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.     

评估硅橡胶复合绝缘子老化的磁共振新方法

硅橡胶复合绝缘子的老化威胁着电网的安全,准确评估绝缘子老化状态是预防绝缘失效的必要条件。为此,提出了磁共振新方法来评估绝缘子的老化状态。首先,设计了一种单边磁共振传感器,传感器静态场沿垂直方向具有恒定的梯度,以便于测量不同深度的样品信息。其次,采用步进电机系统精确控制测量区域的穿透深度,在每个深度处使用CPMG脉冲序列获得横向弛豫衰减曲线。然后,利用基于傅里叶变换和带通滤波器的数据处理方法,提取所需深度层面样品的横向弛豫信息。最后,通过使用逆拉普拉斯变换获得每层的一维横向弛豫时间谱分布。试验对比了3种不同服务时间的220kV硅橡胶绝缘子,结果表明使用时间较长的绝缘子的弛豫时间较短。     

复合绝缘子外绝缘材质老化内在原因分析

为确保复合绝缘子外绝缘有良好的耐老化性能，根据外绝缘实际生产情况，结合外绝缘所用材料结构性能的差别及外绝缘塑炼硫化工艺特点，通过分析验证认为，采用进口D4生产出有甲基封头，分子量分布较窄的硅橡胶和微酸性能的白发炭等原料，在密炼机内通过适当温度进行塑炼后，存放一段时间进行高温硫化成型的外绝缘，有着明显耐老化性能。     

基于憎水迁移性测试的复合绝缘子老化特性

憎水迁移性作为复合绝缘子状态评价和老化程度判断的关键参数,有着重要的研究意义。为此,以在我国南方地区运行多年的直流复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角法进行了系统的憎水迁移性测试,同时应用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析深入探究了硅橡胶材料的微观结构变化。研究结果表明:绝缘子伞裙上表面的边沿憎水迁移性最差,根部憎水迁移性最好,绝缘子不同方位的憎水迁移性也有所差异;老化最为严重的边沿褪色位置有机官能团含量大幅下降,Si元素和C元素减少、Al元素增加,并且检测出硅橡胶体系交联度的明显上升。上述憎水迁移性以及微观分析的研究结果可为直流复合绝缘子老化机制和老化程度评估提供依据。     

硅橡胶复合绝缘子老化状态评估新判据

为利用硅橡胶材料的电导电流特性对复合绝缘子进行老化状态评估,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不同运行年限试样的电老化阈值,并根据电老化阈值评估试样的老化状态,再通过静态接触角测量结果分析试样的憎水性,最后利用扫描电镜测试分析试样的表面微观。初步试验发现,试样的老化程度越严重,其陷阱能级越深、电老化阈值越低、电导电流数值越大;新试样的电老化阈值在10k V/mm左右,运行15a的试样电老化阈值在5.5k V/mm左右;老化严重的试样电导电流较新试样要高出数倍;陷阱载流子密度与电老化阈值成正比关系;试样的电老化阈值与其憎水性、表面微观有着高度的对应关系。研究表明,通过硅橡胶材料的电导电流测试得到的电老化阈值,基本可以反映绝缘材料老化状态,电老化阈值有可能会成为硅橡胶复合绝缘子老化状态评估的新判据。     

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。     

直流复合绝缘子长期老化性能分析

通过5 000 h加速老化试验对±500 kV直流复合绝缘子的长期老化性能进行了评估,介绍了试验程序,通过复合绝缘子泄漏电流的变化、憎水性的变化以及绝缘子表面材料的烧蚀情况研究了绝缘子老化性能。在老化试验中,憎水性丧失和恢复过程与实际运行情况一致,材料表面烧蚀情况较轻,说明配方经过优化设计的硅橡胶伞套在直流条件下具有优异的长期老化性能。     

高海拔地区硅橡胶合成绝缘子电晕老化特征分析

模拟高海拔低气压环境,采用多针-板电极放电模型产生电晕电场,分别对硅橡胶合成绝缘子试样进行老化处理,通过静态接触角法测量表面憎水性的变化,分析低气压环境对合成绝缘子电晕老化的影响,得出合成绝缘子的电晕老化速度随着气压的降低而加快等3个试验分析结果。     

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。     

复合绝缘子老化状态精细评估中的取样方法

精细评估可以为复合绝缘子老化状态提供更为准确丰富的信息,而评估中的取样方法不仅影响对绝缘子老化状态及剩余寿命的判定,也与试验测试效率紧密相关。以百余串复合绝缘子为研究对象,利用研制的切片机获得了厚度均匀的薄片试样,借助傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared,FTIR)测试技术,系统地对复合绝缘子老化状态精细评估中的取样方法进行了研究。通过对距离伞裙上表面不同深度的试样进行FTIR测试,确定了后续研究中用以反映材料本体特性的"参照试样";通过对不同厂家和不同运行环境下的复合绝缘子试样进行测试,研究了抽样方案对老化评估的影响;通过对绝缘子不同位置的伞裙和伞裙不同方位的试样进行测试分析,探索了切片方案对复合绝缘子老化评估的影响规律。进而提出了一套适用于现场复合绝缘子老化状态精细评估的取样方法,为复合绝缘子在特高压工程中的应用及相关标准的制定提供了一定理论依据。     

