复合绝缘子粉化伞裙的微观结构与憎水性的关联研究

为研究粉化硅橡胶伞裙的憎水性与其微观结构的关系,针对现场取回的3支粉化的110kV复合绝缘子,通过红外光谱、扫描电镜、能谱分析等方法开展研究。首先,利用静态接触角和喷水分级法测试样本的憎水性,粉化层表面的憎水性相比新样本略有下降,去掉表面的粉化层后,其憎水性明显下降。然后,通过红外光谱测试发现样本的主链和侧链基团(Si-O和Si-CH_3)发生了断裂,侧链甲基含量减少;扫描电镜发现去粉化层后硅橡胶表面存在大量微孔和裂纹,因而导致去粉化层后的硅橡胶伞裙表面憎水性明显降低。最后,通过能谱分析发现,粉化层中的硅含量明显高于去粉化层后硅橡胶表面和材料内部值,同时粉化层表面的粗糙度增加,说明粗糙度和硅氧烷小分子的迁移同时导致粉化层表面的憎水性优于去掉粉化层后的表面。研究结果表明,粉化与硅橡胶伞裙的憎水性关联密切,但仍需深入研究粉化复合绝缘子的运行可靠性和使用寿命。     

去粉化对硅橡胶复合绝缘子性能的影响

运行在高海拔、强紫外、盐雾高湿等恶劣环境中的硅橡胶复合绝缘子表面会发生不同程度的粉化现象,影响绝缘子的运行性能.该文对在三种不同环境条件下老化10年以上的复合绝缘子伞裙粉化现象进行研究,分别测试了去除粉化层前后的憎水性、粗糙度、介电性能、微观形貌以及表面化学成分,分析去除粉化带来的性能变化.研究结果表明,去除粉化层后,...     

沿海地区复合绝缘子粉化特性研究

复合绝缘子长期在户外运行过程中会逐渐老化,表面的硅橡胶材料会出现粉化现象影响输电线路稳定运行。为系统研究粉化后绝缘子的材料特性、微观特性以及电气特性,对粉化复合绝缘子硬度、憎水性及憎水迁移性、微观形貌以及泄漏电流进行实验研究。结果表明,粉化后的复合绝缘子表面硬度略有增加,复合绝缘子表面硬度总体趋势由高压段到低压段逐渐降低,复合绝缘子表面在同一电压段位处的护套硬度高于伞裙硬度。复合绝缘子发生粉化后憎水性和憎水迁移性均变差。复合绝缘子粉化后表面孔隙增大增多,表面粗糙度增加,附着有大量颗粒等现象。通过污耐压法研究复合绝缘子电气特性,研究发现,粉化层厚度与泄露电流无明显相关关系,尽管发生粉化,复合绝缘子电气性能依然满足运行条件。研究成果可为沿海地区粉化后复合绝缘子性能提供参考依据,对电力系统稳定运行具有一定的工程意义。     

交流电晕对复合绝缘子硅橡胶伞裙憎水性的影响研究

随着复合绝缘子在电力系统的广泛应用,电晕放电对其长期运行性能的影响是一个值得关注的问题。通过构建针-板电极系统,以清洁硅橡胶试片、人工染污硅橡胶试片、运行绝缘子伞裙试样为对象,系统地研究了在强烈交流电晕作用下硅橡胶伞裙材料的憎水性丧失和恢复过程。研究结果表明:在交流电晕持续作用下,硅橡胶材料的憎水性会逐步丧失,而人工染污和自然积污状态下的硅橡胶憎水性丧失进程相对缓慢,且稳定后的静态接触角也较高,适量的污秽层有利于复合绝缘子硅橡胶伞裙抵御电晕老化。在电晕作用后,由于硅橡胶材料内憎水性小分子硅氧烷的迁移作用,无论是清洁还是积污状态,表面憎水性均能在短时间内恢复到接近初始状态。     

东南沿海地区复合绝缘子用硅橡胶老化特性研究

为研究东南沿海高温高湿地区在线运行复合绝缘子硅橡胶伞裙的老化特性,从东南沿海地区选取不同老化时间和生产厂家的复合绝缘子,利用喷水分级法、表观硬度法测量其宏观特性,并通过衰减全反射红外光谱、热重分析研究其微观特性。结果表明:随着老化时间的增加,复合绝缘子伞裙的憎水性逐渐变差,但对于运行16年左右出现严重粉化的绝缘子,其憎水性又显著恢复;随着老化时间的增加,复合绝缘子伞裙的表观硬度增加,且不同生产厂家的配方对硬度的影响较大。红外光谱与热重分析结果表明,硅橡胶表面的硅氧键与硅碳键发生了断裂,侧链的甲基含量减少,同时与内层硅橡胶相比,表层硅橡胶中氢氧化铝的含量增加。以硅橡胶降解为主导致的宏观特性下降是东南沿海地区复合绝缘子老化的主要原因。     

