HTV硅橡胶复合绝缘子伞裙的热老化特性分析

高温硫化(HTV)硅橡胶复合绝缘子作为架空输电线路的重要组成部分,其在长时间的户外运行中出现的异常发热状态会加剧伞裙的老化,严重时会威胁到输电线路的安全运行。通过对HTV硅橡胶复合绝缘伞裙样品进行480 h的人工热空气老化试验,对样品进行邵氏硬度、水接触角、红外光谱、微观形貌及沿面闪络电压等多项性能参数的测量,分析伞裙样品的热老化特性。研究结果表明,长时间的热老化作用,会加剧伞裙的硬化,降低材料的憎水性。随着热老化时间增加,伞裙样品的老化程度增加,沿面闪络电压先增加后减小。

基于改进多因素老化法的极寒地区复合绝缘子伞裙性能退化研究

为探明极寒地区复合绝缘子老化机理,本文采用改进多因素老化方法,研究老化时间对复合绝缘子伞裙理化性能、力学性能以及电气性能的影响规律。结果表明:随着老化时间的增加,硅橡胶材料表面出现裂纹、孔洞和颗粒物堆积等现象,憎水性明显降低,材料整体硬度增加,断裂伸长率迅速降低,力学性能明显下降。同时,硅橡胶材料的介电常数明显增大,介质损耗不断增加,深陷阱能级密度变低,浅陷阱能级密度升高,表面电导率大幅增加,闪络电压急剧下降。

复合绝缘子用硅橡胶材料运行性能研究

为掌握目前复合绝缘子用硅橡胶材料的运行状况,梳理了近年来国网公司送检的运行复合绝缘子伞套材料的各项性能试验数据,包括电气性能、机械性能和其他特殊性能等,研究了硅橡胶材料在输电线路运行过程中的性能变化。重点从运行电压等级、运行环境和运行年限3个维度进行对比,结合傅里叶变换红外光谱和热失重分析,分别阐述它们对复合绝缘子伞套材料老化的影响程度与规律。结果显示:在影响伞套材料使用寿命的因素中,运行环境居首,电压等级无显著影响,运行年限增长导致各类老化因素逐步积累。

硅橡胶材质的铁路接触网线抗环境电晕与老化能力研究

针对铁路接触网线材料受环境影响易发生老化的问题,探究环境对硅橡胶老化规律的影响。试验结果表明,针对同种硅橡胶材料,雾霾环境的破坏最为严重,其次是盐雾环境,最后是高湿度环境。试验研究的3种硅橡胶材料中,硅橡胶主体的质量分数低,氢氧化铝质量分数高的A类硅橡胶在经过高湿度环境,盐雾环境与雾霾环境电晕老化后,微观形貌保持相对完整,且表面附着物较少,不易发生污闪的情况。老化后,硅橡胶静态接触角分别下降至56.58°、50.38°和40.33°。经过8 h恢复后,其表面静态接触角均恢复至90°左右,在各种环境中均表现出良好的抗电晕老化能力。

硅橡胶绝缘裂纹缺陷的等离子体修复研究

为研究等离子体技术在电力设备绝缘缺陷修复方面的应用效果,本文开展了电缆终端硅橡胶绝缘裂纹缺陷的等离子体修复研究。在硅橡胶绝缘试样表面人工模拟划痕缺陷,以正硅酸乙酯为前驱物,氩气作为载气,通过等离子体射流平台对硅橡胶绝缘表面划痕开展修复实验,研究了等离子体处理时间对附件绝缘缺陷修复效果的影响,测量了等离子体修复前后绝缘样品的体积电阻率和沿面闪络电压。同时采用多针电极对修复前后的绝缘样品开展电晕老化实验,并对老化前后的样品表面特性进行了测量。结果表明:等离子体修复可以有效提高硅橡胶绝缘表面缺陷处的闪络电压和体积电阻率,当修复时间为4 min时,缺陷附近的绝缘特性接近完好试样;电晕老化导致绝缘分子链断裂,使绝缘缺陷处的电气性能进一步下降;经过等离子体修复后的绝缘样品,其体积电阻率、闪络电压和击穿场强在电晕老化后仍高于未修复的缺陷试样,表明等离子体修复硅橡胶绝缘样品的抗电晕老化效果较好。

