我國(guó)自然資源蘊(yùn)藏和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡性，使超、特高壓輸變電技術(shù)成為電力輸送總趨勢(shì)。變壓器是超、特高壓輸變電系統(tǒng)中的核心設(shè)備，其發(fā)展呈現(xiàn)出電壓高、容量大、體積小、質(zhì)量小等特點(diǎn)，這就對(duì)變壓器的內(nèi)絕緣水平提出更高要求。絕緣紙是變壓器中普遍應(yīng)用的絕緣介質(zhì)，其絕緣性能的優(yōu)劣總體上決定著設(shè)備的絕緣水平，并影響其運(yùn)行可靠性和服役壽命。變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，內(nèi)部絕緣介質(zhì)在電場(chǎng)作用下容易產(chǎn)生空間電荷，它們的積聚、輸運(yùn)、消散將使材料內(nèi)部電場(chǎng)分布畸變，導(dǎo)致絕緣外部電場(chǎng)削弱，絕緣內(nèi)部局部電場(chǎng)加強(qiáng)，引起材料老化過(guò)程加速，致使變壓器絕緣性能劣化。特別是直流電力設(shè)備在進(jìn)行反極性操作時(shí)，因空間電荷引起絕緣材料的反極性效應(yīng)更容易造成絕緣的損傷而形成事故。因此，對(duì)絕緣介質(zhì)材料的空間電荷特性進(jìn)行研究，有利于理解絕緣材料內(nèi)部空間電荷的輸運(yùn)機(jī)理，更加深刻的認(rèn)識(shí)材料物理化學(xué)微觀結(jié)構(gòu)和電氣性能之間的關(guān)系，以便于改進(jìn)絕緣材料的絕緣性能，并為開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)新型絕緣材料提供理論依據(jù)，這對(duì)提升變壓器的運(yùn)行可靠性及延長(zhǎng)其使用壽命具有實(shí)用價(jià)值和理論意義。
電聲脈沖法是目前常用的空間電荷密度分布測(cè)量方法。它將絕緣介質(zhì)置于恒定的直流電場(chǎng)中，電荷將會(huì)沿電場(chǎng)方向在介質(zhì)體內(nèi)定向進(jìn)行注入、遷移和積聚，便于直觀的觀測(cè)試樣體內(nèi)空間電荷的演變情況。為理解空間電荷對(duì)絕緣介質(zhì)材料絕緣性能的影響機(jī)制，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量的研究工作，研究對(duì)象多以電力電纜絕緣用聚乙烯為主，分別考察了空間電荷對(duì)電樹(shù)與水樹(shù)、絕緣老化與擊穿、空間電荷包、微觀形態(tài)與改性等現(xiàn)象的影響，從場(chǎng)強(qiáng)、電壓極性、溫度、結(jié)晶形態(tài)、起始閾值等角度，討論了空間電荷在絕緣材料內(nèi)的注入、積聚與消散特性，提出了多種納米添加劑材料改性方案，對(duì)理解空間電荷影響絕緣性能的作用機(jī)制提供了理論支撐。但目前針對(duì)變壓器絕緣紙空間電荷特性的深入研究較少，有學(xué)者對(duì)天然纖維絕緣紙的空間電荷特性進(jìn)行了初步探索，研究了天然纖維絕緣紙中空間電荷的注入閾值和分布特性，而對(duì)以Nomex絕緣紙為代表的合成纖維絕緣紙的空間電荷特性研究還鮮見(jiàn)報(bào)道。
目前，合成纖維絕緣紙正被推廣應(yīng)用于各種新型變壓器的絕緣系統(tǒng)中。研究表明，其良好的熱穩(wěn)定性能和電氣性能，使其在＜200°Ｃ下變壓器運(yùn)行環(huán)境中能確保介電常數(shù)、介質(zhì)損耗角、機(jī)械強(qiáng)度受溫度影響較小，從而具有比傳統(tǒng)植物纖維絕緣紙更加優(yōu)良的絕緣強(qiáng)度和絕緣可靠性，以實(shí)現(xiàn)提高變壓器的絕緣水平。此外，其優(yōu)異的機(jī)械性能和抗潮性，可降低溫度和水分對(duì)材料絕緣性能的劣化，為延長(zhǎng)變壓器使用壽命提供可能性。由于合成纖維絕緣紙具有比植物纖維絕緣紙更好的電氣、機(jī)械和化學(xué)性能，其應(yīng)用研究已引起了學(xué)者的關(guān)注。