硅橡胶绝缘子粉化层憎水性变化的研究

硅橡胶绝缘子运行后会逐渐老化,伞裙表面出现粉化层。为研究粉化层对硅橡胶绝缘子表面憎水性的影响,通过红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)等手段对现场取回的硅橡胶绝缘子进行研究,测试硅橡胶绝缘子粉化层的微观结构和化学成分,进一步分析粉化层表面憎水性变化的原因。结果表明:绝缘子粉化层表面憎水性良好,但去掉粉化层后绝缘子表面憎水性明显下降。通过IR和SEM发现绝缘子的粉化层表面老化降解程度严重,硅橡胶材料主链上的分子键断裂,粉化层物质颗粒之间结构疏松,分子间相互作用力小,观察其微观形貌发现大量孔隙。因此水分不易附着在绝缘子伞裙表面,使运行老化后硅橡胶绝缘子表面仍具有良好的憎水性。     

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。     

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。     

绝缘油对复合绝缘子伞裙性能的影响及其变形原因分析

复合绝缘子在变电站涉油设备装配过程中可能因人为操作、密封性能不佳等原因,其伞裙会因接触绝缘油而出现变形.为进一步研究绝缘油对复合绝缘子伞裙的影响并分析其变形原因,采用绝缘油处理伞裙硅橡胶材料,分析了硅橡胶的体积变化、化学结构、憎水性、力学性能、电气性能.结果表明:绝缘油导致硅橡胶的体积变大,断裂伸长率、拉伸强度、撕裂强度、硬度减小,这与伞裙硅橡胶材料的物理溶胀有关.基于此,利用滴油装置及绝缘子模拟再现伞裙发生变形的过程,最终提出一种利用热处理恢复伞裙形变的方法.     

风沙环境对复合绝缘子伞裙硅橡胶性能影响研究

风沙对复合绝缘子性能的影响是一个值得关注的问题。通过对风沙影响因素的分析并结合复合绝缘子伞裙硅橡胶材料的风沙试验,系统研究了风沙对硅橡胶材料力学性能和憎水性能的影响。研究结果表明:风沙对硅橡胶有一定的磨蚀作用,会导致硅橡胶厚度略有减小,力学性能有轻微下降;风沙会导致硅橡胶伞裙的憎水性暂时下降,但是硅橡胶具有憎水迁移性能,会使伞裙表面的憎水性在短时间内重新达到较高的水平,从而减小了绝缘子污闪风险。     

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。     

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。     

基于FTIR的复合绝缘子硅橡胶伞裙在不同酸碱环境下老化性能分析

为研究不同酸碱环境对复合绝缘子硅橡胶伞裙老化性能的影响,采用傅里叶红外光谱(FTIR)对浸泡在不同酸碱溶液中的硅橡胶伞裙进行了研究。以典型基团的吸光度和峰面积作为主要判断依据,对比了在不同酸碱溶液中浸泡相同时间的硅橡胶伞裙差异,并结合憎水性和扫描电子显微镜(SEM)测试结果分析了不同酸碱环境下硅橡胶伞裙的老化状况。结果表明:在相同浸泡时间下,去离子水、NaCl、Na_2CO_3、HCl、H2SO4、HNO_3、NaOH溶液中硅橡胶伞裙的老化程度依次增大;NaOH溶液对硅橡胶伞裙的破坏是逐步的、不可逆的。     

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。     

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。     

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。     

油浸式硅橡胶复合套管的高温电腐蚀老化分析*

硅橡胶复合绝缘产品在运行过程中会长期承受紫外光、污秽、高场强、高温等多重应力的作用,其老化问题相对于传统的瓷制绝缘产品更为突出.考虑套管在运行中的高温及电场联合应力情况,以改进的硅橡胶材料为伞裙基材,设计了35 kV油浸式硅橡胶复合套管模型,搭建了高温电腐蚀老化试验平台,开展了老化试验及性能评估.结果 表明,老化35天后,复合绝缘套管伞裙基本未发生扭曲变形,未出现龟裂、粉化、爬电痕迹等,上部、中部、下部的相邻两个大伞裙间距均为70 mm,伞裙间距未发生变化,与设计值保持一致;伞裙的憎水性由HC1级降低为HC2级,整体憎水性仍较好.随着老化程度的加深,绝缘电阻值均较大,达到GΩ级,电容量变化不明显,介质损耗值稍有增加,从0.28％增加到0.38％,均小于0.5％.通过拟合指纹数据库与灰色关联理论分析,老化35天后,主绝缘的聚合度(DP)值为950,主绝缘未出现明显老化,仍然保持较好的绝缘性能.     