硅橡胶隔热复合材料的制备及性能

采用空心玻璃微珠(HGB)和膨胀蛭石(EVMT)作为隔热填料,分别与高温硫化硅橡胶(HTV)共混制备HGB/HTV和EVMT/HTV隔热复合材料,并考察了隔热填料的种类和用量对隔热复合材料的隔热性能和力学性能的影响。结果表明,随着HGB和EVMT用量的增加,隔热复合材料的导热性能明显下降。相比于HTV试样,当HGB与HTV的质量比为20/100,EVMT与HTV的质量比为10/100时,隔热复合材料的导热系数分别下降了20.44%和12.34%。HGB和EVMT均能提高HTV隔热复合材料的100%定伸应力和邵尔A硬度,降低其拉伸强度与扯断伸长率。当HGB与HTV的质量比为20/100,EVMT与HTV的质量比为10/100时,隔热复合材料的拉伸强度分别为10.51 MPa和11.59 MPa,邵尔A硬度分别为71.6和59.1。

导热有机硅材料的研究进展

有机硅材料虽然具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、耐候性、憎水性、耐腐蚀性等,但其导热性差,难以满足航空航天、电子电气、高频通信等领域对设备高性能化和小型化的需求。近年来,利用各种导热填料改性有机硅材料以赋予其导热性已成为研究热点之一。本文介绍了有机硅材料的导热机理,重点综述了近年来导热硅脂和导热硅橡胶的研究进展,并展望了其发展方向。

甲基乙烯基硅橡胶绝缘套管的制备及其在架空线绝缘防护中的应用

为了保证变电站线路安全,增加电网稳定性,提出了甲基乙烯基硅橡胶绝缘套管的制备及其在架空线绝缘防护中的应用研究。利用四乙氧基硅烷、超纯水、二甲基二乙氧基硅烷等作为原料,经不断硫化配比获得最佳绝缘套管样品。通过分析甲基乙烯基硅橡胶绝缘套管在架空线绝缘防护应用情况,得出橡胶在有氧环境中会生成自由基,硅碳键具有可扩展的吸振峰,六甲基二硅氮烷在分解过程中会生成氨气,橡胶耐高温老化能力有显著的改善,绝缘效果较佳,令线路使用寿命延长。

改进Grab Cut算法的复合绝缘子憎水性评估

为快速、准确地识别复合绝缘子伞裙的憎水性,提出了一种基于改进Grab Cut算法的复合绝缘子憎水性评估方法,在Grab Cut的基础上引入自适应对比度增强算法来解决图像光照不均匀问题和自适应平滑滤波算法解决图像噪声问题。在伞裙表面滴下20μL的液滴,使用改进后的Grab Cut算法对电晕老化样品、自然积污硅橡胶样品、不同憎水性硅橡胶样品和实际运行工况复合绝缘子进行液滴面积识别。结果表明:算法能降低由于复合绝缘子运行时伞裙表面积污产生的图像噪声,且能较为准确地分割液滴图像与复合绝缘子背景,验证了其有效性和可靠性;可对人工加速老化和自然老化样品液滴面积变化进行测算,并对照静态接触角法,实现复合绝缘子憎水性的评估。

硅橡胶表面分离水珠的局部放电对表面特性的影响

通过对硅橡胶表面存在分离水珠时的局部放电的测量和数据处理,得到了水珠局部放电相位谱图;并采用傅立叶变换红外光谱分析仪(FTIR)分析了局部放电引起的硅橡胶表面结构的变化。水珠间的放电过程中产生的热量和臭氧使硅橡胶表面发生裂解、氧化、交联、水解和缩合等反应,在其表面生产亲水性的硅醇、破坏甲基的对称结构和增加含氧量,这些导致了憎水性能的下降。

