改性废旧硅橡胶复合绝缘子胶粉与三元乙丙橡胶(EPDM)共混物的性能研究

采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)和六亚甲基四胺/氯化铁/氯化亚铁混合物(混合改性剂)分别改性废旧硅橡胶复合绝缘子胶粉,利用衰减全反射傅立叶变换红外光谱(ATR FT-IR)和热失重分析(TGA)表征了KH570改性废胶粉的效果,并将其掺入到三元乙丙橡胶(EPDM)中制备共混物。研究了KH570和混合改性剂改性废胶粉对共混物硫化特性和力学性能的影响,通过扫描电子显微镜对共混物的断面形貌进行了分析,结果表明:经过KH570改性,成功在胶粉表面引入活性反应官能团;KH570和混合改性剂都是废旧硅橡胶复合绝缘子胶粉的有效改性剂,其中填充KH570改性胶粉的共混物在硫化性能和力学性能上均有显著提高,界面相容性也更好;随着废胶粉填充量的增大,共混物的力学性能下降。综合考虑共混物成本与性能关系,KH570改性胶粉的用量为10份时(以总橡胶质量为100份计),共混物的综合力学性能最好。

退役硅橡胶复合绝缘子胶粉填充改性室温硫化硅橡胶的性能研究

退役硅橡胶复合绝缘子的合理处置是电力行业需要解决的重要问题。利用硅烷偶联剂表面处理退役硅橡胶绝缘子胶粉,再将其填充室温硫化硅橡胶。利用红外光谱和热失重(TGA)分析表面处理效果,利用万能材料试验机、TGA、动态力学热分析和扫描电镜对硫化胶性能和结构进行分析。结果表明,硅烷偶联剂可有效地对退役硅橡胶复合绝缘子胶粉进行表面改性,其中乙烯基三乙氧基硅烷是较佳的偶联剂;在5～35份改性胶粉用量范围内,所得硫化胶拉伸强度提高7%～23%;填充处理胶粉不影响硫化胶的玻璃化转变温度(-27～-23℃),提高了硫化胶最大热分解速率温度(最高达到532℃)和模量(30℃模量提高7%～85%),且在基体内分散均匀。因此,退役硅橡胶复合绝缘子胶粉作为室温硫化硅橡胶的填充材料是实现其回收再利用的有效途径。

基于硅橡胶分子链陷阱变化的复合绝缘子老化现象

硅橡胶复合绝缘子老化后易引入乙烯基、羰基、羟基等强极性基团,形成化学性陷阱,进而加剧绝缘子老化甚至引发绝缘事故。为探究硅橡胶老化后不同化学基团的陷阱特性,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体,运用分子模拟软件分别构建含羰基、羟基和乙烯基的PDMS缺陷模型,针对稳定构型后的缺陷模型,利用第一性原理,对含不同结构的PDMS在电场作用下的键长、键角、原子布局及偶极矩变化进行了计算,获得了对应的陷阱能级和态密度分布变化。通过分析不同缺陷模型的微观分子结构与陷阱特性之间的内在联系,探究了不同化学陷阱在电场作用下的变化规律。结果表明,含羟基的PDMS引入了浅陷阱,而含乙烯基和羰基的PDMS引入了深陷阱;三种缺陷的陷阱深度均随着电场的增大而增加,且变化率由大到小依次为羰基、乙烯基和羟基;随着电场的增大,含乙烯基的PDMS结构中出现了空穴陷阱,含羰基的PDMS中的电子陷阱出现了消散,而含羟基PDMS的陷阱分布变化不大。由此可见,硅橡胶老化后形成的羰基基团在其老化进程中的作用不容忽视。老化后的硅橡胶陷阱态和基团含量有望作为硅橡胶老化评估的新的参考标准,可为硅橡胶老化实验提供理论依据。

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。

高压输电线路复合绝缘子硅橡胶内部缺陷超声检测

本研究提出使用超声波技术检测高压输电线路复合绝缘子硅橡胶内部缺陷的方法,以不同内部缺陷的复合绝缘子硅橡胶试样为研究对象,选择透声层厚度为1/4波长的相控阵超声探头,通过直接接触法对试样进行多角度扫描、无损检测,通过ANSYS软件构建试样的二维截面有限元模型,分析缺陷情况。然后通过降低盲区和旁瓣影响、提升分辨率,提高复合绝缘子硅橡胶内部缺陷检测的准确性。结果表明:存在缺陷硅橡胶试样的超声波形与正常硅橡胶试样的超声波形差异较大,通过超声波技术可以有效检测复合绝缘子硅橡胶内部破损或结构贯穿缺陷,并准确定位缺陷的具体位置;复合绝缘子上的金属配件会影响超声检测的准确性。

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。

运行后复合绝缘子硅橡胶伞裙老化特性研究

复合绝缘子在运行过程中受外界环境的多重影响,会发生不同程度的老化。为探究运行后复合绝缘子伞裙老化特性,选取5支运行后复合绝缘子伞裙样品,进行硬度测试、傅里叶红外光谱检测和热重红外联用试验。结果表明:同一片伞裙表层老化程度较里层更为严重,同一支绝缘子上运行于电场强度高的伞裙老化更为严重,老化后的伞裙与未发生老化的伞裙热重红外联用试验生成的气相产物种类未发生变化,但CH4气相产物生成量减少。

