橡胶材料与XLPE绝缘界面电气特性研究

为了深入了解电缆附件采用的橡胶绝缘材料与电缆的交联聚乙烯(XLPE)绝缘之间形成的绝缘界面的电气性能,及其与橡胶材料的厚度、过盈量的配合等相互之间的关系,进行了系统研究和试验,获得了一系列的结果,为今后的电缆附件的设计与制造提供了可靠的依据。     

多因素下硅橡胶吸收硅油/硅脂的影响规律

电缆附件安装时需在附件绝缘与电缆本体绝缘界面处涂覆硅脂以保证界面密封性和耐电强度,但长期运行过程中附件绝缘硅橡胶会吸收硅脂,进而降低自身的电气性能与力学性能,最终引起附件绝缘故障。为此文中重点研究硅脂在硅橡胶内分子动力学扩散过程的数学物理模型,为硅橡胶吸收硅脂的研究奠定理论基础;并研究硅脂基油—硅油的黏度、硅橡胶无机填料含量和温度对硅橡胶饱和吸收硅油/硅脂量的影响。研究表明:硅油/硅脂在硅橡胶中的扩散过程符合Langmuir扩散模型;硅橡胶吸收硅油/硅脂的单位体积饱和质量变化量随着硅油黏度以及硅橡胶中氢氧化铝、气相白炭黑含量的增大而减小,随着温度的升高而增大。     

电缆绝缘老化的判断

问 怎样判断电缆绝缘老化？答 绝缘材料性能随着时间发生不可逆下降的现象叫做绝缘老化。绝缘老化的表现形式有：击穿强度降低、介质损耗角正切增加、局部放电量增大、机械强度和其他性能降低等。     

高压电缆接头过盈配合及硅橡胶附件力学性能计算

电缆接头处的硅橡胶附件是高压（HV）电缆系统的薄弱环节。为了研究电缆与硅橡胶附件在过盈配合下的界面应力,首先通过单轴拉伸试验测得了硅橡胶材料的力学性能,优选出了适用的本构模型。而后针对1起典型故障案例,建立了过盈配合的理论模型,通过理论求解和有限元数值仿真研究了过盈量、硅橡胶绝缘层厚度与界面应力的关系。结果表明：硅橡胶附件的最大界面应力发生在半导电层厚度最大的位置处;Yeoh模型能较好地描述硅橡胶材料的力学性能,且具有较高的计算效率及计算稳定性;硅橡胶附件的绝缘层厚度和过盈量会影响其界面应力,其中过盈量占主导因素,在该故障案例中,过盈量每增加0.01 m,过盈配合界面径向应力绝对值约增加0.17 MPa;绝缘层厚度每增加0.01 m,过盈配合界面径向应力绝对值约增加0.006 5 MPa。因此,在电缆接头的应力设计中应重点控制过盈量。     

输电杆塔用环氧树脂复合材料的电气性能研究

基于输电杆塔用复合材料对力学性能、绝缘性能以及耐候性的要求,研究了架空输电杆塔用环氧树脂复合材料的电气绝缘性能,分析其在浸水、盐水煮沸和漏电起痕等试验条件下的电气绝缘性能变化情况。结果表明:在浸水试验后,环氧树脂复合材料的介质损耗因数略有增大,电阻率仅下降一个数量级;在盐水中煮沸后其泄漏电流没有明显增大;复合材料具有优良的憎水性能,但憎水迁移特性较差;与绝缘涂层结合可经受3.5级的耐漏电起痕烧蚀,复合材料切片的电气强度达到25.3 MV/m(厚度1 mm)和19.6 MV/m(厚度2 mm),可以满足架空输电杆塔材料对绝缘性能面的要求。     

220kV交联电缆干式GIS终端界面应力的设计与验证

带有弹簧压力系统的电缆附件,如果界面接触应力不足,则易出现放电现象;如果界面接触应力太大则可能导致电缆绝缘缩径.笔者通过电气性能试验确定了220 kV交联电缆干式GIS终端应用硅橡胶应力锥时所需的弹簧压力.通过冷态、热态试验验证了所设计弹簧系统的可靠性.最后应用ANSYS软件计算了在弹簧压力和过盈装配共同作用下的GIS...     

