;王远;胡伟;黄青丹;徐阳;
为了验证国产天然酯在500 kV变压器中应用的可行性，本文针对一台334 MVA/500 kV单相自耦型国产天然酯变压器，对其在雷电冲击下的电场与温升特性开展仿真计算与试验验证。电场仿真计算结果表明，天然酯变压器的电场分布更加均匀，变压器在负极性雷电冲击下的绝缘裕度为1.27，相较矿物绝缘油的1.49有所下降，但仍满足要求；该变压器可顺利通过各项绝缘例行试验。在热性能方面，该变压器的热点位于中压绕组从上到下第4饼区域，热点温升仿真计算结果为75.2 K；温升试验外推热点温升为66.1 K，计算值和试验值均未超过温升限值。同时在通过温升试验确定热点温度时应考虑适当增大热点因子的取值，以反映天然酯变压器与矿物油变压器散热性能的差异。本研究首次验证了国产天然酯绝缘液用于500 kV超高压变压器的可行性，为国产环保绝缘材料在超高压电力设备中的应用推广提供了重要参考。
2025年08期 v.58 19-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 2134K] - 钱艺华;邓婷;蔡玉婷;王青;赵一枫;唐桢馥;
本文首先介绍酯类绝缘液再填充矿物绝缘油变压器技术的发展历史与代表性案例，梳理目前国内外对酯类绝缘液再填充变压器的酯类绝缘液性能评估的相关研究进展；结合温度场和电场计算结果分析酯类绝缘液再填充前后变压器温升与绝缘特性的变化规律；给出再填充工艺流程等的技术规范；并进一步讨论酯类绝缘液再填充对矿物绝缘油变压器油纸绝缘寿命与耐过载能力的影响；最后对酯类绝缘液再填充变压器挂网运行状态监测案例进行汇总，对运行维护中溶解气体分析（DGA）的方法进行了讨论。
2025年08期 v.58 28-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2856K] - 胡江峰;杨国泰;蔡胜伟;黄小华;王明钦;黄芝强;
本文针对天然酯绝缘油变压器在过载工况下热点温升预测精度不足及负载能力评估体系缺失等共性问题，提出一种基于动态热参数修正的热点温度计算模型与“温度-寿命-碳排”多目标约束的负载能力评估方法。通过引入绝缘油黏度-温度梯度非线性动态修正机制，构建适配天然酯绝缘油热特性的变压器热点温度计算模型，其平均预测误差较传统模型降低50%以上，解决了传统模型因静态参数假设导致的预测偏差问题。此外，通过进一步突破静态约束边界，建立时变温度梯度、绝缘老化速率与碳排敏感度的动态耦合规则，提出多目标约束的负载能力评估模型及相应优化求解算法，量化变压器在热安全、寿命损耗与碳排阈值约束下的最大允许负载及相应的可持续运行时间。结果表明，模型预测的允许运行时间与样机实际运行结果的相对误差在正常周期性负载和长期急救负载下均低于3%，短时急救负载下误差为8.1%，准确评估了变压器的过负载运行潜力。本研究为新能源高渗透电网的弹性增容及变压器全寿命周期低碳运行提供了理论依据与工程路径。
2025年08期 v.58 42-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1603K] - 王远;唐桢馥;牛飞宇;黄青丹;宋浩永;徐阳;
由于油流死区的存在，变压器绕组结构的二维与三维仿真计算结果存在较大差异，且相较于矿物油变压器，天然酯变压器的顶层油温升更高，因此需要对天然酯变压器绕组结构进行精细化建模和仿真计算。本文针对天然酯变压器绕组的温度分布进行三维仿真计算及分析，并与二维仿真计算和温升试验结果进行对比。结果表明：三维仿真计算得到绕组热点温度为123.1℃，相比于二维仿真计算结果下降5.0℃。变压器温升试验测得绕组平均温度为86.8℃，与三维计算结果86.2℃相近，但根据IEC热点因子法推出热点温度为108.1℃，比三维仿真结果低15.0℃。