复合绝缘子HTV硅橡胶材料老化特性的研究

针对在役复合绝缘子的老化问题,笔者分别对实验室电晕老化和现场自然老化的HTV硅橡胶材料的憎水性、泄漏电流、表面微观形貌以及化学成分等特性进行了对比研究。结果表明,电晕老化与现场老化造成材料特性变化的规律呈现一致性:电晕老化造成材料憎水性下降,且提高电晕老化强度(电压和时间)则导致憎水性恢复变慢,甚至不能完全恢复;现场老化材料的憎水性随年限不断下降,由HC1级(2年)降至HC5级(15年)。老化还造成样品的表面电阻率下降,引起表面泄漏电流增加;老化造成硅橡胶材料降解,表面缺陷增加,孔洞增加并加深,甚至产生裂纹,同时生成强极性基团等,从而引起硅橡胶机械及绝缘性能不断下降。

环境湿度对硅橡胶材料憎水迁移性的影响

硅橡胶表面憎水性和其特有的憎水迁移特性,是硅橡胶复合绝缘子具有优异耐污闪能力的根本原因。环境湿度对硅橡胶材料的憎水迁移特性有较大影响,进而对复合绝缘子的污闪特性产生很大的影响,为此针对该问题开展了深入研究。利用饱和盐溶液法精确地控制小环境内的相对湿度,并采用静态接触角法测量污层表面的憎水性随迁移时间的变化过程。研究结果表明,在高湿环境下硅橡胶的憎水迁移特性显著变弱;对于IEC标准推荐的2种人工污秽,高岭土的吸湿能力强于硅藻土,环境湿度对表面惰性物质为高岭土时的憎水迁移特性影响较大;污秽中的可溶物质的吸湿性能也对硅橡胶材料的憎水迁移特性有很大影响,污秽中含有糖分和NaCl等盐类,会使硅橡胶的憎水迁移特性明显变差。

基于憎水迁移性测试的复合绝缘子老化特性

憎水迁移性作为复合绝缘子状态评价和老化程度判断的关键参数,有着重要的研究意义。为此,以在我国南方地区运行多年的直流复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角法进行了系统的憎水迁移性测试,同时应用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析深入探究了硅橡胶材料的微观结构变化。研究结果表明:绝缘子伞裙上表面的边沿憎水迁移性最差,根部憎水迁移性最好,绝缘子不同方位的憎水迁移性也有所差异;老化最为严重的边沿褪色位置有机官能团含量大幅下降,Si元素和C元素减少、Al元素增加,并且检测出硅橡胶体系交联度的明显上升。上述憎水迁移性以及微观分析的研究结果可为直流复合绝缘子老化机制和老化程度评估提供依据。

运行多年RTV涂料绝缘子表面涂层老化分析研究

室温硫化硅橡胶涂料(RTV涂料)可以有效防止污闪事故,已在我国电力系统中广泛应用。文中通过取得大量在天津挂网运行多年老化的RTV涂料绝缘子,在对其表面憎水性和积污状况研究的基础上,进行了两种状态下试品防污闪能力测试,结果表明试品仍具有良好的防污闪能力。通过绝缘子试品表面涂层的红外分析对比,讨论了线路周边污染源环境对RTV涂层的不同影响。针对RTV涂料国内比较保守的寿命定义,通过热重分析,引入胶含量的概念,结合防污闪性能及红外谱图的变化,提出了对RTV涂料寿命评估新的参考方法,并对RTV涂料在不同运行条件下的实际使用寿命给出了指导性意见。

复合绝缘子的5000h多因素试验及长期性能评价

随着特高压复合绝缘子的大规模应用和超高压复合绝缘子运行年限的不断增长,复合绝缘子的现场老化问题与长期性能评价方法成为亟待研究的问题。为此,根据对现场运行条件下硅橡胶复合绝缘子积污和憎水性变化过程的研究,在IEC多因素试验方法的基础上,加入了硅藻土污秽成分并调整了老化因素的时间安排,提出了复合绝缘子的"清华5 000h多因素试验方法"。在该试验方法下进行了5轮次的5 000h多因素老化试验后,成功模拟了复合绝缘子表面污秽积累过程和表面憎水性的丧失与恢复过程,重现了不同复合绝缘子憎水性下降、起痕与电蚀损、过流跳闸等现场老化失效模式。不同配方和配置的复合绝缘子的老化结果表明,硅橡胶复合绝缘子需要同时达到耐起痕和蚀损性能强、憎水性良好、爬电比距足够的要求,才能保证其在正常运行条件下的长期可靠性。

