在役复合绝缘子伞裙材料老化研究

选取内蒙古电网不同输电线路多支在役复合绝缘子,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、邵氏硬度计及拉伸试验机等仪器对各系列复合绝缘子高压侧伞裙材料性能进行表征分析。结果表明,随着运行年限的增加,绝缘子伞裙表面粗糙度基本呈逐渐增大趋势,而C元素质量分数和Si-CH3峰面积则随运行时间的增加不断下降;此外,硅橡胶材料的老化对伞裙硬度、拉伸强度及断裂伸长率同样具有显著影响。最后,基于各特征参量测试结果建立寿命预测模型,并初步制订复合绝缘子老化性能判断依据。     

基于FTIR的不同运行条件对复合绝缘子老化特性的影响研究

为研究现场运行复合绝缘子伞裙在不同条件下的老化状态,利用傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和硬度测试方法,分析同一厂家生产的运行于不同位置不同运行年限的多支复合绝缘子的老化特性,同时对不同电压等级的复合绝缘子进行电场分布仿真。硬度测试结果表明:处于高压端部的伞裙其上下表面的硬度都随着电压等级的提高而增加,而处于绝缘子中部的伞裙,其表面硬度则随着电压等级的升高而减小。同时发现,同一电压等级的复合绝缘子随着运行年限的增加,伞裙上下表面硬度逐渐增加。FTIR测试结果表明:对于伞裙上表面,Si-O-Si主键吸收峰随着运行年限的增加下降越严重,而下表面试样并未呈现出明确的规律性。硅橡胶复合绝缘子伞裙所处电场强度越高,FTIR红外光谱Si-O-Si和Si-CH3官能团对应特征峰下降程度就越大;对不同相别的复合绝缘子而言,B相伞裙各特征官能团对应的特征峰下降程度最小,说明B相较A、C两相老化最轻。     

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。     

不同运行条件下复合绝缘子伞裙老化特性研究

为准确评价不同运行条件下复合绝缘子伞裙老化特性,评估其运行性能,分别对运行年限不同、所处地区污秽等级不同、运行环境不同的复合绝缘子进行憎水性检测和傅里叶红外光谱分析,并通过热重分析进行验证。对比不同条件下复合绝缘子伞裙的红外光谱(特征官能团吸收峰)和热重曲线差别,明确了运行年限相对较长、处于重度工业污秽地区或大风沙尘地区的复合绝缘子老化程度较高,并据此给出了复合绝缘子的运维建议。     

基于TSC测试的硅橡胶复合绝缘子伞裙材料老化特性研究

为利用热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)测试手段对复合绝缘子老化特性进行评估,以现场运行复合绝缘子为研究对象,进行了TSC测试及憎水性等级喷水分级测试。初步探寻了伞裙位置、运行年限及环境污秽等级等因素对现场运行复合绝缘子伞裙材料TSC特性的影响规律。结果表明,绝缘子串上场强分布较高的位置、有较长运行年限及重污区的绝缘子,其伞裙材料的TSC曲线峰值较大,相应的陷阱电荷量也较大。对2种评估复合绝缘子伞裙材料老化的测试手段进行了对比分析,可知TSC测试结果能更加明显地区分复合绝缘子伞裙材料老化程度的不同,对于老化性能的评估更具优越性。     

蒙西电网220 k V在运复合绝缘子材料老化性能研究分析

抽取3支运行年限超过15年的在运复合绝缘子,利用宏观形貌观察、微观形貌观察、憎水性测试、能谱检测、带护套染色渗透试验、傅里叶红外光谱检测、邵氏硬度测试、拉伸试验等方法,对其材料老化性能进行了综合性分析评估。结果表明,3支样品不同部位伞裙的憎水性能仍良好,其中1号样品憎水性能相对较弱。化学成分和傅里叶红外光谱的检测结果表明,相比于1号样品,2号和3号样品伞裙表面的C、Si元素含量及典型官能团峰值均显著减小,表明较高污秽等级区域内运行的复合绝缘子更易于发生老化。并且,较高污秽等级区域内运行的复合绝缘子伞裙表面粗糙度较大,而表面粗糙度对复合绝缘子伞裙憎水性能的测试结果产生的影响较大,建议憎水性测量参数中增加表面粗糙度。此外,抽检样品的芯棒内部未见贯穿性缺陷,且各项力学性能指标均符合标准要求。     

