高温硫化硅橡胶材料的运行特性及分析

对大量运行的高温硫化硅橡胶(HTV)绝缘子进行了憎水性试验、低温模拟试验、灰密对憎水性的影响以及耐漏电起痕及电蚀损试验,认为高温硫化硅橡胶因老化而引起的憎水性下降、机械强度下降及积污性能下降影响其长期工作的可靠性,所以评价复合硅橡胶的憎水性能除憎水性分级HC值外,还应重点突出评价憎水性的减弱(丧失)特性、憎水性的恢复特性及憎水性的迁移特性。低温模拟试验表明,低温下憎水性有一定程度的下降,应针对性地开发应用于低温地区的高温硫化硅橡胶,并制订新的判定准则。最后对硅橡胶材料老化试验方法进行了讨论,三种试验方法各有其特点,但在短时间内对长期运行性能进行评估,应进一步积累实验室经验,提出1000h盐雾法和5000h老化试验法污液盐度或流速的合理试验条件和现行标准中应规定的允许蚀损开裂数试验判据,从而达到用人工加速老化来准确评估绝缘于长期运行性能的目的。     

运行多年的液体硅橡胶套管老化特征及修复效果评估

1999年投运500 kV高压直流套管户外侧出现严重的粉化龟裂现象,该套管外绝缘护套采用液体硅橡胶(LSR),并于2015年采用RTV进行外绝缘修复。通过憎水性、憎水迁移性、拉伸强度和撕裂强度测试分析了复合套管伞裙的宏观老化特征;借助扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等手段分析了套管伞裙老化的微观特征;同时对修复后的套管伞裙性能进行评估。研究发现,液体硅橡胶伞裙老化由外表面向内部逐渐发展,具有明显的粉化层和未粉化层,老化后伞裙的憎水性、憎水迁移性、拉伸强度和撕裂强度均有不同程度的下降。微观下老化伞裙出现不规则片状分层,表面粗糙不平,附着力大大降低;粉化层中聚二甲基硅氧烷(PDMS)侧链有机基团被氧化,交联形成更多Si-O-Si键,同时伴随着Ti O2和白炭黑填料的析出;由于老化过程中硅橡胶材料从有机向无机转变,粉化层中C元素和Si元素含量降低,O元素含量升高。研究表明,通过喷涂RTV修复老化的液体硅橡胶伞裙能够改善憎水性和憎水迁移性,但仍需定期监测修复套管的外观及憎水性变化。     

一例超高压直流避雷器发热的分析

介绍了一例超高压直流输电工程的直流避雷器发热的分析和处理过程。提出了避雷器外套放电引起的发热典型红外和紫外测量图谱。结果表明:在污秽严重、酸雨严重和紫外强烈的运行环境下,在直流输电工程绝对电压高,电晕强烈的工况下,硅橡胶绝缘外套老化的速度可能远远超过在交流系统中老化速度,因此,对直流输电工程中的硅橡胶绝缘外套的憎水性试验周期不能根据交流系统中运行的经验,有必要予以缩短周期,加强憎水性和老化情况检查。建议对广东地区的直流输电工程中的硅橡胶绝缘护套的憎水性缩短测量周期。     

复合绝缘子HTV硅橡胶伞套的湿热老化特性研究

由于长期运行在湿热的气候环境下,近年来我国南方地区复合绝缘子异常发热、击穿断裂等故障时有发生,严重威胁了电网的安全稳定运行。为了研究复合绝缘子硅橡胶伞套的湿热老化特性,首先对高温硫化(High Temperature Vulcanization,HTV)硅橡胶进行湿热老化实验,然后利用扫描电镜、红外光谱、热重分析、介电谱和热刺激电流测试等分析手段对湿热老化和运行老化样品进行微观分析,结果表明:湿热的联合作用能够显著加速HTV硅橡胶的老化进程,随着湿热老化时间的增加,样品的表面微观形貌、化学基团、热解性能、介电性能和陷阱性能均逐渐劣化,其中,硅氧主链与硅碳侧链红外吸收峰高、热解剩余质量、介电参数和陷阱参数可作为硅橡胶的老化特征参量,评估其老化状态; HTV硅橡胶在湿热老化过程中主要发生PDMS分解,湿热老化26天样品的PDMS的劣化程度与运行老化10年的伞裙接近;烘干后样品的介电参数显著降低,表明水分入侵对其介电性能具有重要影响,湿热老化充分考虑了这一因素,相比于其他老化方式更加全面合理。     

