室温硫化硅橡胶绝缘纳米复合材料憎水特性分析

室温硫化硅橡胶(RTV-SR,简称RTV)在电气设备防污闪工作中起重要作用的原因在于其优异的憎水性和憎水迁移性,为研究污秽成分和环境因素对RTV憎水特性影响,分析了静态接触角测量影响因素。用恒定湿热试验箱和紫外老化箱模拟不同外界环境,对污秽成分、环境温度、相对湿度、迁移时间和紫外辐照时间与RTV憎水特性的关系进行了定量对比试验,借助接触角影像测试仪、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪对其影响机理进行了分析。结果表明,温度、盐密和灰密对RTV憎水迁移性有明显的影响,相对湿度和灰成分影响RTV憎水迁移速度及稳定后的静态接触角,长时间紫外预处理能加快RTV憎水迁移速度。研究结果可作为分析硅橡胶材料憎水性、憎水性迁移特性的参考,同时也为外绝缘材料憎水性试验标准的制定提供了试验依据。     

硅橡胶憎水迁移性机理试验分析

论文通过对液体硅橡胶和固体硅橡胶憎水迁移性能的比较，验证了硅橡胶憎水迁移性机理，并通过试验，分析了憎水性对复合绝缘子湿闪电压的影响。     

硅橡胶合成绝缘子外绝缘老化性能研究

高温硫化(HTV)硅橡胶因其强憎水性、憎水迁移性和恢复性等优越性能,成为合成绝缘子外绝缘的首选材料。然而与无机材料相比,HTV硅橡胶更易受电晕、紫外辐射等因素的影响而老化。文章介绍了通过针-板电极系统模拟现实中的尖端电晕放电,用氙灯辐照对HTV硅橡胶进行紫外加速老化的研究过程。试验结果表明:电晕放电不同时间后硅橡胶表面的憎水性丧失是一个渐进的过程,而氙灯辐照对HTV硅橡胶表面憎水性影响不大,纯电场作用对硅橡胶表面的憎水性影响甚微;然而氙灯辐射后材料硬度有变大趋势,材料表面凹凸不平,粗糙度变大,并有填充物外露的趋势。     

表面油污对老化硅橡胶外绝缘性能的影响

硅橡胶材料特有的憎水迁移性是复合电力设备能够防治污闪事故的重要原因,而油的存在会加重污秽积累。当套管漏油后,绝缘油会以油膜的形式覆盖在硅橡胶材料表面,污秽积累形成一层油泥,硅橡胶材料特有的憎水迁移性能会受到极大的影响,表面耐压值也会受到改变。为此,文中以套管用高温硫化硅橡胶(HTV)材料为研究对象,通过加速热老化得到老化试样,并通过人工涂抹含油污秽模拟漏油事故,分析表面油污对硅橡胶材料憎水迁移性能的影响;通过闪络试验,研究表面油污对硅橡胶污闪电压的影响。结果表明:热老化使HTV表面出现孔洞和沟壑,内部疏松,影响了小分子的迁移通道,稳态憎水性能变差;涂抹油污后,老化硅橡胶初始憎水性更高,稳态憎水性变差,其污闪电压随污秽度的增加而降低。     

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。     

复合绝缘子弱憎水性状态描述方法Ⅲ——液滴面积法的适用性

寻求合适的方法及参数来描述染污复合绝缘子的弱憎水性状态,对弱憎水性状态给出明确的定义,并对当前已有的7个憎水等级进一步细化。通过10μL靛蓝溶液在染污高温硫化硅橡胶试片表面的垂直投影面积,来反映污层的憎水性状况,并尝试将液滴面积与染污绝缘芯棒的污闪电压建立联系,以揭示弱憎水性阶段憎水性能改变对绝缘子污闪特性的影响。结合液滴在污层表面的形态以及试品的污闪特性,在人工污秽试验的基础上将当前憎水等级HC7进一步细化为四个阶段,分别是HC7A、HC7B、HC7C及HC7D。比较液滴面积、液滴接触角以及喷水分级试验结果,将新憎水等级HC7B定义为弱憎水性状态。试验研究认为:液滴面积法弥补了液滴接触角法在染污试品呈弱憎水性状态下的不足,可以用于弱憎水性阶段的憎水特性研究;而憎水性较强时,面积法对憎水性的辨识能力有限,选用接触角法更适合此阶段的研究。     

不同环境因素对硅橡胶憎水性及憎水迁移性的影响

为了研究硅橡胶在不同环境下的憎水性变化规律,采用静态接触角法,模拟不同水珠大小、表面粗糙度、盐密灰密、污秽种类、温湿度和紫外辐照等不同环境因素,研究硅橡胶憎水性及憎水迁移性在各种环境中的变化规律。研究发现了水珠越大,表面越粗糙会影响静态接触角测量的准确度,结合变化规律给出了测试建议。环境模拟试验结果表明,灰密对硅橡胶憎水迁移性能的影响比盐密更明显,温度越高憎水迁移越快,湿度的增大对小分子迁移有抑制作用,迁移时间变长,紫外辐照中的热辐射效应是加速憎水迁移的主导因素,紫外线也起到一定的促进作用,不同的污秽种类对憎水迁移性的影响差异大,建议在人工污秽试验中对污秽的选取应结合需求进行优选。     