绿藻对交流复合绝缘子伞裙表面形貌及憎水性的影响机理

藻类在绝缘子上附生引起国内外专家学者越来越广泛的关注,藻类作为一种特殊的生物污秽对复合绝缘子性能的影响尚不明确。本文以广东地区伞裙附生绿藻的500kV交流复合绝缘子为样品,分析了绿藻在复合绝缘子上的分布规律。通过静态接触角、EPMA电子探针和扫描电镜测试,研究了绿藻对硅橡胶伞裙表面形貌及憎水性的影响机理。结果表明,绿藻生物层对憎水性小分子迁移的阻碍作用导致绿藻附生的伞裙区域憎水性完全丧失。绿藻细胞的粘附行为与硅橡胶自然老化协同作用使伞裙表面形成特殊的鳞片状结构。绿藻附着层可延缓伞裙表面裂缝和凹陷往纵深发展。     

水分侵入对现场老化硅橡胶性能影响的研究

硅橡胶复合绝缘子在高湿环境中长期运行后表面会发生粉化现象。为研究水分侵入对已自然老化的硅橡胶性能的影响，本文以在南方沿海某地运行超10年的复合绝缘子伞裙为研究对象，对去除粉化层的硅橡胶样品开展去离子水浸泡试验，研究水分侵入样品后硅橡胶的质量和理化特性的变化，探讨水分侵入对硅橡胶二次粉化现象的影响。结果表明：去除粉化层后的硅橡胶伞裙样品在去离子水浸泡后可产生新的粉化层，其微观形貌和理化特性与自然形成的粉化层相似；通过改变试验的水温，明确了水分是已老化硅橡胶表面再次发生粉化现象的主要因素，且高温可加速粉化层的产生。     

挂网运行复合绝缘子伞裙性能研究

针对复合绝缘子在各种环境因素和运行应力的作用下,其外绝缘材料高温硫化硅橡胶会随着运行时间的增加出现老化的问题,对4支运行后的复合绝缘子和1支新绝缘子的伞裙材料进行了硬度、憎水性、体积电阻率、表面电阻率和电气强度的测量,以及热重分析(thermogravimetric analysis,TGA)和扫描电子显微镜(scanning electon microscope,SEM)检测。试验结果表明,复合绝缘子在长期运行后,其伞裙硬度增加,憎水性和电气强度有所减弱,表面的有机聚合物含量变少,无机残留物的含量相对增加,硅橡胶在氮气气氛中的热稳定性高于空气气氛中的热稳定性,SEM结果显示,运行10年后伞裙表面孔洞直径多小于5μm,而运行15年以上者则出现大于10μm的孔洞。     

现场复合绝缘子老化特征的研究

针对输电线路上复合绝缘子的老化问题,阐述了现场运行老化复合绝缘子电场仿真计算模型,分析了不同伞裙位置所承受的电场大小、表面憎水性和微观形貌,提出了复合绝缘子不同位置伞裙的老化特征规律。试验分析结果表明,复合绝缘子的憎水性与该处承受的电场强度、表面形貌结构有直接的关系,会随着场强的增大而减小。     

运行老化后硅橡胶绝缘子的性能变化

针对硅橡胶绝缘子在挂网运行中的老化现象,从憎水性、机械性能和微观形貌等方面论述运行老化后硅橡胶绝缘子的变化情况。首先使用静态接触角法测试运行老化后硅橡胶绝缘子样本的憎水性能,并测量老化硅橡胶绝缘子样本的撕裂强度和击穿电压,以及通过扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)观察其表面的微观形貌。同时通过和新硅橡胶样本的对比,分析运行中硅橡胶材料的老化对硅橡胶绝缘子应用的影响。     

电力外绝缘用硅橡胶清洗修复剂制备及性能研究

硅橡胶广泛应用于电力行业的复合绝缘子和防污闪涂料,然而长时间工况运行后,容易发生老化粉化、污秽沉积,降低了表面憎水性。电网中目前有上亿支硅橡胶绝缘子服役多年,研究能够清除表面污秽,修复硅橡胶老化层的新型清洗剂迫在眉睫。本文探究不同非离子表面活性剂含量和修复剂含量对清洗效率和憎水性的影响。实验表明非离子表面活性剂含量在3%时,洗净率最高达到95%。而修复剂含量为11%时,憎水性最好,其憎水迁移性最佳可以达到HC1级。通过扫描电镜分析,发现清洗后硅橡胶表面微孔和裂缝消失,表面平整,表明该清洗剂具有去除老化层和污秽,修复老化绝缘子的效果。这为继续研发硅橡胶清洗修复剂,延长绝缘子服役期限提供一定的理论和实践基础。     

