盐雾法试验中复合绝缘子性能变化规律研究

为研究复合绝缘子老化性能的变化规律,选取河北省南部电网4支不同运行年限的复合绝缘子进行盐雾加速老化试验,分析试验过程中绝缘子表面放电、泄漏电流、憎水性能和分子结构的变化规律,试验结果表明,随着试验时间的增加,绝缘子表面放电程度逐渐加深,泄漏电流出现畸变,硅橡胶材料憎水性能出现劣化,分子结构遭到破坏,且憎水性能劣化程度和分子结构破坏速度与其初始老化程度呈正比。试验结果对复合绝缘子的老化特性研究及老化状态评估提供了参考。     

转轮法试验中复合绝缘子放电现象及泄漏电流特征分析

为明确复合绝缘子转轮法试验中放电现象及泄漏电流与其老化程度的对应关系,利用自主研制的复合绝缘子转轮老化试验装置对8支"R配方"的复合绝缘子短样进行了30 000转老化试验。通过监测老化过程中绝缘子表面放电现象及泄漏电流变化,总结出绝缘子表面放电现象及泄漏电流波形变化大致可分成均匀烘干、干带电弧、零星放电和微弱放电这4个阶段。分析了这4个阶段放电特征和泄漏电流波形特征,发现泄漏电流幅值、3次谐波和5次谐波的变化规律同绝缘子的老化程度有一定的对应关系,对辨识转轮试验中复合绝缘子表面的老化程度有一定的参考价值。     

大直径复合绝缘子转轮法试验(二):泄漏电流沿环向分布问题

为了研究大直径复合绝缘子转轮法试验中泄漏电流沿环向分布情况及其对试品老化的影响,按照本系列论文的第1篇推荐的试验方案,对2支大直径复合绝缘子试品进行了30 000转完整的转轮法试验,在试验中沿环向将泄漏电流分为8路同时进行了测量。试验结果表明,滴落位置中处于朝下位置的泄漏电流一般要大于处于朝上位置的泄漏电流,且更早进入第3阶段,即试品表面憎水性丧失得更快。累积放电量也呈现出同样的规律,2支试品最小值分别约为最大值的0.61和0.62倍。2支试品表面在试验后均未没有出现较为严重的漏电起痕及电蚀损,对于日后的大直径复合绝缘子转轮法试验,可以不用担心泄漏电流和放电沿环向分布不均的问题。     

复合绝缘子表面不同状态时的放电特征

复合绝缘子不同表面状态会出现不同放电现象,为此根据复合绝缘子表面放电的剧烈程度将复合绝缘子表面放电分为微弱性放电、间隙性电弧放电、持续性电弧放电3种类型。经过大量试验,统计分析了不同放电类型下泄漏电流的谐波特征和相角特征,建立了放电类型与泄漏电流谐波和相角的关系,并研究了复合绝缘子不同污秽和憎水性对表面放电类型的影响。结果表明:通过分析泄漏电流的谐波特性和相角特性,可以得出绝缘子不同表面状态所对应的放电类型及其特征。复合绝缘子表面憎水性变差时,微弱放电比例略有减少,部分间隙性电弧放电转变成持续电弧放电,持续电弧放电比例增加;复合绝缘子表面污秽度变高时,部分微弱性放电转变成间隙性电弧放电及持续性电弧放电,间隙性电弧放电及持续电弧放电比例增大。通过对泄漏电流的特性分析,可以判断出复合绝缘子表面的状态。     

基于泄漏电流的复合绝缘子憎水性能诊断技术

为建立基于泄漏电流特征量的复合绝缘子憎水性能诊断方法,研究了在饱和湿度情况下,污秽度和憎水性能对泄漏电流最大值、泄漏电流出现次数及累积放电量的影响,用聚类分析法对复合绝缘子的憎水性能进行诊断。结果表明:泄漏电流最大值随污秽度和憎水性等级的变大呈增加趋势,污秽度和憎水性能影响泄漏电流幅值的区间不同,污秽度主要影响泄漏电流的低幅值部分,而憎水性能主要影响泄漏电流的高幅值部分,造成这种差异的原因是污秽度和憎水性能对复合绝缘子表面电阻的影响不同;污秽度对复合绝缘子表面累积放电量的影响更明显。使用聚类分析法,选取的泄漏电流特征量能够实现对复合绝缘子憎水性能的诊断。     