现场运行复合绝缘子憎水性的研究

为及时发现长期运行复合绝缘子伞裙护套材料的憎水性下降,测试了现场运行复合绝缘子的憎水性迁移、丧失和恢复特性,并利用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)分析了伞裙材料表面成分。结果发现复合绝缘子所用生胶PDMS主链增长是其憎水性下降的原因之一。应做好复合绝缘子运行状态检测工作,以充分发挥其优异性能。     

110kV GIS复合套管硅橡胶老化分析与研究

通过外观检查、微观结构分析、力学性能测试、硬度测试、红外光谱分析、能谱分析、热重分析和憎水性测试等,对某110 kV GIS复合套管硅橡胶绝缘材料的老化性能进行分析,表征和研究其老化后的微观结构、元素含量,并提出相应的处理措施和建议。结果表明:该硅橡胶复合套管已经发生严重老化,其性能明显下降,憎水性完全消失,老化原因主要是侧链Si-C键的断裂以及主链间的过度交联反应,应对其进行更换。     

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。     

输电线路复合绝缘子运行状态抽样检测试验

为了掌握在运复合绝缘子的运行性能变化情况,介绍了广东电网连续4年开展输电线路运行复合绝缘子抽样检测的情况,以及对其宏观性能进行的系统性试验检测情况,主要包括憎水性检查、机械破坏负荷、密封性能试验和带护套水扩散等。抽检结果表明:运行复合绝缘子机械性能和端部密封性能稳定,但界面粘接性、憎水性能和伞裙耐电蚀等性能发生较明显老化;复合绝缘子性能发生老化同运行年限有关,界面粘接性和伞裙耐电蚀性能在复合绝缘子运行超过8 a后下降较为明显;复合绝缘子界面粘接性下降,可能导致芯棒机械性能下降甚至造成断裂故障,应在运维过程中重点关注。     

±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。     

劣化硅橡胶复合套管修复及效果分析

在电场、放电、机械应力、酸雨以及强紫外线等因素综合作用下,硅橡胶复合套管运行一定年限后易出现表面开裂、粉化、伞裙脆化、憎水性丧失等劣化现象,导致电气绝缘性能下降。利用硅橡胶修补胶(FB-XBI)和防爆破飞溅涂料(FB-PRTV),对劣化的硅橡胶复合套管表面进行修复,使其电气绝缘性能得到恢复。各项试验结果表明,修复后的硅橡胶复合套管不会影响套管原有性能,憎水性和绝缘性能等指标均符合标准要求。     

长波紫外照射下高温硫化硅橡胶的微观物性及憎水性研究

在高温硫化(HTV)硅橡胶复合绝缘子广泛应用于高海拔地区特高压输电的形势下,研究HTV硅橡胶老化性能日显迫切。本文采用自行设计的可调式紫外老化试验箱对HTV硅橡胶进行了紫外照射加速老化实验,照射光波长为320~750nm,通过测试样品表面静态接触角评价其憎水性及变化,并利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)等研究试样微观物性变化,进一步探讨了憎水性变化机理。研究结果表明:长波紫外照射后,HTV硅橡胶表面静态接触角下降,憎水性降低,这是由于长波紫外线切断硅氧主链两侧对称排列的Si-C键,促使侧链的非极性甲基基团发生氧化,导致其对硅氧键强极性的屏蔽作用减弱,大分子链极性增加,亲水性基团(-COOH)增加。另外,部分Si-C键断裂,生成的新自由基进一步交联和氧化,导致表面孔洞生成、填充物外露、平整度下降,这也是憎水性降低的一个重要原因。