眾所周知，纖維素材料的耐溫極限為105超過這一溫度，這些材料將會加速老化，從而產生水和有害性氣體如一氧化碳（CO）和二氧化碳（C2），這些產物比較終會降低礦物油的質量。這個過程對變壓器有2個主要影響：①它會降低壽命和過早出現故障；②給定變壓器的設計容量或功率密度受到繞組溫度需保持在10555K或65K溫升）以下的限制。

　　如果通過用篼溫芳族聚酰胺紙?zhí)鎿Q匝絕緣用的牛皮紙可消除這一老化過程，那么系統(tǒng)壽命就可延長并可以提篼功率密度，這時礦物油的溫度變成了新的耐溫限制。文章將對這方面的多個例子進行評論，并將評論對礦物油和絕緣系統(tǒng)的其他部分的影響。

　　1固體絕緣分析目前，大多數常規(guī)變壓器繞組的設計溫升為55K或65K.如果我們采用IEC或ANSI/IEEE規(guī)則來確定這些系統(tǒng)的壽命，用40t作比較高環(huán)境溫度，然后至少增加10 ~15<娜鵲閿肴譜櫧驕露炔睢U庖馕蹲牛諶惹蛑校Fぶ皆謖8漢商跫攏一般需承受105~120t的溫度。這樣篼的溫度已足以加速纖維素的老化。然而，許多電力公司將需要定期在應急情況或峰值負荷時給這些設備加載超過銘牌容量的10%~25%，甚至更高的短期負荷，這會使熱點溫度出現在140~ 150t的范圍內，這些對纖維素的影響可能是破壞性的。

　　與此相反，許多研究已表明，芳族聚酰胺和礦物油系統(tǒng)在極篼溫度（繞組熱點溫度達到180丈）下仍然具有極長的壽命。這樣便可以如標準中所概括的那樣，設計出繞組平均溫升為95K甚至在礦物油中達105K的電力變壓器。在IEEE 1276指南中提供了芳族聚酰胺材料在礦物油中的老化壽命曲線。

　　除了在較篼溫度下具有更長壽命外，當芳族聚酰胺聚合物開始老化時，不會分解為像水和氣體那樣的次要成分。由于聚合物具有極強的穩(wěn)定性，因此它只是長分子鏈斷裂為短分子鏈，從而減小了它的分子量，在達到高于700t的溫度之前，不會逸出任何氣體。因此，繞組熱點的溫升篼到180 ~190丈對絕緣系統(tǒng)幾乎沒有什么影響。在混合絕緣系統(tǒng)中，對繞組平均溫升為95K并運行數年后的電力變壓器，進行油氣體分析時，顯示溢出氣體減少。混合系統(tǒng)采用芳族聚酰胺材料替換用做匝絕緣和繞組中油道的牛皮紙，變壓器其余的和較冷的區(qū)域中的絕緣仍用牛皮紙材料設計而成的。這一系統(tǒng)的一般結構，見。

　　混合絕緣線圈的固體絕緣2混合系統(tǒng)中的礦物油分析采用混合絕緣系統(tǒng)，繞組中固體芳族聚酰胺絕緣可以承受很高的溫度，所以現在的設計限制就轉移到礦物油上。因為它是變壓器中的主體油的比較熱部位，所以油溫限值的正常指標就是對頂層油溫的評估，混合絕緣系統(tǒng)設計仍需要遵守標準頂層油溫升限值，IEC規(guī)定為60K，而IEEE則規(guī)定為65K.即使有這種限制，繞組中也允許顯著地提高電流密度而升篼溫度。因此，頂層油溫升和繞組平均溫升之間的三角形變化將會增大。IEEE 1276-1998的圖表概括了這些差別并復制在表1中。

　　表1絕緣系統(tǒng)的比較離度限值絕緣系統(tǒng)溫度65K溫升系統(tǒng)篼溫升混合系統(tǒng)環(huán)境溫度下的線平均溫升/K環(huán)境溫度下的線圈熱點溫升/K環(huán)境溫度（比較大值）/線圈熱點溫度/在環(huán)境溫度下油頂層溫升/K環(huán)境溫度下頂層油溫度/T纖維素紙熱點溫升/K纖維素紙熱點溫度/因為繞組溫度較篼，對于這種系統(tǒng)常見問題是繞組熱區(qū)域中礦物油的溫度。幾項研究已表明，通過導線周圍的絕緣能比較顯著地降低導線至位于紙表面附近的礦物油的溫度。中概括了這個溫降的采樣。

　　~180丈的范圍內導體熱點可以降低10~20K.絕緣表面旁邊的油會受到油道中的主體油的影響。由瑞士的H威德曼開發(fā)的有限元素分析程序所獲得的數據表明，在油道中的較短距離內，油溫會進一步降低約20~30K.這表明，比較熱的繞組的熱油道中的油溫，將降至實際導體溫度下的30~50：。因此，對于一個熱點溫度為170：的混合體系而言，比較熱的油溫范圍將在120~140：之內。然而，這部分油與變壓器中大量的主體油相比顯得極少。

　　從導線通過絕緣到礦物油的溫度降礦物油的燃點是150當然，要使礦物油燃燒，需要具備3種條件：溫度、火源和供燃燒用的適當氧氣。因為繞組內部沒有大量的氧氣源，而且也沒有任何火源，所以這并不是需要考慮的問題。事實上，在對190丈的溫度下礦物油的長期研究表明，只要無氧氣存在，就不會產生任何有害影響。

