眾所周知，套管設備的絕緣方式正在發生著重大變革，逐漸向輕量化、無油化方向不斷發展。具有良好電氣性能的干式套管逐漸有替代原有油浸紙絕緣套管的趨勢，尤其是環氧樹脂材料已被廣泛應用于高壓套管。目前，高壓干式套管的內絕緣大多采用環氧/紙復合材料，它由環氧樹脂和絕緣紙通過真空環氧浸漬技術復合而成。

環氧/紙復合材料屬于分層結構，不能被看成一種非常均勻的材料，其老化規律非常復雜。因此，有必要對環氧/紙復合材料的絕緣性能和老化壽命模型進行研究。目前，國內外對環氧樹脂及其微/納米摻雜的復合材料的絕緣性能研究較多，得到了很多結論。對于環氧樹脂及其復合材料老化性能的研究也很多。

環氧/紙復合材料的短時擊穿特性較高，有學者已經進行了研究。但是，在工作電壓和熱的長期作用下，由于材料老化等原因，會造成其絕緣劣化、電場強度逐步下降并引起擊穿。在臨近最終擊穿階段，可能因劣化處溫度過高而以熱擊穿形式完成，也可能因介質劣化后電場強度下降以電擊穿形式完成。因而，研究環氧/紙復合材料，不僅要注意其短時特性，還要注重它們在長期工作電壓下的耐壓性能。對于環氧/紙復合材料耐壓性能的研究，至今鮮見報道。

而對于絕緣材料壽命模型，國內外學者也進行了大量的研究。國內外學者在絕緣老化壽命的數學模型方面，分析研究了單因子作用和多因子作用的多種壽命模型。如針對油紙絕緣基于Arrhenius模型來預測油紙絕緣的熱老化壽命；針對電纜XLPE絕緣材料進行加速老化試驗，研究了電、熱單獨應力作用下的電纜壽命模型，建立了XLPE電纜電熱聯合壽命Simoni模型；針對電力電子變壓器的環氧樹脂絕緣，參考工頻電壓下的電熱聯合老化壽命模型，研究者建立了基于Weibull統計多應力作用壽命模型。但對于環氧/紙復合材料壽命模型的研究同樣較少。

Weibull分布是可靠性分析和壽命檢驗的理論基礎，在可靠性工程中廣泛應用。它能很好地反映絕緣材料的耐壓強度以及在一定電場強度下耐壓時間的概率分布，因此，Weibull分布的統計規律適用于絕緣材料的耐壓強度分析。耐壓試驗數據經常具有截尾特性，導致數據處理時產生問題。

在截尾數據的處理中，常見的有兩種截尾數據類型：定時截尾數據（也稱為Ⅰ型截尾數據）和定數截尾數據 （也稱為Ⅱ型截尾數據）。對于完全數據和Ⅱ型截尾數據來說，盡管在數學和計算應用上都比較復雜，但其統計理論及各種估計方法都已經成熟，像極大似然估計（Maximum Likelihood Estimation, MLE）法、最佳線性無偏估計（Best Linear Unbiased Prediction, BLUE）法等。

本文主要對環氧/紙復合材料的長期耐壓性能進行了研究。首先，利用Matlab軟件采用蒙特卡洛方法仿真模擬了不同Weibull參數估計方法、樣品數量等對耐壓試驗誤差的影響結果，找出最合適的統計方法和試驗方法進行耐壓試驗。然后，在不同溫度下對環氧/紙復合材料試樣進行耐壓試驗，采用仿真得到的最合適的參數估計方法對試驗數據進行擬合，得出了不同溫度下的材料老化速率，并建立了環氧/紙復合材料的Fallou壽命模型。

結論

本文以直流干式套管所用環氧/紙復合材料為研究對象，對其直流耐壓壽命模型的估計方法進行了研究，得出以下結論：

1）分析了不同方法與情況下評估結果的變化規律，為試驗選取了合理的參數，使試驗過程得到合理優化，保證了試驗數據和結果處理的可靠性。利用蒙特卡洛方法仿真生成符合Weibull分布特征的耐壓試驗數據，分別采用極大似然估計法、最小二乘法、加權最小二乘法和改進極大似然估計法對隨機數進行Weibull分布的參數估計，對比真值，對擬合結果進行誤差分析，研究不同參數估計方法、不同樣品數量等因素對試驗結果影響；同時，對比了無截尾耐壓試驗和定數截尾耐壓試驗下不同參數估計方法帶來的試驗誤差。

研究表明，不考慮截尾的情況下，改進極大似然估計估計算得的形狀參數很理想；而在定數截尾情況下，綜合分析樣本個數和截尾程度，加權最小二乘法得到的結果最優。因此，在樣本個數為10且截尾程度為80%的前提下，建議選取定數截尾耐壓方法進行試驗，采用加權最小二乘法進行參數估計。

2）根據選定的試驗方法對環氧/紙試樣進行加速老化下的耐壓試驗，通過對試驗結果的計算分析，建立了環氧/紙復合材料電熱聯合老化的Fallou模型，將在后續為提高直流干式套管絕緣壽命而進行絕緣結構設計時提供了理論依據和技術支持。