基于电导电流测试的硅橡胶复合绝缘子伞群材料老化特性分析

为利用电导电流测试手段探究复合绝缘子伞群材料的老化特性,以现场运行的复合绝缘子为试验对象进行研究。通过电导电流测试得到相关试样的电老化阈值,探究了伞群位置、运行年限、环境污秽及运行电压等级等因素对硅橡胶材料电导电流特性的影响规律,并利用傅里叶红外光谱技术分析了相关基团的变化情况。试验表明,绝缘子串上场强分布高的位置、运行年限较长的绝缘子及运行地区环境污秽严重的绝缘子,其伞群材料的电老化阈值较低、电导电流较大且内部陷阱数量较多;运行电压等级对绝缘子老化程度的影响较小。利用电老化阈值评估伞群试样的老化状态与傅里叶红外光谱分析结果具有高度的一致性,表明通过硅橡胶伞群材料的电导电流测试得到的电老化阈值,可以反映复合绝缘子伞群材料的老化特性。     

基于FTIR的不同运行条件对复合绝缘子老化特性的影响研究

为研究现场运行复合绝缘子伞裙在不同条件下的老化状态,利用傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和硬度测试方法,分析同一厂家生产的运行于不同位置不同运行年限的多支复合绝缘子的老化特性,同时对不同电压等级的复合绝缘子进行电场分布仿真。硬度测试结果表明:处于高压端部的伞裙其上下表面的硬度都随着电压等级的提高而增加,而处于绝缘子中部的伞裙,其表面硬度则随着电压等级的升高而减小。同时发现,同一电压等级的复合绝缘子随着运行年限的增加,伞裙上下表面硬度逐渐增加。FTIR测试结果表明:对于伞裙上表面,Si-O-Si主键吸收峰随着运行年限的增加下降越严重,而下表面试样并未呈现出明确的规律性。硅橡胶复合绝缘子伞裙所处电场强度越高,FTIR红外光谱Si-O-Si和Si-CH3官能团对应特征峰下降程度就越大;对不同相别的复合绝缘子而言,B相伞裙各特征官能团对应的特征峰下降程度最小,说明B相较A、C两相老化最轻。     

复合绝缘子老化状态精细评估中的取样方法

精细评估可以为复合绝缘子老化状态提供更为准确丰富的信息,而评估中的取样方法不仅影响对绝缘子老化状态及剩余寿命的判定,也与试验测试效率紧密相关。以百余串复合绝缘子为研究对象,利用研制的切片机获得了厚度均匀的薄片试样,借助傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared,FTIR)测试技术,系统地对复合绝缘子老化状态精细评估中的取样方法进行了研究。通过对距离伞裙上表面不同深度的试样进行FTIR测试,确定了后续研究中用以反映材料本体特性的"参照试样";通过对不同厂家和不同运行环境下的复合绝缘子试样进行测试,研究了抽样方案对老化评估的影响;通过对绝缘子不同位置的伞裙和伞裙不同方位的试样进行测试分析,探索了切片方案对复合绝缘子老化评估的影响规律。进而提出了一套适用于现场复合绝缘子老化状态精细评估的取样方法,为复合绝缘子在特高压工程中的应用及相关标准的制定提供了一定理论依据。     

不同运行条件下复合绝缘子伞裙老化特性研究

为准确评价不同运行条件下复合绝缘子伞裙老化特性,评估其运行性能,分别对运行年限不同、所处地区污秽等级不同、运行环境不同的复合绝缘子进行憎水性检测和傅里叶红外光谱分析,并通过热重分析进行验证。对比不同条件下复合绝缘子伞裙的红外光谱(特征官能团吸收峰)和热重曲线差别,明确了运行年限相对较长、处于重度工业污秽地区或大风沙尘地区的复合绝缘子老化程度较高,并据此给出了复合绝缘子的运维建议。     

现场运行复合绝缘子伞裙材料的老化判断方法

有效把握复合绝缘子在运行中所表现出的老化特性,探索出老化程度的评价方法是保障复合绝缘子安全运行的关键。为此,以不同运行年限的现场运行绝缘子为试样,采用憎水性测试、Fourier变换红外光谱(FTIR)分析以及热刺激电流(TSC)测试等手段对不同绝缘子试样进行了测试分析。测试发现,TSC峰值及FTIR图中吸收峰值均会随着硅橡胶材料的老化加深而上升,但憎水性测试结果与复合绝缘子的运行条件(运行年限)没有很好的对应关系。初步研究表明,FTIR与TSC能更有效地反映硅橡胶材料性能随运行时间的变化情况,通过对比峰值及相关参数的变化可以对硅橡胶材料的老化程度进行一定的量化判断。     