高聚物复合绝缘子紫外老化性能研究

传统高温硫化（HTV）硅橡胶复合绝缘子以其优异的憎水性和憎水迁移性,广泛应用于国内外输电线路上。但随着特高压工程的开展,越来越多的输电线路需要跨越强紫外辐射、强风沙以及鸟啄频发地区,而在这类气候恶劣地区极易造成传统HTV硅橡胶绝缘子外绝缘性能的下降以及材料的损伤。针对这一情况,采用耐紫外线、耐气候性能强,机械性能稳定的高聚物复合绝缘子与传统HTV硅橡胶绝缘子在紫外老化性能方面进行对比,旨在研究高聚物复合绝缘子在西北高原强紫外辐射地区的老化特性。研究结果表明：在短波紫外光（UVC）持续照射下,环氧材料的拉伸强度和硬度均远高于硅橡胶,具有更好的韧性,已达到防鸟啄和耐踩踏的目的,但憎水性相比较于硅橡胶材料仍略有不及,但仍满足户外运行要求。     

RTV 憎水性消失恢复机理的研究

室温硫化硅橡胶（ＲＴＶ）的优异憎水性和憎水迁移性可显著提高绝缘子的污闪电压。通过现代化学分析仪器研究水浸泡硅橡胶材料或沿硅橡胶材料表面放电后,憎水性会暂时消失,经过一定时间后其憎水性又可以恢复的机理,为ＲＴＶ涂料在电力系统的广泛应用提供了理论依据。     

1000 kV特高压交流线路用RTV绝缘子表面涂层老化分析

RTV绝缘子凭借其优良的憎水性能和防污闪特性,广泛应用于我国电力系统输电线路中。选取河南地区1000 k V特高压交流线路中运行3 a的RTV绝缘子进行试验,从绝缘子表面检查、憎水性、憎水迁移性、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析(TG)等方面分析了运行环境对RTV绝缘子表面涂层老化的影响。结果表明:RTV绝缘子运行3 a后,涂层出现起皮、脱落等现象,表面涂层憎水性保持HC1~HC3水平,在迁移96 h后涂层憎水性保持HC3等级。结合FTIR和TG手段发现,运行应力造成了RTV涂层中硅橡胶长链、基团交联程度和无机填料含量的下降。最后根据试验结果讨论了绝缘子伞型结构、悬挂方式对涂层老化的影响。     

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。     

Electrical and environmental stress and the hydrophobic stabilityof SIR, EVA and their blends

This paper treats the effects of electrical and environmental stresses on the hydrophobicity of polymers intended for use in nonceramic insulators. We investigated the effect of UV radiation, corona discharges, dry-band arcing, acid rain and water absorption on hydrophobic transfers in, and the aging of, room temperature vulcanized (RTV)-silicone rubber (SIR), high temperature vulcanized (HTV)-silicone rubber (SIR), ethylene vinyl acetate (EVA) rubber and the blends made from HTV-SIR and EVA. Acid rain had little influence on hydrophobicity in any of the samples. EVA and the blends with low silicone ratios to EVA allowed much larger reduction in hydrophobicity after or while subjected to the above stresses (except for acid rain) than did the silicone rubbers and a blend with a high silicone ratio to EVA. Salt-fog tests were conducted to correlate the hydrophobic stabilities of materials with leakage current levels thereon. The hydrophobic stability of the silicone rubbers was attributed to low-molecular-weight silicone components that were able to migrate and finally cover the aged surface layers. Because EVA possessed less fluid components and less chemical stability under electrical and environmental stresses, its hydrophobicity was readily reduced and hardly recovered, which led to higher current leakage and early material aging. For each material, the critical hydrophobic level permitting leakage current to develop was determined by adding a non-ionic wetting agent to saline water     

Fractal phenomena. Dependence of hydrophobicity on surfaceappearance and structural features of SIR insulators

This paper reports the study of the dependence of hydrophobicity on the surface appearances and inherent chemical structure of the high-temperature vulcanized silicone rubber (HTVSR) insulator based on the fractal geometric principle. The fractal phenomena link the surface roughness with the hydrophobicity characteristics of silicone rubber (SIR) insulators. The rough surfaces of the insulators, no matter whether due to salt-fog aging or roughening by sandpaper, show the property of a fractal surface. According to the amount of hydrophobic material on the surface, surface roughness exerts different effects on the hydrophobicity of SIR insulators. Due to the behavior of fractal surfaces, the hydrophobicity of the appropriately roughened insulator can be enhanced, but depressed if dipped in hexane. Outdoor polymer insulating materials could be aged by environmental stresses and contaminants so that their surfaces become rough. The permanent change of surface roughness could be an indicator of aging state of the insulation material. The hydrophobicity of SIR insulators aged in salt fog in a fog chamber are investigated. During this aging, the inorganic filler and the hydrophobic groups in SIR are worn away so that the insulator surface becomes rough. The surface of the aged insulator becomes hydrophilic. After a subsequent rest, the hydrophobic polymer liquid in bulk diffuses and migrates to the insulator surface, which becomes more hydrophobic. Such a unique dependency of hydrophobicity on the surface appearance and chemical structure of SIR material is available for SIR insulator to maintain good contamination performances in outdoor applications     