交联聚乙烯和硅橡胶界面修复前后电气性能分析

电缆中间接头是电缆运行系统中的薄弱部位。随着接头运行时间的增加,空气中的潮气会侵入到接头复合界面,使接头绝缘强度严重降低,进而导致事故的发生。本研究首先通过修复液对受潮交联聚乙烯(XLPE)和硅橡胶(SiR)复合界面模型进行修复,对修复前后的复合界面进行耐压击穿试验和去极化电流测试,并对比分析复合界面修复前后电气性能的变化。最后对实际受潮电缆接头进行修复实验以验证修复效果。结果表明:修复后的复合界面击穿强度大幅提高,通过修复可以降低受潮界面的极化能力,并改善复合界面间的电荷储存特性。实际受潮电缆接头修复试验证明通过修复可以提高接头的绝缘性能。     

电缆终端应力锥错位缺陷对界面温度及应力分布的影响

电缆终端内部缺陷会造成终端内部电场分布不均、局部温度升高与应力分布变化，可能引发局部放电造成绝缘击穿。为研究终端应力锥错位缺陷对电缆界面温度及应力分布的影响，分别建立了电缆终端安装不足与安装过盈情况下的电缆终端错位缺陷模型，并进行电-热-力多物理场耦合仿真分析。结果表明：电缆终端绝缘屏蔽层截断处是电缆终端的薄弱部位，终端界面温度和界面压力都会在绝缘屏蔽层截断处发生突变。当电缆终端存在安装不足缺陷时，终端屏蔽层截断处与应力锥根部之间会出现电场升高区域，在安装位置为-7.5 mm时界面温度最高，绝缘界面压力值升高，且安装位置为-2.5mm时绝缘承受的压力值最大；当电缆终端存在安装过盈缺陷时，绝缘屏蔽层截断处会发生电场畸变，电场突变量随着偏移量的增加而增大，在安装位置为+5.0mm时绝缘界面压力值最大，且界面压力突变量增加发生畸变。因此，在电缆终端实际设计安装与运行维护中，额外注意应力锥错位缺陷对终端内部应力分布的影响十分必要。     

复合绝缘子伞套间粘接结构及性能的分析

为了确保伞套间粘接性能，选用特配的粘合剂，采取半自机械化套粘伞裙装置，把自动化打磨好内口表面的、与护套采用过盈配合的、内绝缘强度高于外绝缘强度1倍所确定的内口长度的伞裙套粘在护套上。保证伞套间粘接部位实现硅氧烷分子交链完全、补强剂颗粒表面羟基及分子间范德华力利用充分、没有大直径填充剂颗粒存在的界面，使界面具有较高的机械强度和良好的绝缘性能。伞间套的过盈配合在相应部位处所出现的弹性变形，因其网状分子结构中的硅氧烷分子螺旋状态的存在，而使其蠕变性能极为缓慢，应力松弛现象几乎不存在．伞套间粘接性能是可靠的。     

〈1142〉F级无溶剂漆研制报告

我国工农业生产的飞速发展,要求中小型电机在提高可靠性的基础上,不断小型轻量化。从而对绝缘材料的性能提出了新的要求,首先,要求绝缘材料有更高的电气性能和耐热性能,以减薄电机绝缘的厚度,缩小电机体积,增大电流密度,提高电机出力;其次,随着单机容量的提高,槽电流的加大,定、转子的电磁作用力随电流平方倍数增长,绝缘线圈所承受的机械振动应力越来越大,要求电机绝缘具有良好的物理、机械性能,如要求热变形温度高,热态机械强度大,耐磨、耐电晕性好等等。作为浸渍漆来说,为满足上述要求,主要     

改性聚酰亚胺沿面放电特性研究

聚酰亚胺材料以其优越的介电性能广泛应用于电力系统的绝缘中,其表面发生沿面放电是影响其绝缘性能的关键因素之一。利用自行搭建的试验系统,以纯聚酰亚胺、玻璃纤维和钛酸钾改性的聚酰亚胺为研究对象,借助扫描电子显微镜,分析其表面碳化情况,并测量其在标准大气压、低气压和高真空三种状态下的电气强度。结果表明:含有钛酸钾的聚酰亚胺材料和直角倒角的纯聚酰亚胺材料碳化现象不太明显。扫描电镜显示,低气压下绝缘材料表面比标准大气压下的平滑,含有玻璃纤维和钛酸钾的聚酰亚胺材料表面均出现孔洞。标准大气压下,含有钛酸钾的聚酰亚胺材料电气强度最低,含有玻璃纤维的聚酰亚胺电气强度最高;低气压下,含有玻璃纤维的聚酰亚胺材料电气强度最低,厚度较小时,含有钛酸钾的聚酰亚胺材料电气强度略低于纯聚酰亚胺;高真空下,纯聚酰亚胺的绝缘性能最好。     