基于FTIR的110kV复合绝缘子硅橡胶伞裙老化性能分析

为研究110k V运行复合绝缘子硅橡胶伞裙的老化状态,采用傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometer,FTIR)技术对来自同一厂家运行于3个不同地区的9支110k V复合绝缘子硅橡胶伞裙典型基团变化情况进行了研究。对比了不同部位、污区及运行年限硅橡胶伞裙中Si-O-Si主链及Si-CH3侧链反射率差异,结果显示导线侧伞裙、重污秽地区运行伞裙及运行年限较长伞裙的红外反射率较小,表明强电场、重污环境及长运行年限复合绝缘子硅橡胶伞裙老化较严重,硅橡胶伞裙老化状况随运行年限表现出缓慢增长-急剧增加-缓慢变化的趋势;同时运行年限对硅橡胶伞裙老化的作用相对最强,电场强度作用次之,而运行环境作用相对较弱,结合硅橡胶伞裙表面SEM测试结果对硅橡胶伞裙的老化差异进行了理论分析。     

海岛运行复合绝缘子伞裙力学性能及破损特征

海岛复合绝缘子运行在盐含量高、湿度高、日照辐射强烈的环境,其老化状态是令人关心的问题,开展复合绝缘子伞裙老化特征评价对于掌握硅橡胶老化状态十分重要。为此选取了在海南岛运行的39支不同电压等级、运行年限和生产厂家的复合绝缘子开展了伞裙力学性能和破损特征的测试评价,通过电子万能试验机测定了伞裙的拉伸强度和断裂伸长率,分析了运行不同年限绝缘子伞裙的力学性能特征及变化规律。结果表明:复合绝缘子不同部位伞裙的拉伸强度和断裂伸长率基本一致,不同部位处的差异不影响对伞裙力学性能的判别。外观破损伞裙与未破损伞裙力学性能存在明显的界限——破损阈值,破损拉伸强度阈值为4.4MPa,破损断裂伸长率阈值为1.1,伞裙力学性能低于破损阈值时易发生破损。随着运行年限增加,伞裙破损比例增加。随着伞裙断裂伸长率降低,伞裙拉伸强度开始变化不大,之后呈线性下降的趋势,在下降阶段伞裙容易破损。     

典型区域复合绝缘子的微观特性研究

复合绝缘子作为输电线路中的重要绝缘设备,其老化问题受到相关部门与学者的广泛关注。为了研究不同环境因素对复合绝缘子老化的影响,文中以4个典型区域的现场运行复合绝缘子为研究对象,对复合绝缘子伞裙材料进行了热刺激电流特性(TSC)测试、红外光谱(FTIR)测试与扫描电镜(SEM)测试,并对不同区域复合绝缘子的微观特性进行比较分析。研究结果表明,不同地区试样的微观特性存在一定的差异。浙江地区试样的老化程度与其他地区相比较高,可能与其盐雾与湿润的环境有关。青海地区试样的老化程度较轻。黑龙江试样的老化程度位于两者之间。而河南试样虽然表面破坏程度与官能团反应程度较高,但其陷阱电荷量并不高。研究结果有助于合理考虑环境因素对运行复合绝缘子的影响,从而为运行维护提供参考。     

复合绝缘子高温硅橡胶老化现象分析及评估方法研究

复合绝缘子伞裙护套材料由高温硫化硅橡胶制造而成,硅橡胶在长期运行中的老化状态对于复合绝缘子的整体性能有着重要的影响。为了研究复合绝缘子伞裙护套材料在长期运行中的老化情况,文中对北方某地退出运行的复合绝缘子进行取样,选取典型复合绝缘子伞裙护套样品的表层和内部进行对比分析。通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱分析、X射线衍射分析、热失重分析等分析手段研究了高温硫化硅橡胶老化前后的有机官能团、元素比例和价态、微观形貌、微观结构等方面的变化,并采用统计学方法建立了高温硫化硅橡胶"有机成分"与其运行年限的定量关系。为复合绝缘子的寿命预测提供了一种可行的表征手段。     

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。     

基于热刺激电流的硅橡胶合成绝缘子老化诊断方法初探

初步研究了用热刺激电流(TSC)技术进行硅橡胶合成绝缘子老化状态评估诊断的可行性。首先研究各种试验参数对硅橡胶合成绝缘子TSC特性的影响，结合不同测试条件的硅橡胶绝缘子陷阱电荷趋势图，确定一种合适的TSC试验参数，并在此给定的试验参数下，对比研究同一厂家新旧2批合成绝缘子的TSC特性。初步试验发现，新旧绝缘子的TSC测试结果明显不同。结合绝缘子的憎水性测试及微观结构分析发现，TSC测试结果与憎水性、微观结构之间存在一定联系。研究结果表明，如果深入系统地研究TSC特性与老化特性之间的关系，TSC技术有可能成为硅橡胶合成绝缘子老化程度评价及诊断的新方法。     

合成绝缘子材料的TSC试验研究

通过采用热刺激电流法对合成绝缘子材料进行热刺激电流(TSC)的探索性对比测试,力图探索热刺激电流法在评价合成绝缘子特性中的应用可能性.文中对比了同一厂家的两批合成绝缘子试样的TSC特性,初步的试验发现,新旧合成绝缘子之间的TSC测试结果是明显不同的,结合试样的憎水性试验以及微观结构的分析,表明TSC测试结果在一定程度上能够与合成绝缘子材料的老化联系起来.通过深入系统的研究合成绝缘子的TSC特性和合成绝缘子材料的老化特性之间的关系,将能够为合成绝缘子老化特性及老化程度的评价提供新的方法.     