　　絕緣系統(tǒng)的另一個常見問題是在高溫下油起泡。另一項研究已經表明，熱變壓器中起泡的主要原因是絕緣材料中含有水。在芳族聚酰胺老化過程中沒有水生成，即可消除此問題的源頭。

　　3變壓器負荷常規(guī)系統(tǒng)的標準負載導則提供了負荷對變壓器壽命的影響指標。對于混合絕緣設計而言，可從IEEE指南1276- 1997中到這一數據。該指南的提供了礦物油中的芳族聚酰胺材料的老化速率曲線，以及常規(guī)55K和65K系統(tǒng)的標準曲線。文章的中復制的就是這些老化曲線。在這些系統(tǒng)之間可以進行直接比較以確定在什么條件下系統(tǒng)具有相等的壽命。

　　舉一個例子，我們假定一臺溫升為65K的常規(guī)變壓器在銘牌容量下運行，則其產生的熱點溫度為110丈。從曲線上我們可以確定此系統(tǒng)的預期壽命將為約18500011（21.2年）。對于繞組采用芳族聚酰胺絕緣的變壓器，在相等絕緣壽命時，從曲線上推斷的熱點溫度約為174這就是說，這一熱點溫度可以獲得相同的預期壽命。

　　然而，對于溫升為95K的混合系統(tǒng)而言，預算的熱點溫度可能比170丈低得多。對一臺37.5/47MVA，ONAN/ONAF條件下，溫升95K的變壓器進行了工廠熱試驗。結果表明，在額定負荷時，平均繞組溫升高于環(huán)境溫度94K，熱點溫升約為112K.在40SC的比較篼環(huán)境溫度時，熱點溫度等于152t.如果我們返回中看一下預期壽命，會發(fā)現其相對應的壽命超過112年。顯而易見，可能有其他因素會影響變壓器的壽命，但是純從絕緣系統(tǒng)觀點看，變壓器能獲得很長的壽命。

　　我們還可以使用這些曲線來確定所謂的倍增“。通過度量溫度差，來確定系統(tǒng)壽命成倍的變化。根據老化曲線的斜率，芳族聚酰胺/礦物油絕緣絕緣系統(tǒng)的預期壽命曲線系統(tǒng)的倍增溫度約為9.8丈。因此，上述熱點為152t的系統(tǒng)運行時會使其熱點降至142系統(tǒng)壽命將延長一倍。相反，如果在162的熱點溫度上運行，則系統(tǒng)壽命將會縮短一半，約為56年。如在約172的熱點上運行，則系統(tǒng)壽命將再降低一半，約為28年。

　　4應用實例這種混合絕緣技術的商業(yè)應用實例有許多。過去18年里常見的產品一直是輕型、高容量移動式變壓器，它比相同尺寸和重量的變壓器平均多出50% ~70%的容量。這樣移動式變壓器就能夠滿足公路運輸的要求，可以在緊急情況下，擴大電網。其中，比較突出的應用是使用混合技術對出事故和到壽命的變壓器進行維修和增容。平均增容率一般為50%，其范圍大致在20%~100%之間，視老化和設計方式而定w.通過減少油道，同時提高繞組溫升，可在鐵心窗口中增加銅量。這些維修過的設備可供用戶在原來的負荷上選擇運行方式，損耗降低20%；或者在新額定容量下運行，獲得其電網的額外功率容量；或者可在二者之間運行，用比原來的設備中的相等負荷稍微高一些的負荷來降低損耗，同時可額外獲得更多的備用容量。

　　比較近已證明，采用這種技術的鐵路系統(tǒng)用站用牽引變已顯現出新的優(yōu)勢，這些軌道旁的變壓器必須滿足電網的短期負荷的需要，80%或更多時間都在很低的負荷上運行，可能僅使用了50%或更少額定容量。通過采用這一技術可將站用牽引變按照平均負荷（而不是接近比較大負荷）所需要的規(guī)格制作。

　　利用芳族聚徼胺系統(tǒng)可使每天的短期比較大負荷篼達200%運行幾分鐘，而不會引起絕緣的顯著老化。在中國的南方某鐵路局采用這種方法后，已為其節(jié)省了可觀的商業(yè)費用。

　　此外，利用這一技術優(yōu)勢還可以給變壓器提供一個“雙額定值”系統(tǒng)。變壓器可具有65K/95K的額定值。平常在65K溫升下運行以降低損耗，而對持續(xù)緊急情況或比較大負荷期間如娛樂場所的暑假篼峰時間段使用95K的溫升。

　　5結論本文對混合絕緣型變壓器的絕緣系統(tǒng)提供了比較詳細的論述，對絕緣和油的分析提供了指導，并給出了幾個確定極端情況的例子。這些變壓器可以制造成具有更好的壽命特性，并減少對油處理的維修和氣體分析的測量。為了比較好地滿足電力公司不斷變化的需要，可以用各種方法設定額定值和加載。

　　當發(fā)生緊急情況時，可比較低或消除短期重負荷帶來的壽命減少，實踐證明，在全世界這種變壓器將會得到越來越廣泛的應用。