硅脂环境下硅橡胶的吸收特性及其关键电气性能研究

电缆附件在长期运行过程中,其界面硅脂与绝缘硅橡胶直接接触使其逐渐被硅橡胶吸收,导致硅橡胶性能下降,甚至引发电缆附件界面问题。文中以附件绝缘硅橡胶吸收硅脂的增重试验为基础,研究不同温度下硅脂/硅油在硅橡胶中的扩散规律并获得相应的扩散参数;研究硅脂对硅橡胶体积电阻率、相对介电常数、介质损耗角正切值和工频击穿场强等电气性能的影响规律。结果表明,不同温度下硅脂/硅油在硅橡胶中的扩散规律服从Langmuir扩散模型;硅橡胶对硅脂/硅油的吸收能力随温度升高而增强,且硅橡胶内硅油分子的脱附过程更强;随着硅橡胶对硅脂吸收量的增加,硅橡胶的体积电阻率逐渐降低,相对介电常数和介质损耗角正切值逐渐增加,但其工频击穿场强呈先增大后减小的趋势。     

高温时加有机绝缘阻燃剂的放电与电痕特性

通过测试接触角(θ)和比较漏电痕迹指数(CTI),计算放电量和放电频谱分布参数,分析了在聚碳酸酯绝缘材料中添加不同含量溴系阻燃剂和在纸基树脂绝缘材料中添加磷系阻燃剂对有机绝缘的电气绝缘性能的影响与在常温和高温环境下其电气性能的变化。结果表明,两种材料具有相同的趋势:随阻燃剂含量的增加,θ减小,放电量增加,放电能量增大,CTI值减小;随温度的升高,θ减小,放电量减小,放电能量变小,CTI值增大。也就是说,添加阻燃剂后有机绝缘的绝缘性能下降,随温度升高耐电痕性将会增强。     

浅述聚酯薄膜在不同介质中的电气强度(摘要)

通过试验结果阐述了聚酯薄膜在夹具(硅橡胶灭弧圈)45号变压器油、邻苯二甲酸二丁酯三种介质中的电气强度值,在变压器油中最低,在邻苯二甲酸二丁酯中最高,在夹具中的居于二者之间。聚酯薄膜在三种介质中的电气强度都遵循在同一种介质中电气强度随样品厚度的增加而降低的规律。从理论及试验结果剖析了聚酯薄膜在不同介质中具有不同电气强度的原因。提出了聚酯薄膜和其它多数绝缘材料的击穿性能与周围介质密切相关及今后应强化材料与介质之间、不同复合材料之间相关性的研究,对合理设计绝缘结构,改善绝缘材料性     

打浆度对纤维素绝缘纸性能的影响

打浆度是综合反映绝缘纸纤维素被切断、润胀和纤维细化的程度,直接影响电力变压器中油纸复合绝缘性能的重要指标。为探究打浆度对油–纸绝缘系统性能的影响规律,在实验室制备了5个不同打浆度的绝缘纸手抄片,浸油后形成油纸复合绝缘样品,测试了不同打浆度油纸绝缘样品的机械性能和交/直流介电性能。利用扫描电子显微镜对绝缘纸表面和断面的纤维进行了微观形貌观测,研究了现有条件下打浆度对绝缘纸机械性能影响,并结合典型的油纸复合绝缘"纸带"模型,分析了打浆度对绝缘纸绝缘性能的影响规律。结果表明:随着打浆度的增加,纤维的分丝帚化程度增加,并逐渐变短变细,纤维分布更均匀,纤维间连接变紧密,但随着打浆度的持续上升,后期纤维质量受损严重,因此使得绝缘纸机械强度、电气强度呈先上升后下降趋势;内部陷阱能级先降低后增高,相对介电常数和介质损耗先减小后增大。综合认为,5个打浆度中,85o SR打浆度时绝缘纸具有最优的绝缘性能。     

