油浸絕緣紙制備技術(shù)及研究進展

用油浸絕緣紙絕緣是變壓器里主要的絕緣形式，這種絕緣紙俗稱“牛皮紙”，浸油后形成紙-油-紙絕緣系統(tǒng)。我國已成功研制開發(fā)了500kV、750kV變壓器匝間絕緣紙，但并未突破1000kV變壓器匝間絕緣紙的技術(shù)難題。這些技術(shù)難題包括：絕緣紙的原材料化學提純精制、結(jié)構(gòu)設計與成形等。本文結(jié)合文獻，從原材料的選擇、制備工藝、生產(chǎn)用水的凈化及生產(chǎn)環(huán)境的控制上對絕緣紙性能的影響進行了介紹，目的在于更深入了解油浸絕緣紙的性能與制備技術(shù)的關(guān)系，以優(yōu)化生產(chǎn)工藝。

1、纖維原料選擇

絕緣紙廣泛用于電氣和電子工業(yè)，一般采用未漂硫酸鹽針葉木漿為原料，也有采用破布漿、麻漿制成，最近研究中也有用到闊葉木纖維原料。

2、制備工藝

2.1蒸煮

絕緣紙紙漿主要采用硫酸鹽蒸煮方法制備，一方面硫酸鹽法比亞硫酸鹽法制備的漿料成紙的強度高，另一方面硫酸鹽漿中的硫元素也有利于提高絕緣紙的耐熱性能。韌皮纖維用作絕緣紙原料時多采用氧堿法蒸煮，但這種方法制備的漿的灰分含量比較高，對絕緣紙的性能影響很大，所以需要對漿料進行純化處理。

2.2酸處理

紙漿中的灰分分為附著灰分、交換灰分和惰性灰分；附著灰分含量最大，交換灰分含量最小，而惰性灰分最難除去。采用無機酸對紙漿進行提純，可以去除紙漿中的導電性物質(zhì)，并且隨著用酸量的增加，灰分去除效果更加明顯。

為降低紙漿水抽提液電導率和提高水抽提液pH值，并考慮到一價金屬離子對絕緣紙電氣性能的影響更明顯，通常采用加入二價Mg鹽的方法將羧基的H+置換出來，鈍化羧基。

2.3打漿

打漿對絕緣紙性能有很大影響，隨著打漿度的提高，絕緣紙和油浸絕緣紙的工頻擊穿強度以及油浸絕緣紙的沖擊擊穿強度都提高。組合打漿方式不但可以縮短打漿時間，降低能耗，而且使成紙勻度提高。盤磨對纖維的作用與磨片的齒寬、槽寬和齒高密切相關(guān)，選用齒寬和槽寬相對窄、齒高相對低的磨片磨漿可提高高密度絕緣紙板的性能。

2.4干燥

油浸紙絕緣系統(tǒng)中，油中含水量應為5-15mg/kg，絕緣紙含水量0.3%-0.5%。當油的含水量增加到40mg/kg，絕緣紙中含水量增加到2%時，絕緣紙強度受影響不大，若絕緣紙含水量超過2%，絕緣紙強度將急劇下降。

2.5壓光

用超級壓光機對絕緣紙進行壓制，利用壓輥間的壓力和摩擦影響紙張的性能，增加壓力能夠提高紙張的緊度，從而提高絕緣紙的擊穿強度。另外對絕緣紙板采用不同的壓光方式，所表現(xiàn)出來的性能也會不同。研究了壓光型和預壓型兩種絕緣紙板的性能，并在150℃進行熱老化實驗，結(jié)果表明，預壓型絕緣紙板的大多數(shù)性能優(yōu)于壓光型絕緣紙板，且壓光型絕緣紙板的抗老化能力較差，更適用于電力變壓器。

3、生產(chǎn)用水和環(huán)境的控制

3.1生產(chǎn)用水的凈化

隨著造紙用水電導率的增加，油浸絕緣紙的體積電阻率和直流擊穿場強下降、介質(zhì)損耗角正切值增大。因此，必須進行生產(chǎn)用水的凈化。脫鹽水處理工藝有離子交換法工藝和膜法工藝，膜法工藝比離子交換工藝更具有綜合優(yōu)勢。

3.2生產(chǎn)環(huán)境的控制

生產(chǎn)絕緣紙產(chǎn)品要嚴格控制生產(chǎn)環(huán)境，為防止外來粉塵，生產(chǎn)環(huán)境要封閉，使用粉塵監(jiān)控系統(tǒng)確保生產(chǎn)環(huán)境的降塵量不大于0.5mg/m3，另外，降溫采用水膜式凈化空調(diào)，換氣通風采用正壓鼓風。

4、展望

近年來，在提高絕緣紙介電特性方面也做了大量的工作，取得了豐碩成果，成功研發(fā)出聚甲基戊烯（PMP）纖維和纖維素纖維復合紙、耐高溫合成纖維（HTFR）紙、氟化乙丙烯共聚物（PEP）纖維復合紙等，電氣性能大大提高。還通過向絕緣紙中添加較低的相對介電常數(shù)的無機非金屬礦物質(zhì)提高了絕緣紙介電性能，常用到的無機非金屬礦物質(zhì)有Al2O3、ZnO、TiO2、SiO2、碳化硅（SiC）、蒙脫土等。

5、結(jié)語

絕緣紙的制備技術(shù)，以原材料結(jié)構(gòu)及改性、纖維交織成形及控制、紙張結(jié)構(gòu)與性能的系統(tǒng)研究為切入點，結(jié)合纖維原料處理、紙張微觀結(jié)構(gòu)設計、紙張抄造技術(shù)及后加工技術(shù)，從微觀-宏觀多層次闡明紙張結(jié)構(gòu)-工藝-性能之間的關(guān)系，是制備高耐熱性和高耐腐蝕、高介電性能和高力學性能的絕緣紙的重要研究內(nèi)容。