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。     

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。     

硅橡胶复合绝缘子老化表征评估研究的现状与进展

硅橡胶复合绝缘子具有重量轻、耐污闪能力强、运输安装方便等优点,被广泛用于电力系统的外绝缘。在污秽、紫外辐射、放电、温湿度等现场复杂因素的长期作用下,复合绝缘子硅橡胶绝缘材料逐渐老化,运行可靠性显著降低,严重威胁电力系统的运行安全。如何科学表征和评估复合绝缘子的老化状况,是目前国内外业界关注的热点和难点问题。文中结合作者的研究成果,分析了复合绝缘子硅橡胶材料的老化机理,综述了目前考核复合绝缘子长期性能的模拟严酷环境试验方法以及复合绝缘子老化状态检测和评估技术的研究现状与进展,对各种老化试验及状态评估方法的适用性及有效性进行了分析,最后对复合绝缘子老化状态表征和评估技术的发展趋势进行了展望,以期能为电力部门的复合绝缘子运行维护和生产厂家的设计制造提供参考。     

基于ANSYS的复合套管裂纹发展趋势仿真分析

为推进复合套管老化的相关研究,针对复合套管运行中的老化特点,应用ANSYS有限元分析软件建立了不同半径的复合套管模型,对其在不同缺陷形式及不同机械应力作用下的受力情况进行了分析,研究了复合套管的老化趋势,并对比了其与复合绝缘子的老化异同。结果表明:受机械应力的作用下,半径大的硅橡胶复合套管较半径小的硅橡胶复合绝缘子老化变形更严重,且缺陷形式对老化发展的影响无明显规律。因此,与绝缘子相比,相同运行条件下的硅橡胶复合套管对外界机械应力的感应更为敏感。为了增加实验室电晕老化模拟的真实性,在复合套管人工加速老化试验时应增加机械力因子的作用,而将复合绝缘子老化研究方法及相关结论应用于硅橡胶复合套管中时也应增加限定条件。该结论对于硅橡胶复合套管的老化研究具有重要意义。     

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。     

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。     

复合绝缘子硅橡胶材料老化性能分析

分析了青海电网部分长时间服役的复合绝缘子硅橡胶材料的老化现象,研究了绝缘子用硅橡胶材料在高原地区的应用状况及其老化规律,采用核磁共振方法对硅橡胶材料进行了检测.结果表明,该检测方法是可行的,可快速、准确地监测电网运行中复合绝缘子的老化程度.     

伞套硅橡胶含量对复合绝缘子运行寿命的影响

现有技术的硅橡胶复合绝缘子运行寿命仅10～20a,远低于瓷/玻璃绝缘子的50～100 a寿命.考虑到相对集中的老化风险和密集更换的巨额投入,该产品在不远的将来可能成为电网隐患,因此大幅度提升复合绝缘子寿命已成为亟待解决的问题,其中酥朽缺陷频发和防污闪性能下降是影响寿命的两大焦点.基于运行统计、电场分布计算、酥朽绝缘子解...     

复合绝缘子的5000h多因素试验及长期性能评价

随着特高压复合绝缘子的大规模应用和超高压复合绝缘子运行年限的不断增长,复合绝缘子的现场老化问题与长期性能评价方法成为亟待研究的问题。为此,根据对现场运行条件下硅橡胶复合绝缘子积污和憎水性变化过程的研究,在IEC多因素试验方法的基础上,加入了硅藻土污秽成分并调整了老化因素的时间安排,提出了复合绝缘子的"清华5 000h多因素试验方法"。在该试验方法下进行了5轮次的5 000h多因素老化试验后,成功模拟了复合绝缘子表面污秽积累过程和表面憎水性的丧失与恢复过程,重现了不同复合绝缘子憎水性下降、起痕与电蚀损、过流跳闸等现场老化失效模式。不同配方和配置的复合绝缘子的老化结果表明,硅橡胶复合绝缘子需要同时达到耐起痕和蚀损性能强、憎水性良好、爬电比距足够的要求,才能保证其在正常运行条件下的长期可靠性。     

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。     

宁夏地区运行复合绝缘子自然老化特性及其影响因素分析

复合绝缘子的老化特性常通过实验室加速老化试验获得,但该方法很难模拟实际多样的复杂环境,且加速老化与自然老化的等效性有待进一步验证.本研究选取宁夏地区不同运行年限和运行环境的153支在运复合绝缘子开展多项试验,从硅橡胶材料理化特性、绝缘子电气特性和力学特性3个方面研究其自然老化规律.结果表明:运行年限、污秽度及污秽成分是影响硅橡胶材料老化的主要因素,化工污秽会加速材料老化;相同运行年限下,绝缘子电气和力学性能的劣化程度较硅橡胶材料理化特性的劣化程度低,在重污秽区运行超过15年的绝缘子芯棒还能保持较好的性能,芯棒与护套、芯棒与金具的交接处分别是绝缘子电气和力学性能的薄弱点;厂家配方和工艺是影响绝缘子自然老化的重要因素,低质量批次绝缘子可能出现集聚性性能退化.在复合绝缘子运维抽检中应重点关注重污秽区或化工污秽区运行年限长的绝缘子,并注意对同厂家批次出现性能集聚退化的在运复合绝缘子进行补充抽检.     