采用室温硫化硅橡胶伞套及伞裙涂层的绝缘子运行经验

<正> 标题所述的长棒形复合绝缘子在自然污秽现场,高压直流和交流带电运行了许多年.与其它复合材料(如乙丙烯橡胶)相比,其老化性能更优越,憎水性更好.这种提高,可能是由于在伞套表面形成小分子层,改进了表面憎水性,从而保持其表面以免进一步老化.在瓷套表面涂一层室温硫化硅橡胶也能起类似的作用.涂层虽然会增加附盐密度,但能减小泄漏电流,在同样污秽条件卜提高耐压水平.     

重工业地区高温硫化硅橡胶材料运行情况分析

选取重工业地区运行两年的高温硫化(HTV)硅橡胶增爬伞裙,通过对表面污秽形貌现察,以及污秽元素、物相、离子组成分析,发现由于受环境中二氧化硫的影响重工业地区污秽中硫酸盐含量较高,进一步通过对新旧HTV硅橡胶材料的内部结构与表面性能的比较,证明重工业地区HTV硅橡胶材料老化情况明显,疏水性能下降.     

室温硫化的硅橡胶伞套憎水性的丧失和恢复

<正> 对室温硫化的硅橡胶绝缘子伞套进行盐雾试验,以研究其憎水性的丧失利恢复情况.雾的盐度为900μS/cm,试品为环氧棒浸涂0.7±0.08mm硅橡胶.试验程序为0.2～0.7kV/cm电负荷及喷雾下试验6～20h,取山雾室,放置20～30h,作为一个周期.共试8个周期.泄漏电流形成的"干带"区憎水性能暂时丧失,电负荷越大,丧失越快,千带电荷越易造成表面物理     

合成绝缘子耐污性能的试验研究

用固体涂层法和盐雾法对硅橡胶护套、氟塑料护套、瓷护套合成绝缘子和标准型瓷绝缘子做人工污秽对比试验。两种试验结果相仿,但有差别。在盐雾试验中,更能显出合成绝缘子表面憎水性的作用。在实验室中,合成绝缘子有优异的耐污性能。但需要进行长期运行试验,来考验表面性能的耐久性。     

湿热环境下复合绝缘子HTV硅橡胶 伞裙的吸湿特性研究

由于长期运行在湿热的气候环境下,近年来我国南方地区复合绝缘子异常发热、击穿断裂等故障时有发生,严重威胁了电网的安全稳定运行。为了描述湿热环境下复合绝缘子高温硫化(high temperature vulcanization,HTV)硅橡胶伞裙的吸湿行为,首先对复合绝缘子HTV硅橡胶伞裙开展湿热老化实验,然后利用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)分析样品的微观形貌,基于称重法得到不同温度下硅橡胶的吸湿率随时间变化规律,利用Fick扩散模型对实验数据进行拟合,并与运行老化伞裙进行对比,分析HTV硅橡胶的吸湿特性。结果表明:HTV硅橡胶的吸湿过程符合基于随机热运动的Fick扩散模型。随着湿热老化时间的增加,HTV硅橡胶表面微观形貌逐渐劣化,出现孔洞等缺陷,并进一步提升了材料的吸湿率与扩散系数。环境温度的提升能够促进HTV硅橡胶的吸湿进程,在硅橡胶的生产、储存和运输过程中可适当降低环境温度,抑制材料的吸湿,提高复合绝缘子的质量。     

低温处理下硅橡胶绝缘材料憎水性变化规律研究

为了研究低温环境对硅橡胶绝缘材料憎水性的影响,采用恒温试验箱对复合绝缘子用硅橡胶材料进行了低温冷冻处理。利用JC2000DM接触角测量仪测量了硅橡胶试品的静态接触角,得到了不同温度下、不同氢氧化铝含量硅橡胶材料的憎水性随时间变化的规律,并分析了硅橡胶憎水性变化的原因机理。实验结果表明:随着低温处理时间的延长,硅橡胶材料的静态接触角呈现出先增大后趋于稳定的特性,不同温度条件下硅橡胶材料憎水角趋于稳定所需的时间不同,温度越低,静态接触角增大到趋于稳定的时间越短;在同一低温处理下,氢氧化铝相对含量为110的硅橡胶的憎水角最小,氢氧化铝含量偏少或偏多都会引起憎水角增大。     