2025年08期 v.58 50-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 2055K] - 齐伟惟;卢武;王哲铭;贾博文;许红运;王雅;
酯基绝缘油因其优异的热稳定性和环保特性，被视为大型充油设备中传统矿物油的理想替代品，但其在放电场强下的产气规律和机制尚不明确。本文基于ReaxFF反应力场模拟方法，以矿物油为对照，研究了天然酯和合成酯在电场强度和运行时间变化时的分解特性、特征气体生成规律及关键产气路径。结果表明：矿物油放电故障产气的临界电场强度高于酯基绝缘油，而天然酯放电故障产气的临界电场强度高于合成酯。在故障初期，绝缘油的分子结构显著影响气体生成类型和比例：矿物油主要生成H2，天然酯主要生成C2H2和H2，合成酯则表现出多样化气体生成。研究揭示了关键气体的生成机制，为酯基绝缘油的优化应用和材料设计提供了理论支持。
2025年08期 v.58 57-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2994K] - 丁嘉乐;贾倩倩;陈钠;李璋成;张鑫;
为了探究不同类型绝缘油混合后对油品性能的影响，本文制备了不同比例矿物油掺杂天然酯的混合绝缘油，并对其基础理化特性和电气绝缘特性进行研究。结果表明：两种不同类型绝缘油的混合形式为物理共混，不发生化学反应；界面张力、介电常数及介质损耗因数等参数受绝缘油极性影响较大，少量天然酯掺杂就会引起矿物油性能的急剧变化；极少量矿物油的掺杂（质量分数为7%）会显著降低混合绝缘油的闪点（200℃以下），且当矿物油质量分数超过50%时，混合油样的闭口闪点几乎与纯矿物油一致。此外，本文得到的混合油样运动黏度与闭口闪点回归方程可为分析未知混合油样中矿物油与天然酯的占比提供依据。
2025年08期 v.58 67-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1527K] - 钱艺华;王青;赵耀洪;李智;盘思伟;
酯类绝缘液如天然酯、合成酯等具有高燃点、环境友好等优点，使用酯类绝缘液对矿物油变压器中进行再填充能够提高变压器的防火性能、环保性能。本文开展了酯类绝缘液再填充10 kV配电变压器的温升试验及耐过载实验，以两台已服役近20年的矿物油变压器A和变压器B为实验对象，使用酯类绝缘液对变压器进行再填充，并通过比较再填充前后变压器达到温度限值的时间，研究酯类绝缘液再填充对变压器耐过载能力的影响。结果表明：在标准温升试验中，合成酯再填充使矿物油变压器A的顶层油温升降低5.1 K，高压绕组温升降低1.8 K，低压绕组温升升高4.4 K。天然酯再填充使矿物油变压器B的顶层油温升升高1.2 K，高压绕组温升升高1.7 K，低压绕组温升升高0.1 K。在耐过载实验中，合成酯再填充使矿物油变压器A在正常周期性负载、长期急救负载的过载运行时间分别提升了191.7%、16.7%。天然酯再填充使矿物油变压器B在正常周期性负载下的过载运行时间提升了98.3%。
2025年08期 v.58 75-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1654K] - 赵鹏;刘广振;苏展;马伯杨;
本研究旨在探究宽带隙纳米粒子（Co_3O_4和Al_2O_3）对合成酯绝缘油（Midel-7131）绝缘性能的提升效果。通过向绝缘油中添加不同浓度（0.05～0.4 g/L）的纳米粒子，系统研究了其对绝缘油交流击穿电压的影响规律。结果表明：适量添加纳米粒子可显著提升绝缘油的绝缘性能，其中添加浓度为0.05 g/L Co_3O_4和浓度为0.2 g/L Al_2O_3分别使绝缘油的击穿电压提高31.1%和31.9%。通过热刺激去极化电流（TSDC）测试发现，纳米合成酯绝缘油表现出更高的电流峰值和陷阱能级，宽带隙可能是绝缘油陷阱能级提高的原因，从而使纳米合成酯绝缘油能够承受更高的击穿电压。Weibull统计分析进一步表明，除浓度为0.05 g/L Al_2O_3改性油样外，其余样品的击穿电压均符合Weibull分布。本研究证实了宽带隙纳米粒子通过调控陷阱特性提升绝缘油绝缘强度的有效性，为开发高性能纳米改性绝缘油提供了重要依据。