退役硅橡胶复合绝缘子的表面污秽及老化特性分析

以东南沿海的退役硅橡胶复合绝缘子为对象,采用扫描电子显微镜(SEM)/能量色散谱(EDS)、激光共聚焦显微拉曼、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)及差示扫描量热仪(DSC)分析其伞裙硅橡胶的表面污秽及其老化特征,并与未服役的硅橡胶复合绝缘子进行对比。研究结果表明,相较未服役绝缘子(新绝缘子),退役硅橡胶复合绝缘子表面具有大量的污秽,并呈现大量裂纹及孔洞;同时废旧绝缘子中的O、Al、S元素的比例增加,而C、Si、Zn元素的比例相应减少,硅橡胶复合绝缘子在服役过程中出现了炭化现象;此外,退役硅橡胶复合绝缘子的热稳定性明显低于未服役绝缘子,且聚二甲基硅氧烷含量较低。

基于微波透射法的复合绝缘子硅橡胶老化状态检测方法

该文提出了基于微波透射法的复合绝缘子硅橡胶老化检测数值模拟方法,开展了硅橡胶材料微波检测试验,验证了数值模拟方法的有效性;根据老化规律定义了硅橡胶不同老化状态,通过矩形波导固定扫频检测,分析了透射系数S_(21)幅值的变化规律,确定了最佳检测参数;采用波导移动扫描方法,研究了微波对硅橡胶局部老化程度和位置的检测效果;通过实际10 kV复合绝缘子局部老化微波无损检测,进一步验证了该方法的有效性。研究结果表明:硅橡胶不同老化状态下,S_(21)幅值有明显差异;当提离距离为6 mm、检测频率为4.17 GHz时,通过ΔS_(21)幅值大小及幅值变化区域可有效识别硅橡胶的老化程度和位置。该研究对于复合绝缘子老化状态的无损检测具有重要意义。

高速列车车顶抗偏折硅橡胶复合绝缘子伞裙参数的优化研究

高速列车运行期间的气流会导致车顶硅橡胶复合绝缘子伞裙发生偏折,反复偏折会造成绝缘子伞裙机械强度下降,严重时伞裙表面会出现凹坑或裂缝,水分通过凹坑或裂缝侵入芯棒界面可引发绝缘子绝缘性能降低甚至闪络等故障,影响高速列车的安全稳定运行。为了研究车顶绝缘子在高速气流环境下的伞裙形变特性,基于流固耦合方法,仿真分析了伞裙形变产生原因及伞裙根部厚度、伞裙直径、伞裙倾角等参数的变化对车顶绝缘子伞裙形变量的影响规律,开展正交试验获取抗偏折性最优的伞裙参数组合。在满足车顶绝缘子爬电距离要求的前提下,设计制造一种芯棒加装伞骨的真型抗偏折硅橡胶复合绝缘子,最后通过仿真试验相结合的方式获取了优化模型的形变量。仿真及试验结果表明:车顶绝缘子伞裙形变量随伞裙直径的增大而增大,随伞裙根部厚度的增大而减小,适当改变伞裙上倾角等结构参数均可改变绝缘子伞裙形变量。新型抗偏折硅橡胶复合绝缘子在90m/s仿真风速下伞裙最大形变量不超过0.18mm;在0~110m/s试验风速下伞裙最大形变量不超过0.5mm,试验结束后绝缘子伞裙均未出现撕裂等现象。文中优化设计的抗偏折硅橡胶复合绝缘子可为极端环境中车顶绝缘子的伞裙结构设计与优化提供参考。

硅橡胶复合绝缘子老化状态核磁共振与红外光谱对比分析研究

硅橡胶复合绝缘子在电力系统中使用广泛,但随着运行时间增长容易老化,威胁电力系统的安全运行。为此,采用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术来分析识别硅橡胶复合绝缘子的老化状态。运用NMR分析方法从低场NMR信号中提取出表征硅橡胶绝缘子老化状态的特征量,解释绝缘子的老化机理,并与红外光谱分析技术进行对比分析。结果表明:复合绝缘子NMR测量结果与红外光谱外层吸收峰吻合,2种结果在一定程度上都能反映复合绝缘子的老化程度;绝缘子的老化程度越高,NMR方法的横向弛豫时间值越小,红外光谱的吸收值越低。

某地区复合绝缘子硅橡胶伞裙表面老化微观结构分析

为深入了解某地区复合绝缘子硅橡胶伞裙表面老化的微观结构,本文对其进行了详细的分析和研究,采集了某地区复合绝缘子硅橡胶伞裙的样本,并通过扫描电子显微镜(JSM-7800)观察和分析了其表面。实验结果表明,硅橡胶伞裙表面出现了明显的老化现象,包括颗粒状物质的沉积、裂纹的形成和颜色的变化等。本文通过分析和研究某地区复合绝缘子硅橡胶伞裙表面老化微观结构,揭示了其老化现象的微观特征。