染污硅橡胶在不同憎水性时的污闪特性

研究了硅橡胶平板模型在不同憎水性条件下的污闪特性。试品以定量涂刷的方式染污,通过控制迁移时间,使固体污层获取不同程度的憎水性能。以污层表面的液滴面积最大值来代表污层的憎水性强度,分析污层憎水性能对平板模型的污闪电压、污层电导以及电弧发展过程的影响。随着污层憎水性能的改善,试品污闪电压逐步上升。污闪电压与液滴面积最大值存在关联,但两者间的分散性随污层憎水性能的改善而增加。污层表面水珠形态对电弧发展过程有重要影响,当污层表面水珠能形成连续水膜时,电弧通道集中且污闪电压低;当污层表面水珠呈离散分布时,放电区域分散且污闪电压高。根据污闪试验结果以及不同憎水性强度污层表面的液滴形态,将亲水性表面HC7细分为HC7A、HC7B、HC7C和HC7D四种状态。HC7B状态下,污层憎水性能虽然很微弱,但相对污层完全没有憎水性的情形(HC7C和HC7D),试品的污闪电压有明显的上升。因此,依据HC7B状态下的污闪电压设计复合绝缘子结构,可以在保证绝缘子安全裕度的同时,优化绝缘子的结构高度。

不同运行年限复合绝缘子表面护套特性的研究

随着复合绝缘子运行年限的增长,有机材料的复合绝缘子会发生不可逆转的老化。伴随绝缘材料自身的性能的恶化,有可能影响电力系统的安全在线运行。为了进一步积累复合绝缘子安全运行的相关经验,特对可能存在安全隐患的110 kV叶氮清线及110 kV白氮线中不同运行年限的绝缘子共摘取3只进行抽检,研究不同运行年限后的复合绝缘子表面特性,对其进行了一系列的试验。研究内容包括绝缘子表面不同部位的憎水性分布、通过扫描电镜来分析绝缘子表面的污秽特征,以及通过离子成分分析,研究了污秽成分。试验研究表明,运行后的绝缘子的憎水性能出现不均匀分布,分析绝缘子表面的污秽成分,有助于了解该区域的污区特点,合理的制定防污措施。

硅橡胶合成绝缘子的憎水性使用寿命的研究

硅橡胶材料中的憎水性小分子聚合物的挥发性使合成绝缘子具有优良的耐污闪性能，同时也说明硅橡胶合成绝缘子存在憎水性的老化问题。本文通过实验验证了这种憎水性老化过程十分缓慢，不会对合成绝缘子的安全运行构成威胁。

用动态滴水法评估硅橡胶复合绝缘子表面憎水性

为有效评估硅橡胶复合绝缘子在实际运行过程中表面憎水性变化情况,利用CIGREWGD1.14提出的动态滴水实验法搭建了憎水性检测系统,以不同老化程度的硅橡胶复合绝缘子为试样,在交流电压下以12滴/min的速率将电导率为2.0mS/cm的液滴匀速滴至试样表面,运用高速摄像机记录液滴在试样表面动态变化过程及其引发的表面放电现象,采用光电倍增管测量表面放电强度,通过分析放电分布及特征建立了绝缘子表面放电图谱、放电发光分布、发光亮度、放电相对光强与试样憎水性的对应关系。研究表明,随着憎水性的下降,绝缘子表面放电强度、放电发光分布、发光亮度和放电光强均呈现增大的趋势。研究结果为复合绝缘子表面憎水性变化提供了一种基于放电光学特征分析的评估方法。

紫外线老化对复合绝缘子硅橡胶憎水性的影响

硅橡胶复合绝缘子的优良耐污闪性能源自于硅橡胶材料的憎水性以及憎水迁移性.本文研究了紫外老化对硅橡胶憎水性影响以及硅橡胶表面积污后的憎水迁移性.研究结果表明：经小分子处理的硅橡胶经过2 000 h紫外线辐射后仍能够保持良好的憎水性,静态接触角仍能达到102.3＆#176;,憎水性等级为HC2级;硅橡胶上的污层在较短时间内具有了憎水性,憎水性等级能达到HC2～HC3.并对硅橡胶紫外老化机理以及憎水迁移性机理进行了分析.