2025年08期 v.58 82-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1560K] - 黄芝强;
本文对矿物油、天然酯、合成酯3种绝缘液进行温升性能的对比研究，通过对变压器温升理论计算、有限元仿真以及对比试验等途径验证3种绝缘液对变压器温升性能的影响。结果表明：在综合考虑酯类绝缘液的运动黏度、比热容、导热系数等参数后，已有的计算方法能够较为准确地计算酯类变压器的温升数值。采用相同的变压器，仅更换绝缘液的情况下，矿物油变压器温升最低，合成酯变压器次低，天然酯变压器温升最高。配合耐高温的固体绝缘材料，合成酯与天然酯绝缘液变压器的过负载能力较好，具备长期急救负载（1.5倍额定电流）和短期急救负载（2.0倍额定电流）能力。
2025年08期 v.58 89-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1109K]
- 赵晔;何流流;张源源;刘雅娟;王亚祥;张明慧;陈蕊;杨锐;
聚四氟乙烯（PTFE）因其良好的绝缘性能和灭弧性能，常被用作高压开关设备中灭弧喷口的材料。但是，纯PTFE材料在电弧作用下易发生表面分解和内部破裂。为了有效提高灭弧喷口的整体性能，选用氮化硼（BN）等无机填料对喷口材料进行填充改性是一种重要手段。本研究选用全氟硅烷偶联剂对BN纳米颗粒进行表面改性，采用高速混合法制备了BN/PTFE复合材料，并对其微观形貌、电性能、力学性能和烧蚀性能进行测试。结果表明：BN表面改性和高速混合法使BN纳米颗粒在PTFE基体中的分散均匀性大幅提高。BN/PTFE复合材料的电气强度由纯PTFE的40.4 kV/mm提高到44.3 kV/mm，烧蚀量由0.23 g减少到0.22 g，拉伸强度和断裂伸长率也得到大幅提升。BN/PTFE复合材料性能受填料分散性主导，当BN质量分数为1%～3%时，BN纳米颗粒均匀分散，能够填充PTFE孔隙增强界面结合；当BN质量分数为5%～8%时，BN严重团聚，会引发应力集中，导致复合材料性能急剧下降。
2025年08期 v.58 95-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1281K] - 付强;李浩明;彭磊;李智;林木松;张丽;谢松瑜;唐征海;郭宝春;
废旧硅橡胶复合绝缘子的产生和大量堆积带来环境污染和资源浪费等问题，同时现有的回收再利用过程复杂、耗时，而且大多为降级循环。为了高效回收再利用废旧硅橡胶复合绝缘子，本文基于废旧硅橡胶复合绝缘子颗粒在硅橡胶基体的体积排斥效应，以硅橡胶为界面粘合剂，废旧硅橡胶绝缘子粉末和BN为填料，在硅橡胶中成功构建隔离网络结构，并对硅橡胶复合材料的力学性能、导热性能、电气性能进行研究。结果表明：所制备的具有隔离网络结构的硅橡胶复合材料热导率最高可达1.59 W/(m·K)，体积电阻率大于1×10~(15)Ω·cm；当BN质量分数为19.86%时，隔离结构硅橡胶复合材料的杨氏模量为11.2 MPa，低于BN随机分散试样，同时拉伸强度为1.39 MPa，电气强度为33.8kV/mm，表明构建隔离网络结构的能显著提高硅橡胶复合材料的热导率，同时保持良好的绝缘性能。
2025年08期 v.58 101-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1985K] - 董曼玲;詹振宇;夏玉婷;李毅;秦恩鹏;王琪林;杨知非;
