随着变压器的电压等级提升,容量增大,变压器运行的可靠性面临着巨大挑战。目前,影响变压器运行可靠性的主要因素是由于油纸绝缘热老化引起的绝缘性能下降。而绝缘油的劣化可通过滤油或者换油改善,但对于决定变压器寿命的绝缘纸却无法更换。因此,提升绝缘纸的抗热老化性能逐渐成为研究热点。工程实际上一般采用胺类化合物改性绝缘纸(俗称热稳定纸),是通过添加胺类热稳定剂来实现提高抗热老化能力。但相关研究表明,热稳定纸虽然具有良好的抗热老化能力,但在老化过程会导致绝缘油劣化加速。因此,如何进一步提升绝缘纸的抗热老化性能的同时减缓胺类化合物对绝缘油劣化速率的影响成为了一个亟待解决的问题。首先,本文通过现有实验室绝缘纸抄造平台,将不同种类胺类化合物添加到绝缘纸中,制备出抗热老化的绝缘纸,通过加速热老化实验研究不同的胺类化合物对绝缘纸抗热老化性能及其与绝缘油兼容性,并结合理化特性和分子模拟探究其影响机理;然后,通过研究胺类化合物不同配比对绝缘纸抗热老化性能及其与绝缘油兼容性,得到复合胺类化合物的优化配方。然后,在抄造绝缘纸手抄片的抄造过程中掺杂纳米氧化铝提升绝缘纸和绝缘油的抗热老化性能,并研究获得其抗热老化机理。最终,将复合胺类化合物与纳米氧化铝共同添加制备出新型抗热老化绝缘纸,并研究其与绝缘油兼容性。本文的创新性研究成果为:(1)研究得到了绝缘纸抗热老化性能和绝缘油兼容性提高的绝缘纸配方。添加0.75 wt%双氰胺+2.25 wt%三聚氰胺+0.2 wt%聚丙烯酰胺+2 wt%纳米氧化铝的绝缘纸的抗热老化性能较好同时与绝缘油兼容性也高于其它配方。这种抗热老化绝缘纸在130℃下老化56天后,其抗张强度保留率高出普通纸53%,聚合度高出普通纸160%,此外,该配方改性的绝缘纸对应的绝缘油颜色、酸值、水分、击穿强度均优于其它配方绝缘纸对应的绝缘油;(2)结合胺类化合物的理化特性与分子模拟,获得了胺类化合物对影响绝缘油性能的机理:胺类化合物在老化过程中水解产生氨,而氨与模拟变压器铜绕组而添加的铜会发生络合反应,导致油中铜类化合物浓度增加,从而加速绝缘油劣化;(3)结合纳米氧化铝的理化特性分析,揭示了添加纳米氧化铝同步提升绝缘纸和绝缘油抗热老化性能的机理:对绝缘油而言,铜类化合物会加速绝缘油劣化,而绝缘纸中的纳米氧化铝可以吸附绝缘油中存在的铜类化合物,降低绝缘油中铜类化合物浓度从而减缓绝缘油的老化;对绝缘纸而言,由于绝缘油老化速率降低,绝缘油中加速绝缘纸老化的过氧自由基等老化产物减少,同时纳米氧化铝通过和小分子酸、水的物理吸附和化学反应减少参与老化反应的酸和水的总量,从而达到抑制绝缘纸老化的效果。