运行里程对高速动车组车顶硅橡胶复合绝缘子工频闪络电压的影响

为研究运行里程对高速动车组车顶硅橡胶复合绝缘子工频闪络电压的影响,以不同运行里程的CRH-2型动车组车顶硅橡胶复合绝缘子为研究对象,通过试验测得各绝缘子干闪电压、湿闪电压及污闪电压的变化规律;分析各绝缘子的憎水性变化趋势,对不同运行里程下其工频闪络电压的变化机理进行解释。结果表明:随着运行里程的增加,绝缘子的干闪电压值无明显变化;长时间运行时,受老化及风沙侵蚀等作用,各绝缘子的憎水性逐渐降低,使其湿闪电压及污闪电压均随运行里程的增加而下降;运行里程小于360万km的绝缘子污闪电压值均高于40 kV,满足动车组车顶硅橡胶复合绝缘子入网考核指标要求。研究结果可为动车组车顶硅橡胶复合绝缘子污闪事故的风险预防提供依据。     

应用显微红外法的硅橡胶复合绝缘子伞裙老化深度研究

复合绝缘子在运行环境因素的综合作用下易发生老化并引发绝缘子性能劣化乃至失效,因此对绝缘子老化影响深度进行检测和评估非常必要。采用显微红外光谱技术,通过测量硅橡胶伞裙由表及里不同深度处的2960 cm-1甲基峰面积分布变化,发展了一种测量运行硅橡胶复合绝缘子老化深度的检测技术。系统讨论了显微红外光谱法的测试原理、扫描方式、边界效应影响等问题,并分别针对线扫描及面扫描模式提出了相应的老化深度计算方法。同时应用该方法测试了广东电网500kV输电线路抽检复合绝缘子低压端伞裙的老化深度,发现基本在50~85?m之间;还对500kV榕茅甲线断串复合绝缘子的故障部位伞裙的老化状态进行了研究,发现由于高压端放电现象严重,故障部位伞裙老化深度达105~141?m,为正常老化情况(35?m)的3~4倍。     

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。     

高压复合绝缘子应用及老化状态研究综述

综述了复合绝缘子的发展和应用情况,介绍了复合绝缘子投入运行后在外力作用下的老化机理以及分析方法,重点阐述了当前应用较多的复合绝缘子老化评估方法,包括热刺激电流、傅里叶红外光谱分析、核磁共振以及正电子湮没寿命谱等,并对其相关研究成果进行了综述。热刺激电流法、傅里叶红外光谱以及核磁共振等可以从陷阱深度变化、化学变化基团以及弛豫时间等对复合绝缘子老化程度进行准确评估。正电子湮没寿命谱作为电力领域一种新的微观结构检测方法,可对复合绝缘子老化前后自由体积变化进行精确测试。因此在以后研究中可将正电子湮灭与上述3种方法联用,从微观的角度深入认识复合绝缘子的老化过程。     

基于TG-DSC法的复合绝缘子硅橡胶主组分含量研究

硅橡胶复合绝缘子组分对绝缘子的质量及使用寿命具有决定性的影响,但目前电力部门缺乏有效的检测方法。采用热重分析-差示扫描量热联用技术,在系统研究硅橡胶及其主组分高温热分解规律的基础上,提出了一种根据硅橡胶在一定温度范围的热失重率推算氢氧化铝、有机硅化合物及白炭黑等稳定无机物组分含量的方法,并应用于复合绝缘子的质量控制、运行状态评估和老化失效分析。利用该方法对国内厂家系列复合绝缘子产品进行组分检测,发现总有机硅含量大多在35.9%~40.7%之间;对运行复合绝缘子伞裙进行逐层切片分析,发现硅橡胶组分随深度呈现规律性梯度变化,较好地反映了伞裙的表面老化状态;对断串复合绝缘子故障部位的组分分析结果也为事故诊断提供了较为可靠的依据。该方法有助于复合绝缘子的运维管理,也有助于保障输电线路的安全运行。     

复合绝缘子的人工加速老化试验

介绍了国际上现有的几个复合绝缘子老化试验方法的特点,并对我国现场运行复合绝缘子的老化现象进行分析,在此基础上以模拟硅橡胶复合绝缘子在现场运行中的老化模式为目的,设计、建造了相应的试验装置,进行了多种人工加速老化试验,并比较了不同方法的可行性和合理性。结果表明,各种老化方法都有自己的优势和特点,但适合国内情况的老化方法还有待于更深入的研究。     

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。     

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。     

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。