Effect of Hydrophobicity on Electric Field Distribution and Discharges Along Various Wetted Hydrophobic Surfaces

According to hydrophobicity and hydrophobicity transfer studies on silicone rubber surfaces, although the silicone rubber can transfer its hydrophobicity to various contaminants deposited on its surface, the hydrophobic states of water droplets on clean silicone rubber surfaces and on various contaminated silicone rubber surfaces were found to be different based on evaluation by contact angle measurement. Furthermore, surface discharge and aging of materials decreases the hydrophobicity of the surface. Focused on the difference of hydrophobicity and the effect of water droplets on the hydrophobic contaminated surfaces, some contrastive computations and tests of water droplets on various surfaces were carried out in this study. The results showed that the water droplets existing on the surface of silicone rubber materials might change the electric field and voltage distribution along the surface, and even reduced the initial voltage of the corona discharge, which was verified with a comparison test on a high voltage side of polymer insulator monitored by a photomultiplier tube (PMT) system. Since the leakage current provides much useful information to diagnose the state of outdoor insulation, this study investigates the time and frequency distributions of surface discharges on ceramic insulators, new room temperature vulcanized (RTV) silicone rubber coated insulators and aging RTV insulators with various hydrophobic states with the short time Fourier transform and Gabor transform methods. Then a correlation was found between the distribution of the spectrum of surface discharges and hydrophobicity via the joint time and frequency analysis of discharges on various hydrophobic surfaces.     

青藏工程直流复合绝缘子用硅橡胶耐紫外老化研究

青藏交直流联网工程位于高海拔、强紫外线的青藏高原地区,恶劣的自然环境对复合绝缘子有着更高的技术要求.针对该地区紫外辐射强度高的特点,从配方优化角度对复合绝缘子用硅橡胶进行了改进,并对改进前后的硅橡胶材料进行了2000 h紫外老化对比实验.结果表明配方优化后的硅橡胶材料在拉伸强度、拉断伸长率、体积电阻率和憎水性等机械电气性能方面均有显著提高,能够满足青藏工程的使用要求.同时根据实验结果分析了硅橡胶材料的紫外老化机理和老化时间趋势,发现紫外线是通过切断硅橡胶的侧链并发生交联反应来加速老化,而对硅橡胶主链几乎无影响.此外,在紫外老化初期硅橡胶性能下降较快,但经一段时间后变化趋于平缓.     

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。     

紫外辐射对高温硫化硅橡胶性能影响初探

高温硫化(HTV)硅橡胶凭其强憎水性、憎水迁移性和恢复性等优越性能,成为合成绝缘子外绝缘的首选材料。然而,与无机材料相比,高温硫化硅橡胶更易受环境影响而老化,因此通过氙灯辐照对高温硫化硅橡胶进行紫外加速老化试验。采用静态接触角法测量和评价硅橡胶材料的憎水性,同时进行了硬度以及扫描电子显微镜(SEM)测试,另外采用image-pro plus 6.0软件对SEM图片进行测试分析。试验结果表明:短时氙灯辐照对高温硫化硅橡胶表面憎水性影响不大,材料硬度有变大趋势,材料表面凹凸不平,粗糙度变大,并有填充物外露的趋势。随着辐照时间增加,欲析出颗粒数目逐渐增多,颗粒大小逐渐变大,总面积增加。     

憎水性清洁剂对电气设备外绝缘的影响

积污老化是造成电气设备外绝缘性能下降的主要原因之一,目前主要采用酒精擦洗的方法进行处理,效果并不理想。为此,介绍了一种具有清洁功能的憎水清洁剂,它能够实现对老化硅橡胶表面深度交联污秽的彻底清洁,同时通过残留憎水性保护膜提升设备的绝缘阻值。针对积污老化对复合绝缘子憎水性及绝缘阻值的影响以及清洁剂在污秽清洁、憎水提升和绝缘电阻恢复等方面的性能进行了实验和理论分析。初步研究表明:积污老化严重降低复合绝缘子在高温高湿环境下的外绝缘性能;新型清洁剂具有比酒精更为优异的污秽清洁能力,同时残留保护膜可以明显提升材料表面的憎水性和绝缘电阻,为高湿条件下绝缘检测提供了一种可供选择的解决方案。     

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。