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。     

硅橡胶复合绝缘子运行寿命的试验研究

为评估运行中硅橡胶复合绝缘子安全寿命,提高供电可靠性,从上海电网中实际运行的线路上,选取运行年限>10a的110kV硅橡胶复合绝缘子作为试验研究样品绝缘子,通过对其表面特性及工频和冲击电压的试验研究,并辅助硅橡胶材料的微观试验,分析和探讨硅橡胶复合绝缘子运行寿命特性、电气和机械性能的综合因子老化规律,评估运行中硅橡胶复合绝缘子安全运行状态。研究结果表明:在硅橡胶材料表面特性正常的情况下,其工频和冲击电压试验的干、湿闪电压较接近并与外绝缘结构有关;当硅橡胶材料表面特性老化时,其干、湿闪络电压出现差值,表现出与材料表面特性有关。     

自然老化硅橡胶材料表面憎水性及耐受特性的研究

研究硅橡胶材料的老化特性对于复合绝缘子的设计、选型及维护具有重要意义。以经过现场投样、自然老化后的复合绝缘子伞裙压片为研究对象,详细研究了硅橡胶材料自然老化前后在憎水性迁移特性、憎水性丧失特性、憎水性恢复特性上出现的差异,另外对材料受酸碱侵蚀后表面维持憎水性的能力也进行了研究。结果表明,老化对于材料憎水性能的影响较明显,上下表面由于存在日照、雨淋、积污和冲刷等因素的差异,老化程度不同,上表面的憎水性能表现的更差一些。     

我国复合绝缘子关键制造技术的发展与展望

为总结我国复合绝缘子的制造技术和运行经验,进一步推进复合绝缘子的技术水平,通过对近年来复合绝缘子几大关键制造技术如界面连接工艺、制造材料、端部密封、伞裙形状、均压装置的发展历程比较分析,指出我国复合绝缘子的技术水平和应用已渐趋成熟并具有较高水平,目前的主要发展方向应是系统研究复合绝缘子的可靠性,包括憎水性、机械特性和劣化特性等;针对1000kV交流和±800kV直流工程特点加强研究复合绝缘子的优化配置、伞裙形状、均压装置及运行复合绝缘子检测技术。     

±800kV直流复合绝缘子短样人工污秽闪络特性研究

特高压直流输电在国内外均没有设计、建设和运行经验。根据我国云广±800kV特高压直流工程建设的需要，该文以5种不同结构型式的超、特高压直流复合绝缘子短样为试品，在人工雾室试验研究了试品的人工污闪特性，分析了试品绝缘子污闪电压与盐密、气压的关系。结果表明，直流复合绝缘子短样污闪电压(Uf)的污秽程度影响特征指数(a)与伞裙结构和材质有关，其值为0.25~0.3，小于瓷和玻璃绝缘子绝缘子，即Uf受污秽程度的影响较小，在污秽严重地区，复合绝缘子具有优势；Uf的气压影响特征指数n与绝缘子材质、结构、污秽程度等有关，对于直流复合绝缘子，n值为0.5~0.8，大于瓷绝缘子，在高海拔地区，复合绝缘子不具有优势。根据该文试验结果，采用样品绝缘子E，±800kV特高压直流输电线路在轻污秽、海拔1000m及以下地区的基本电弧距离应不小于8.16m，爬电距离应不小于30.2m。     

基于脉冲电流法的合成绝缘子在线检测系统

为提高电力系统运行的安全可靠性,介绍了脉冲电流法在线检测合成绝缘子的基本原理、检测系统的组成以及具体实现。利用建立起的脉冲电流检测系统,在实验室采用加高电压模拟老化的方法研究了两个不同状况的FXBW4-35/70型合成绝缘子的局放脉冲电流特性。实验结果表明合成绝缘子局放脉冲主要出现在60°~120°和230°~300°的工频相位上,且脉冲电流的幅值、脉冲个数和产生相位的范围都随着电压的增高而增大。对湖南局部分实际运行线路绝缘子的现场检测结果与合成绝缘子投入运行时间相符合,所研制开发的这套在线检测系统具有较好的测试性能,能够满足地面检测合成绝缘子脉冲电流特性的要求。     

复合绝缘子老化状态评估方法研究综述

分析了目前国内外关于复合绝缘子老化状态评估方法的研究现状,介绍了喷水分级法、静态接触角法、扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）法、泄漏电流测量法、粉化观察法、硬度试验法、能谱分析法等7种常用老化评估方法的试验方法及优缺点,重点分析了傅里叶红外光谱分析法、紫外成像法、热刺激电流（thermally stimulated current,TSC）法、核磁共振法等4种新方法的特点与缺陷,并给出了相关试验结果。研究结果表明：现有的复合绝缘子老化状态评估方法各有优缺点及其适用条件,未来硅橡胶材料老化程度评估研究的主要方向或将集中在基于空间电荷测量和电导电流测试方面。