含缺陷复合绝缘子的加速老化试验

对芯棒与护套交界面上含不同种类缺陷的复合绝缘子进行人工加速老化试验,缺陷包括人为内置的木片、铜片、部分区域脱粘等.对绝缘子样品施加逐步升高的交流电压,记录泄露电流与表面电流.同时在干燥与雾室环境下进行试验,研究缺陷类型、缺陷大小以及水分侵入对复合绝缘子老化过程的影响.加压过程中,当泄露电流超过2mA时,水煮后的含缺陷绝缘子样品的温度将会明显升高,其中缺陷端部位置的温度最高,并且护套出现蚀损孔.当护套出现蚀损孔后,芯棒将直接暴露在外部环境中,这将加速复合绝缘子的老化过程,影响复合绝缘子的长期安全运行.     

复合绝缘子老化状态评估方法研究综述

分析了目前国内外关于复合绝缘子老化状态评估方法的研究现状,介绍了喷水分级法、静态接触角法、扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）法、泄漏电流测量法、粉化观察法、硬度试验法、能谱分析法等7种常用老化评估方法的试验方法及优缺点,重点分析了傅里叶红外光谱分析法、紫外成像法、热刺激电流（thermally stimulated current,TSC）法、核磁共振法等4种新方法的特点与缺陷,并给出了相关试验结果。研究结果表明：现有的复合绝缘子老化状态评估方法各有优缺点及其适用条件,未来硅橡胶材料老化程度评估研究的主要方向或将集中在基于空间电荷测量和电导电流测试方面。     

复合绝缘子憎水性机理分析

本文阐述了老化前后复合绝缘子表面憎水性的变化，分析了复合绝缘子老化的原因，并通过试验验证了复合绝缘子憎水性丧失及恢复的机理。     

运行后复合绝缘子的理化分析

为了获得复合绝缘子在运行后老化的状况,选取了3个厂家生产的6支绝缘子试样,分别对这6支试样进行了憎水性测试、Fourier红外光谱分析、热分析和扫描电镜(SEM)检测。结果表明:硅橡胶表层的憎水性基团Si-CH3、-CH3各自与-Si-O-Si-基团的摩尔比明显低于中心层,而-OH未见明显规律;憎水性基团Si-CH3、-CH3摩尔比的相对变化能较好地表征憎水性,而-OH不宜作为复合绝缘子的憎水性表征指标。新复合绝缘子表层和中心层的组成基本相同。投运后复合绝缘子表层和中心层中无机化合物的质量规律性不明显;表层及中心层中高分子物质的质量随运行时间的延长而呈下降趋势,且中心层中高分子物质的质量高于表层;表层中低分子物质的质量高于中心层。投运时间对试样的扫描电镜结果具有一定的影响。新复合绝缘子试样喷水后的憎水性级别为HC1,运行后试样的憎水性级别处于HC3～HC4,同一复合绝缘子试样中不同伞裙、不同位置的憎水性也略有不同。研究结果对复合绝缘子老化评估具有参考价值。     

复合绝缘子运行状态和老化性能评估方法研究

对陕西电网现运行的110kV、330kV复合绝缘子的运行状态和老化性能进行重点考察,并对复合绝缘子的憎水性能、电气性能、材质性能和机械性能进行了相关的试验研究,分析了多种因素对复合绝缘子运行状态的影响,提出评估指标并对其进行了状态分级,制定了各自的分级标准和分级区间,引入权重的思想对不同的评估指标进行权重分配,采用多项指标线性加权法,对复合绝缘子进行多指标综合评估,根据评估结果和运行情况．制定出合理的运行维护策略,为线路管理部门提供技术指导和帮助。     

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.     

复合人工老化下合成绝缘子伞群表面物性分析

结合合成绝缘子伞裙自然工作状态,选择长波紫外和模拟酸雨复合老化实验研究伞裙疏水性、表面结构及表面化学变化。静态接触角试验表明:单纯紫外照射会导致伞裙疏水性小幅度下降,而结合酸雨后疏水性下降明显。扫描电子显微镜(SEM)观察发现:紫外照射使伞裙表面发生裂纹,结合酸雨后绝缘子伞裙表面出现粉化。结合试验现象,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、29Si固体核磁和X射线光电子能谱(XPS)分析表面化学变化。