复合绝缘子硅橡胶老化过程中成分变化规律研究

为了研究复合绝缘子硅橡胶在老化过程中成分的变化规律,选择未使用和使用2年、6年、10年的复合绝缘子硅橡胶进行多项测试分析,包括扫描电子显微镜分析、热重分析、差示扫描量热分析、傅里叶变换红外光谱分析和X射线光谱分析。研究发现,在运行过程中,硅橡胶会逐渐劣化,表面会出现越来越多的裂纹和孔洞。此外,硅橡胶的运行状况与其组分中的氢氧化铝的变化和析出密切相关,老化过程中氢氧化铝的变化也最为显著。这项研究可以更好地反映硅橡胶的表面老化状态,对复合绝缘子的运行状况评估及老化失效分析具有重要意义。

基于热重-红外联用技术的复合硅橡胶老化研究

复合硅橡胶绝缘子已广泛应用于架空输电线路中,但其老化一直是困扰电力行业的重要问题。为探究复合硅橡胶的老化过程,在盐雾环境下加快复合硅橡胶样品的老化过程,采用扫描电子显微镜观察样品老化过程中表面微观形貌变化;并利用热重和傅里叶变换红外光谱分析试样老化过程中的组分质量分数和官能团变化;运用热重-红外联用技术分析复合硅橡胶样品的热解产物。结果表明,盐雾老化后样品的热解产物中含有水蒸气、CO_(2)及少量的有机硅,这说明盐雾老化会使样品的Si-CH_(3)、Si-(CH_(3))_(2)等侧链疏水基团发生水解,产生硅羟基(Si-OH)、碳羟基(C-OH)等羟基化基团,影响样品的疏水性能,进而降低耐污染性能。

复合绝缘子用伞裙材料研究进展

介绍了绝缘子的应用现状及复合绝缘子的特点,总结了复合绝缘子伞裙材料中的高温硫化硅橡胶及其增强填料、阻燃剂、着色剂等添加剂,以及伞裙加工技术和缺陷检测技术的研究进展,对伞裙材料的研究提出了建议。

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。

500 kV直线塔复合绝缘子断串原因分析

运用外观检查、解剖检查、染料渗透试验、红外测温试验,对一起500 kV某线路72号直线塔复合绝缘子断串故障原因进行分析。结果表明,故障相绝缘子护套存在自身缺陷、密封不严等问题,导致其芯棒与外界空气、雨水等接触,在强电场、酸液、潮湿空气等长期作用下芯棒受腐蚀,进而造成复合绝缘子中承力作用的玻璃纤维在电化反应下断裂,绝缘子在导线自重等综合作用下断串。

硅橡胶复合绝缘子老化表征评估研究的现状与进展

硅橡胶复合绝缘子具有重量轻、耐污闪能力强、运输安装方便等优点,被广泛用于电力系统的外绝缘。在污秽、紫外辐射、放电、温湿度等现场复杂因素的长期作用下,复合绝缘子硅橡胶绝缘材料逐渐老化,运行可靠性显著降低,严重威胁电力系统的运行安全。如何科学表征和评估复合绝缘子的老化状况,是目前国内外业界关注的热点和难点问题。文中结合作者的研究成果,分析了复合绝缘子硅橡胶材料的老化机理,综述了目前考核复合绝缘子长期性能的模拟严酷环境试验方法以及复合绝缘子老化状态检测和评估技术的研究现状与进展,对各种老化试验及状态评估方法的适用性及有效性进行了分析,最后对复合绝缘子老化状态表征和评估技术的发展趋势进行了展望,以期能为电力部门的复合绝缘子运行维护和生产厂家的设计制造提供参考。

中国硅橡胶复合绝缘子快速发展历程

新技术在电力系统的广泛应用往往要经过深入研究、详细论证、慎重试用、积累若干年经验后再逐步推广。但硅橡胶复合绝缘子30年来在我国电网推广应用的速度显然远远超过了一般的预期。复合绝缘子近年来已经成为各类绝缘子中用量最大的绝缘子,中国已经成为世界上第一个在特高压输电系统中以有机外绝缘为主的国家。该研究对复合绝缘子在我国的发展进行了分析、回顾,总结了复合绝缘子在我国快速发展的3个关键发展机遇,即"大面积污闪机遇"、"直流输电机遇"和"特高压机遇",并介绍了各个机遇来临之前成功突破的相关关键技术。还根据不同时期关注焦点的不同,将复合绝缘子在我国的发展历程进行了阶段的划分。

硅橡胶复合绝缘子老化机理及其服役寿命预测研究综述

硅橡胶复合绝缘子在运行环境因素作用下的老化失效问题给电网的安全运行带来重大隐患,也是当前复合绝缘子运维管理中的重点和难点问题。文中系统分析了运行复合绝缘子老化的影响因素和作用机理,综述了当前复合绝缘子硅橡胶材料物理老化、化学老化和电老化的研究现状与进展,进而对其服役寿命的各种预测模型的适用性和有效性进行了分析,最后对复合绝缘子老化状态研究及寿命预测方法的发展趋势进行了展望,希望能为复合绝缘子生产厂家、运行单位和科研部门提供支持和参考。