轻质高绝缘复合芯体制备及其在66 kV复合横担中的应用

随着“双碳”战略的逐步落实,新型复合材料横担正逐步代替铁制横担,在电力线路中的应用日益广泛。文中制备得到密度为1.1 g/cm3的66 kV轻质高绝缘复合绝缘横担,并对其进行吸水率、染料渗透、水扩散泄漏电流、击穿强度、热诱导、机械及电气试验。试验结果表明：填充芯体材料样品的质量吸水率为0.141%,水扩散泄漏电流小于103.3μA,交流击穿强度大于71 kV/cm,各项性能指标均达到DL/T 1580—2016棒形复合绝缘子用芯棒技术规范对于理化性能、电气性能及机械性能的标准要求,样品及横担整体无明显缺陷,横担耐老化性较好。同时,轻质高绝缘复合绝缘横担微观界面结合良好,绝缘性能优于传统实心横担,满足新型电力系统清洁低碳、安全可靠的应用需求。     

不同含水量油纸绝缘的交直流空间电荷特性研究

换流变压器在正常运行过程中,水分会导致油纸绝缘电气性能下降并加速其老化,导致寿命下降和绝缘击穿。为研究水分对油纸绝缘交直流复合电压下空间电荷特性与击穿特性的影响,制备不同含水量的油纸绝缘试样,利用交直流复合电压下空间电荷测量系统,得到了交流、直流及交直流复合电压形式下水分含量对油纸绝缘空间电荷特性的影响规律,同时研究了不同水分含量试样在不同电压类型下的击穿特性。结果表明：交直流复合电压下油纸绝缘中的电场畸变率大于直流和交流电压下的电场畸变率;随着直流分量的增加,较高含水量试样的电气强度增加幅度明显低于较低含水量试样,低含水量试样的电气强度受直流电压分量影响而高于高含水量试样。     

芳纶沉析纤维/云母复合绝缘纸的制备及性能

以芳纶沉析纤维作为补强材料模型引入云母纸基材料,利用湿法抄造成形制备了芳纶沉析纤维/云母复合绝缘纸,系统研究了复合纸的形貌、机械强度、绝缘性能、热稳定性、胶液渗透性等。结果表明：片状的云母和飘带状的芳纶沉析纤维相间有序堆叠,形成类似“砖-泥”结构,芳纶含量的增加使复合纸结构更加紧密,机械强度也随之提高。芳纶含量的增加填补了云母之间的空缺,复合纸透气度随之下降;复合纸厚度的增加使其电气强度和热稳定性降低,但复合纸仍然保持着较好的绝缘性能和耐温性能。     

日用电器产品带电电气强度试验

每一种工业及家庭用的电器产品都需要有一定的绝缘性能,以保证电工产品的工作可靠和使用安全。电气强度试验就是检验这一性能的主要方法之一。 目前国内日用电器产品的标准中,均采用产品不在通电运转下进行电气强度试验(简称不带电试验),试验线路见图1。 随着日用电器的发展,产品品种不断地增加,如仍采用不带电试验,在下述两种情况会遇到一些困难:     

电缆硅橡胶附件温度和热老化对接头界面压力的影响

电缆中间接头处硅橡胶充足的界面压力是保证电缆接头正常运行的基本条件,而实际电缆及附件运行中的高温和老化会影响界面压力的大小。通过实验测量10 kV冷缩接头两种不同硅橡胶在不同温度和热老化时长下的单轴拉伸力,根据实测数据拟合Yeoh橡胶本构模型,并将材料模型嵌入结构二维轴对称有限元仿真模型,研究过盈量、温度及热老化时长与界面压力的关系。结果表明：界面压力随过盈量增加而线性增加,在相同过盈量下,与常温相比,50、75、100℃下绝缘硅橡胶根部的界面压力增加了9.1%、12.3%、6.4%,半导电硅橡胶根部的界面压力增加了9.2%、16.3%、5.6%,电缆接头在75℃时的界面压力最大。通过建立的基于Arrhenius原理的老化寿命预测模型,预测附件在工作温度为90℃、界面压力大于初始界面压力55%时的使用寿命为28.9年。