本文是国家自然科学基金面上项目“矿用干式变压器Nomex绝缘老化机理研究”(项目编号:51577123)的主要研究内容之一,它是针对矿用干式变压器主绝缘老化问题提出的。Nomex绝缘纸以其良好的机械性能、电气性能及热稳定性被广泛应用于高压电机与变压器。国内外绝大多数矿用干式变压器采用了Nomex绝缘方式。矿用干式变压器运行于煤矿井下温度高、湿度大、干扰多的特殊环境中,常常遭受井下供电系统的各种过电压及过电流的影响。这些因素联合作用加速了变压器Nomex绝缘的老化,导致其电气与机械性能下降,以致引发各种绝缘故障,并造成煤矿火灾事故及无计划停电事故。然而矿用干式变压器Nomex绝缘的老化机理尚不明确,以致于无法获知变压器的绝缘状态。因此研究矿用干式变压器Nomex绝缘的老化机理及评估方法具有重要的理论价值和现实意义。长期以来,在变压器绝缘老化机理及评估方法上,国内外学者主要针对油浸式变压器绝缘进行了深入研究,得到了绝缘油、绝缘纸及油纸复合绝缘的老化特征和机理,并基于此提出了多种基于老化特征的绝缘评估方法。然而,关于矿用干式变压器绝缘老化机理的研究较少,到目前为止尚未形成其绝缘老化的理论体系和评估方法。因此,本文以矿用干式变压器Nomex绝缘为研究对象,采用试验与理论分析相结合的方式,对其电、热老化机理进行了深入研究。并在此基础上,对其评估方法进行了探索性研究,分别提出了基于老化特征参量的矿用干式变压器Nomex绝缘可靠性评估方法和基于局部放电统计特征PVT(price and volume trend)图的矿用干式变压器Nomex绝缘状态评估方法。具体研究内容如下:通过建立热老化试验系统,确定应力因子强度和老化策略,在温度为180℃、水分为60%RH条件下,对Nomex绝缘纸进行了热老化试验,测量了不同热老化阶段Nomex绝缘纸的热老化特征参数。分析了热老化特征参量与绝缘老化状态的对应关系,探讨了Nomex绝缘纸的热老化过程及机理。研究发现,Nomex绝缘纸在水分存在的情况下分解温度明显降低;Nomex绝缘纸电气性能参量下降不明显,聚合度随老化时间显著下降;Nomex纤维宽度、纤维透明度及表面光滑度均随老化时间呈下降趋势。通过建立电老化试验平台,设计匝间绝缘老化模型,对Nomex绝缘纸进行了1.6kV的电老化试验,测量了不同电老化阶段Nomex绝缘纸的电老化特征参量。分析了电老化特征参量与绝缘老化状态的对应关系,探讨了Nomex绝缘纸的电老化过程及机理,并比较了电、热应力对Nomex绝缘纸老化影响的异同。研究发现Nomex绝缘纸聚合度的老化规律与热老化过程中类似,但相比而言下降速度较低;绝缘表面浆粕及纤维交叉处出现了很多局部缺陷,并沿着纤维伸展方向逐渐扩展,说明其分解始于这些绝缘薄弱环节。基于Nomex绝缘纸聚合度、局部放电及微观形态老化特征参量,分别建立了劣化模型、回归模型和专家评判模型;将三种模型融合,提出了基于Nomex绝缘纸老化特征参量的可靠性评估方法,实现了多参量融合的可靠性评估。通过方法功能测试,验证了可靠性分析方法正确性。通过局部放电老化规律分析,探讨了局部放电统计特征量PVT图的变化趋势;针对局部放电信号的突变特征,将局部放电统计特征量PVT图与Nomex绝缘老化阶段的对应关系确定为绝缘状态评估的依据;借助金融学分析方法,提出了基于局部放电统计特征PVT图的绝缘状态评估方法。通过评估绝缘试样的老化状态,验证了绝缘评估方法的有效性。