为了研究直接氟化对环氧绝缘材料在氮气中耐电晕性能的提升作用，本文采用多针-平板电极系统，在氮气气氛下对表层氟化和未氟化的环氧树脂试样进行电晕处理，并通过多种表征手段分析其性能变化。结果表明：电晕处理没有改变氟化环氧试样的化学组成与氟化层厚度。电晕处理使氟化试样的表面电位衰减速率降低，但是并未改变试样的润湿性。相反，未氟化试样的表面电位衰减速率在电晕处理后增大，且试样表面生成了可溶性的降解产物。这些结果证明直接氟化改善了环氧绝缘在氮气环境中的耐电晕性能，为气体绝缘设备内环氧绝缘子电气性能的提升提供了技术支撑。
2025年08期 v.58 110-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1870K] - 刘贺晨;吴鹏;刘云鹏;薛伟;龚运;林浩凡;
玄武岩纤维具有良好的绝缘性能、力学性能以及高温、化学环境下的性能稳定性，由其制成的玄武岩纤维复合材料芯棒（BFRP）在电工绝缘装备领域逐步得到了推广和应用。然而，湿热环境仍是威胁BFRP芯棒使用可靠性的关键因素。本文分别以有机硅改性环氧树脂乳液（SER）和氢化双酚A环氧树脂乳液（HBPA）为主要原料制备两种浸润剂，利用浸润剂改性玄武岩纤维并制备两种复合材料，最后通过湿热老化试验和分子动力学模拟分析两种玄武岩纤维复合材料的耐湿热老化机理。结果表明：BFRP-SER拥有良好的耐湿热老化性能，其弯曲强度和电气强度较老化前下降幅度最小，分别下降30.1%和35.2%；泄漏电流和介质损耗因数较老化前上升幅度最小，分别提升了31.3%和141.0%。SER浸润剂涂层与纤维层和树脂层有较好的结合效果，且具有较高的耐水解性，这使BFRP-SER能够在湿热环境下较长时间内保持各项性能稳定。
2025年08期 v.58 119-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 3035K] - 赵洋;郭甜;尚英强;丁一铭;陈熠东;
为克服传统的高压电缆外护套层修复方法操作繁琐的缺点，达到在室温下进行快速、可靠修复的目的，本文制备了缩合型硅橡胶基自交联修复材料，该材料为单组份配方，在有机锡催化剂的作用下能够室温固化修复过程在室温下裁剪与修补，具有操作方便的特点。采用漏电起痕测试、热重-红外测试、接触角测试、透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）测试等方法对修复材料进行性能研究，并通过极化-去极化测试（PDC）研究了热老化前后该材料对实际电缆修复前后的性能变化，利用仿真手段研究了电缆修复前后的电场分布情况并用实验验证。结果表明：修复材料具有较高的体积电阻率（平均值为2.295×10~(10)Ω·cm），通过了600 V的漏电起痕测试，分解温度超过303℃；同时展现出良好的疏水性，在修复后恢复了外护套层的防潮性能，且电场分布均匀，无局部电场集中。
2025年08期 v.58 130-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 2930K] - 刘煊赫;李媛媛;严宇翔;薛子文;雷志鹏;
为了研究纳米Al_2O_3掺杂对聚丙烯中间相的影响，利用快速冷却法制备不同Al_2O_3含量的中间相聚丙烯基纳米复合电介质试样，对试样的XRD图谱、红外光谱、DSC曲线、力学性能和介电性能进行测试。结果表明：虽然掺杂纳米Al_2O_3会抑制聚丙烯分子链中长螺旋段结构的形成过程，但在异相成核的作用下，一定量的纳米Al_2O_3可以有效提高试样的结晶度，形成数量很多的小球晶，使球晶间有较长的分子链连接。该结构使得试样的弹性模量和断裂伸长率提高。同时，掺杂纳米Al_2O_3也使得试样的屈服强度和拉伸强度提高。纳米Al_2O_3还能约束试样中的大量无序分子链，减小聚丙烯分子链的极化强度，降低复合试样的相对介电常数。
2025年08期 v.58 140-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 2926K] 下载本期数据