热硫化硅橡胶憎水性的研究

憎水性和憎水迁移性是热硫化硅橡胶的重要特性,对其憎水性的评价和提高的研究尤为重要。简要介绍了国际通用的硅橡胶憎水性的测量方法—接触角法和喷水分级法。研究了添加Al(OH)3和硅橡胶生胶摩尔质量对其憎水性的影响,对Al(OH)3添加量为50g,80g,110g,140g,160g(以100g硅橡胶计)的试验样本采用接触角法和喷水分级法测量,结果表明:在配方中添加Al(OH)3以110g为宜。对生胶摩尔质量为680000g/mol和600000g/mol的110-2甲基乙烯硅橡胶进行测试,结果表明:生胶的摩尔质量以600000g/mol为较好。     

在有盐雾的情况下高温硫化硅橡胶的表面电阻和憎水性

在严重污秽和潮湿的条件下,用硅橡胶制做的绝缘子能提供长期的、令人满意的性能,而这归因子硅橡胶表面长期的憎水性。这种表面憎水性抑制了在绝缘子表面形成连续的水膜及沿面泄漏电流的生成。从而减小了由闪络的干电弧的发生过程。在目前的研究中,高温硫化硅橡胶棒需经盐雾和浸入盐溶液中加速湿润。通过对样品施加直流电压来测量其表面电阻,并研究影响表面电阻的各种参数。这些参数包括：1．在没有电场情况下,将样品持久放置于盐雾中;2．样品长期置于盐雾和电场作用下;3．样品的长度。同时,也测量了与表面电阻相关联的接触角和表面粗糙度。     

自然老化对复合绝缘子绝缘材料老化的影响研究

复合绝缘子自然老化状态评估对于提升电网可靠性，保证电网安全运行具有重要作用。为此笔者采用两种自然老化的复合悬式绝缘子，研究评估了电场老化对绝缘子绝缘材料(EPDM和HTV SIR)的影响，研究所采用的绝缘子已在沿海输电网上使用了十余年，运行过程中主要暴露在海上盐雾、风吹土壤沉积物和太阳紫外线辐射等环境中。采用了目视检查、润湿性检查、红外光谱、扫描电镜和EDX分析的方法来评估绝缘子老化状况。结果表明绝缘子在带电运行过程中，由自然老化导致的形态和材料退化仅限于复合材料表面的上表面层，EPDM、HTV SIR材料的耐漏电起痕性均不受老化的影响。试验结果显示EPDM材料的表面劣化程度比HTV SIR材料更严重，自然老化条件下的EPDM表面为亲水性，去除污秽后其疏水性得到改善；HTV SIR表面疏水性仅略微降低，去除污秽前后疏水性不变；光谱分析结果表明老化应力主要引起材料结构变化，导致材料性质发生劣化。     

基于泄漏电流和环境条件的超高压复合绝缘子在线监测与评估

因大气、污秽、局放等因素作用而造成运行中的硅橡胶复合绝缘子表面憎水性降低或丧失,将影响电网的运行可靠性。基于泄漏电流和煤粉严重污染环境的500 kV交流葛双一回线(当阳马店段)运行复合绝缘子的在线监测。分析研究随四季环境变量影响而变化的泄漏电流特征量数据,对复合绝缘子憎水性冬季下降夏季恢复的变化特性进行了分析。提出"动态"性能劣化的概念,指出其与季节性运行环境变量的关系,掌握运行中复合绝缘子憎水性暂时损失现象、以及憎水性迁移特性和恢复特性的运行特征,获得对运行复合绝缘子憎水性有效评估。     