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。     

运行条件对复合绝缘子红外光谱的影响研究

长期挂网运行的复合绝缘子往往不可避免地发生老化,造成绝缘子绝缘性能的下降。为研究复合绝缘子在不同运行条件下的老化状态,文中采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)分析运行于不同环境、不同电压等级具有不同运行年限的多支复合绝缘子,并对复合绝缘子伞裙典型官能团的变化情况进行研究。研究结果表明:重污区绝缘子表面积污程度相对较重,造成复合绝缘子伞裙表面Si-O-Si链和Si-CH_3链含量相对较低,其老化程度更严重。同时,通过数理统计的方法研究运行于不同电压等级的绝缘子Si-CH_3与Si-O-Si的对应吸收峰面积,结果表明,不同电压等级的复合绝缘子红外光谱吸收峰面积具有分散性,220kV绝缘子红外光谱基团的吸收峰面积明显小110kV的绝缘子,但整体上峰面积呈现随运行年限增大而变小的趋势。     

基于核磁共振技术的复合绝缘子伞裙老化状态测量系统研制

为了实现硅橡胶复合绝缘子老化状态的无损定量检测,研制了一种基于核磁共振技术的便携式复合绝缘子伞裙老化状态测量系统,重点介绍了核磁共振传感器的优化设计以及信号测量电路的研发。该系统的现场应用结果表明,伞裙的横向弛豫时间随复合绝缘子老化程度的增加而减小,利用样品不同深度层的老化状态的差异作为绝缘子伞裙老化状态的指标,可提高测量精度。该系统可实现对复合绝缘子伞裙老化状态的无损定量评估。     

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.     

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。     

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。     

光纤光栅复合绝缘子故障模拟试验分析

随着复合绝缘子在我国电网上的应用数量不断增加,其运行状态直接影响着输电系统安全。采用光纤光栅来监测复合绝缘子的运行状况,已成为复合绝缘子监测的重要手段。为了弄清故障状态下复合绝缘子内光栅波长与复合绝缘子应变之间的关系,模拟了复合绝缘子芯棒断裂、伞裙破坏和金具不同压接程度等情况,分析了这些情况下应力应变或热应变与破损比例及光栅中心波长变化之间的关系。结果表明,随着芯棒破损面积的增大,光栅的波长均随着破损深度大小上升,并且离破损点最近的光栅波长变化幅度最大;光栅波长随绝缘子通电时间的增加有明显的增加,伞裙破损点的波长漂移量较未破损有显著变大的趋势;压接区内光纤光栅的温度灵敏度系数随金具侧向压力的增大而明显增大,压接区的热涨应力对温度灵敏度的变化也有一定的影响。这预示着该法获得的数据可为复合绝缘子的运行提供检测参考。     

复合绝缘子老化状态红外光谱分析方法

长期挂网运行的复合绝缘子随着运行时间的增加会不可避免地老化,造成绝缘子性能下降,影响电力系统的运行可靠性。使用傅里叶变换红外光谱仪测试运行于相同电压等级具有不同运行年限的复合绝缘子老化程度。通过不同官能团的波长所对应峰值来确定材料中的化学键,以样品外层的FTIR吸收峰强度作为反映复合绝缘子老化状态的特征量,并与核磁共振法测量结果进行对比。研究结果表明:复合绝缘子表面积污严重,其吸收峰强度低于内层吸收峰强度;有机侧链比无机主链断裂程度更严重,吸收峰值下降百分比越大;绝缘子的吸收峰强度呈现随运行年限增加而减小的趋势。红外光谱外层吸收峰与核磁共振测量结果吻合,两种结果在一定程度上都能反映复合绝缘子的老化程度。     

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。     

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。     

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。     

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。     

±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。     

运行复合绝缘子不均匀老化特性分析

以现场运行后的复合绝缘子为实验样本,通过红外光谱实验,将Si-CH3侧链和Si-O-Si主链的吸收峰面积作为主要依据,对复合绝缘子的不均匀老化特性进行研究。结果表明:复合绝缘子同一伞裙的上下表面、不同方位和不同位置的伞裙表面的老化状态均存在差异;不同差异对整支绝缘子老化的影响程度不同,方位差异影响大于位置差异,位置差异影响大于上下表面差异。