硅橡胶复合绝缘子伞裙护套的老化及其判据研究

介绍了我国交流复合绝缘子运行情况,分析了绝缘子的老化问题和事故原因,对现场取下的试品进行了憎水性和硬度的测量以及老化性能的评估。认为目前复合绝缘子损坏的主要原因是早期设计、制作工艺和材料配方不成熟,真正由于硅橡胶伞裙护套老化造成的事故还不多见。大部分复合绝缘子运行10年及以上仍具有良好的憎水性,硅橡胶表面憎水性的下降和硬度的增加与运行时间并无明显关联。硅橡胶的老化是一个漫长的过程,即使出现中期老化特征,仍在一段较长时间内可以保障复合绝缘子的安全运行。认为硅橡胶的老化不应成为复合绝缘子推广使用的障碍。     

不同服役年限下动车组绝缘子表面憎水特性研究

选取不同运行年限的动车组车顶绝缘子为研究对象,分别对其进行憎水性分析(接触角法)、傅里叶红外分析和扫描电镜分析。结果表明:随着服役时间的增加,绝缘子的憎水性下降迅速,但下降趋势逐年减缓,顶部伞裙的憎水性普遍低于中部伞裙与底部伞裙,这与FTIR分析的绝缘子中Si-CH3含量变化趋势吻合。随着服役年限的增加,绝缘子表面形貌变化明显,服役6年的动车组绝缘子已与110 kV输电网中服役15~19年的绝缘子微观形貌相似,这是动车组绝缘子憎水性老化速度快于输电网绝缘子的重要原因之一。     

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。     

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。     

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。     

500 kV变电站硅橡胶辅助伞裙老化特性分析及评估

为研究某500 kV变电站硅橡胶辅助伞裙粉化、脆化、塌陷甚至断裂脱落的原因,以此变电站的老化伞裙为研究对象,采用憎水性、机械性能测试,扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱、热失重分析等多种技术进行理化特性分析和老化评估。结果表明,相比于新伞裙,老化伞裙的憎水性、机械性能已大幅度退化。硅橡胶在外界环境作用下发生复杂的物理化学变化,分子链断链并生成了大量强极性活性基团,同时有机组分流失,形成微孔洞结构,使硅橡胶伞裙性能下降。伞裙配方不够合理也可能是较快劣化、性能下降的原因。附近的水泥厂产生的碱性污秽富集在伞裙上,很可能加速了其老化。最后,针对该问题提出了处理措施以及运维建议,确保电网和设备的安全稳定运行。     

长期运行复合绝缘子憎水性的非均匀变化特性

研究绝缘子不同部位的憎水性状态及其影响因素对整支复合绝缘子的憎水性测试及判别具有指导意义。为此,以4串现场运行后的复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角方法对整串绝缘子系统地进行憎水性测试。由测试结果可知,整支复合绝缘子的憎水性分布是不均匀的,主要表现为沿串不同伞裙、同一伞裙不同区域的憎水性不同。绝缘子沿串憎水性分布与沿串电场强度分布规律一致;对于同一伞裙,其上、下表面的憎水性存在差异,且其不同方位的表面也有差异,并存在憎水性相对最差的一个方位。进一步分析发现,绝缘子表面放电是造成运行复合绝缘子憎水性下降的主要因素,而长期紫外辐射及污秽作用会引起表面憎水性能的劣化。     

±800kV直流耐张串复合绝缘子伞裙材料的老化特性

复合绝缘子因其优异的耐污闪性能和良好的技术经济性越来越多地应用于超/特高压直流输电线路。对4支±800 k V直流复合绝缘子的伞裙进行了运行特性试验研究,主要包括憎水性测试、伞裙材料测试、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)检测、傅里叶红外光谱分析(Fourier transform infrared spectroscopy analysis,FTIR)。研究结果表明:在特高压直流线路已经挂网运行5年的直流耐张串复合绝缘子的憎水性、伞裙材料性能存在不同程度的下降;电镜扫描与傅里叶红外光谱分析为评价复合绝缘子伞裙材料的老化程度提供了重要的参考。     

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。