绝缘子用冷硫化有机硅橡胶覆层的运行特性

<正> 在盐雾室对涂有有机硅橡胶覆层的棒形玻璃钢绝缘子的特性作了研究.绝缘子的长度为152mm,直径为16mm.在覆层中加入了三水氧化铝(Al_2O_3·3H_2O)作填料.研究了覆层的效果,包括覆层憎水性的丧失与填料含量的关系.同时对涂覆层绝缘子的泄漏电流和覆层接触角的变化作了评价.研究表明,填料含量多(达20%)的覆层较稳定.评价了绝缘子部分积污时对     

运行复合绝缘子护套与芯棒界面蚀损问题探讨

针对南方电网500 k V某线复合绝缘子芯棒脆断和上海供电公司500 k V徐杨5123线,发现25号、38号、42号的复合绝缘子运行温度超标的情况,对其复合绝缘子进行了外观、憎水性、材料和机械等试验。试验结果表明,复合绝缘子憎水性良好,硅橡胶材料未见老化,但是护套出现破损或者外突,未出现破损的护套和芯棒之间的界面出现大面积蚀损,出现明显的吸红现象(品红溶液),而且该现象由高压向中间延伸。认为界面蚀损的起因之一是由于脱模剂渗出引起的界面缝隙,进而导致局部放电,生产中芯棒吸入的水分参与了电化学反应所致。     

动车受电弓用绝缘子紫外线老化特性研究

研究了动车组车顶受电弓支撑绝缘子紫外线老化特性。通过搭建人工紫外线老化试验平台分别对受电弓用有机复合绝缘子和环氧树脂绝缘子进行强紫外线老化试验研究。研究结果表明,紫外线老化对有机复合绝缘子的憎水性影响不大,但会导致环氧树脂绝缘子憎水性部分丧失;此外,试验前后绝缘子的泄漏电流均变化不明显。     

硅橡胶复合绝缘子耐低温性能研究

硅橡胶以其特有的化学稳定性,使其具有耐高低温性、憎水性、耐漏电起痕性和抗电蚀损性、电绝缘性等诸多优异性能,在输电线路中得到广泛应用。在运行中,绝缘子在低温下要承受较高的电压,保持绝缘子在低温状态下的机械稳定性是运行安全的必要保证。笔者主要研究在低温条件下硅橡胶复合绝缘子材料的机械强度、击穿强度、体积电阻率、耐漏电起痕及电蚀损性能和憎水性,探讨了输电线路用硅橡胶复合绝缘子材料的耐低温性能及其作用机理。实验结果表明:硅橡胶复合绝缘子材料具有优异的耐低温性能。     

复合绝缘子护套材料在雾室中的加速老化试验

由硅橡胶制成的绝缘材料试样,按照IEC-TC36推荐的老化试验方法进行试验.用于研究盐雾的参数(盐雾的浓度、盐雾的电导性)对闪络电压和老化过程的影响,试验结果具有可重复性以便改进材料.在雾室中,与绝缘材料表面连续试验有关的问题,通过对其等值附盐密度的测量来进行研究.为了解决这些问题,推荐采用间歇?雾试验,并且制定有关标准以评价绝缘材料表面的损坏程度.     

500 kV输电线路在运复合绝缘子典型缺陷及分析

500 kV输电线路复合绝缘子运行10年以上,出现伞裙粉化、对折开裂、异常发热等缺陷.为了分析其中的原因,对故障绝缘子进行外观检查、红外测温、额定拉力试验、硬度测试、机械性能测量、傅里叶红外光谱分析、X射线光电子能谱分析、解剖试验,结果表明500 kV输电线路复合绝缘子在户外环境里长期运行,受到电、光、热、污秽等因素的影响,绝缘子伞裙表面污秽受潮放电,导线电晕放电等将产生高能带电粒子,在放电产生的带电粒子及太阳紫外光子的作用下,硅橡胶材料分子中的Si-O-Si主链和Si-CH3侧链将发生断链,引发硅橡胶性能劣化,表现为粉化、劣化现象;对故障绝缘子发热部位进行解剖,芯棒表面明显酥朽,芯棒缺陷处的玻璃纤维明显裸露,表面存在一定的蚀损痕迹,环氧树脂严重缺损,颜色呈现棕黄色,结合芯棒解剖结果分析异常温升是由于芯棒酥朽老化引起的局部放电等过程产生.