直流复合绝缘子长期老化性能分析

通过5 000 h加速老化试验对±500 kV直流复合绝缘子的长期老化性能进行了评估,介绍了试验程序,通过复合绝缘子泄漏电流的变化、憎水性的变化以及绝缘子表面材料的烧蚀情况研究了绝缘子老化性能。在老化试验中,憎水性丧失和恢复过程与实际运行情况一致,材料表面烧蚀情况较轻,说明配方经过优化设计的硅橡胶伞套在直流条件下具有优异的长期老化性能。     

基于转轮法试验的复合绝缘子硅橡胶材料性能研究

为了研究硅橡胶复合绝缘子的耐漏电起痕和电蚀损性能,根据IEC 62217标准,建立转轮法试验台并进行30 000 r试验。试验结果表明经老化试验后的复合绝缘子憎水性下降严重甚至丧失,憎水性恢复后水平较低,介损、拉伸强度和泄漏电流均呈增大的趋势。经ATR-FTIR分析知电弧能使硅橡胶分子氧化,分子结构破坏,使Si-C键和主链断裂,并进一步解释了其老化机理。     

运行后复合绝缘子的理化分析

为了获得复合绝缘子在运行后老化的状况,选取了3个厂家生产的6支绝缘子试样,分别对这6支试样进行了憎水性测试、Fourier红外光谱分析、热分析和扫描电镜(SEM)检测。结果表明:硅橡胶表层的憎水性基团Si-CH3、-CH3各自与-Si-O-Si-基团的摩尔比明显低于中心层,而-OH未见明显规律;憎水性基团Si-CH3、-CH3摩尔比的相对变化能较好地表征憎水性,而-OH不宜作为复合绝缘子的憎水性表征指标。新复合绝缘子表层和中心层的组成基本相同。投运后复合绝缘子表层和中心层中无机化合物的质量规律性不明显;表层及中心层中高分子物质的质量随运行时间的延长而呈下降趋势,且中心层中高分子物质的质量高于表层;表层中低分子物质的质量高于中心层。投运时间对试样的扫描电镜结果具有一定的影响。新复合绝缘子试样喷水后的憎水性级别为HC1,运行后试样的憎水性级别处于HC3～HC4,同一复合绝缘子试样中不同伞裙、不同位置的憎水性也略有不同。研究结果对复合绝缘子老化评估具有参考价值。     

运行复合绝缘子不均匀老化特性分析

以现场运行后的复合绝缘子为实验样本,通过红外光谱实验,将Si-CH3侧链和Si-O-Si主链的吸收峰面积作为主要依据,对复合绝缘子的不均匀老化特性进行研究。结果表明:复合绝缘子同一伞裙的上下表面、不同方位和不同位置的伞裙表面的老化状态均存在差异;不同差异对整支绝缘子老化的影响程度不同,方位差异影响大于位置差异,位置差异影响大于上下表面差异。     

基于FTIR的硅橡胶绝缘材料的老化程度评估

复合绝缘子具有质量轻、憎水性好等优点,但也易老化,复合绝缘子老化评估成为急需解决的问题。该试验借助傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)憎水性喷水法和硬度测试,对不同电压等级和不同运行年限的复合绝缘子进行老化状态评估。初步探寻了电压等级和运行年限等因素与现场复合绝缘子的FTIR测试之间的联系。结果表明,运行电压等级越高绝缘子各位置基团吸收峰面积和老化程度越不均匀;随着运行年限的增加基团吸收峰呈现降低的趋势,结合憎水性试验和微观结构分析,表明FTIR测试在一定程度上可以对老化绝缘子进行评估,并尝试提出了绝缘子老化程度划分依据。