室温硫化硅橡胶的激光诱导击穿光谱特性与老化研究

硅橡胶复合材料被广泛应用于高压输电外绝缘领域,特别是室温硫化硅橡胶(room temperature vulcanized,RTV),被广泛用作防污闪涂料。目前其检测分析方式以取样后实验室分析为主,尚无可现场检测RTV材料成分及老化状态的技术。该文利用激光诱导击穿光谱技术,开展了RTV材料的激光诱导等离子体特性研究,为后续利用LIBS技术进行现场检测提供参考。文中主要研究了单脉冲纳秒激光作用下,RTV复合材料的烧蚀特性、等离子体温度、电子数密度、光谱强度与激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)参数的关系,给出了表征老化特性的方法。研究表明,LIBS技术可以有效表征RTV材料的成分,测试其老化厚度、元素变化等状态信息,其现场应用有利于维护输电线路运行安全。     

基于激光诱导击穿光谱的装置参数优化与硅橡胶材料的主组分分析

硅橡胶材料被广泛应用于输电线路外绝缘领域,但长期运行后会逐渐发生老化现象,目前缺乏可应用于现场的、有效的老化表征手段。基于激光诱导击穿光谱技术(LIBS)可以快速获取硅橡胶样品的元素组成,并结合热重分析方法有效地测量硅橡胶的主组分,相比于常规的元素测量手段,该方法具有良好的现场应用前景。由于光谱的质量对基于LIBS的硅橡胶老化分析影响较大,需优化LIBS参数获取高质量的光谱以进行材料组分分析。以新制高温硫化硅橡胶(HTV)为样品,对单脉冲激光能量、激光聚焦位置、光谱仪采集光谱的延迟时间对光谱质量的影响进行讨论,获得了新制HTV样品的烧蚀阈值与适用于硅橡胶材料组分分析的优化LIBS参数,最后利用热重分析仪测量了样品的主组分,发现与LIBS的测量结果有很好的对应关系。     

室温硫化硅橡胶防污闪涂料老化分析及评估方法研究

RTV防污闪涂料是电力系统中广泛采用的防污措施,能够有效提高电力系统外绝缘耐污性能。但作为一种高分子材料,RTV涂料的耐候性并不理想,在长期运行中可能出现起皮、脱落、粉化等现象进而影响耐污性能。文中以同一厂家、不同运行环境下的RTV防污闪涂料样品作为研究对象,分析了涂料的性能指标及微观结构变化情况。分析发现,RTV防污闪涂料在运行后会出现有机基团含量下降、二氧化硅成分增加等现象,且高温高湿环境中样品的老化更为严重。研究表明,老化后的RTV防污闪涂料热稳定性下降,有机组分减少,利用X射线衍射分析能够识别RTV防污闪涂料中的二氧化硅成分变化,可以用于防污闪涂料的状态评估。     

RTV防污闪涂料老化评估方法探讨

为确保运行中的RTV涂料具有良好的防污闪能力,提出一种RTV涂料老化程度评估方法。该方法基于红外透射光谱技术,根据RTV涂料分子结构变化判断其憎水性能变化,同时结合涂料表面外观、附着力、憎水性等级分析综合评估涂料的老化程度。分析结果表明,该方法简单、实用,可准确地评估RTV涂料老化程度。     

硅橡胶表面硬度的激光诱导击穿光谱分析

硅橡胶材料的老化状态是输电线路运维的重点关注内容,现有研究认为硬度是表征其老化程度的重要指标之一。目前复合绝缘子的伞裙硬度主要是在停电间隙用邵氏硬度计测量,现场应用限制较大。激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一种元素测量技术,利用高能脉冲激光烧蚀样品表面产生等离子体,分析等离子体光谱得到样品成分元素信息。已有LIBS研究中某些材料的表面硬度与材料特征元素的离子原子谱线强度比值以及等离子体激发温度之间存在较强的相关性,但在复合材料中这种相关性较弱,通常需要对大量谱线进行筛选以得到满足条件的谱线,且对全谱信息的利用程度不高。研究了不同氢氧化铝、白炭黑填料含量的高温硫化硅橡胶表面硬度与LIBS光谱的关系,发现表面硬度与填料含量之间具有较强的相关性,并通过主成分分析对不同硬度的硅橡胶光谱数据进行降维,结合神经网络可对不同硬度的样品进行区分。结果表明,LIBS技术与机器学习算法相结合可以准确测量硅橡胶硬度,这种方法利用了更多光谱信息,且不需要在众多谱线中寻找特征分析线,因此分析精度与速度得以提升。     

基于激光诱导击穿光谱的绝缘子污秽可溶盐定量关系

绝缘子表面污秽影响高压线路运行安全,现有的绝缘子污秽检测方法主要是取样后在实验室测试其等值盐密和灰密,无法进行现场实时测量。该文利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,结合电感耦合等离子体光谱等元素分析技术,研究了人工污秽中若干盐类离子含量与激光光谱特征谱线的定量关系,提出了测量输电线路绝缘子污秽成分及浓度的新方法。结果表明,LIBS技术可检测污秽中绝大部分盐类元素含量。其中,Mg、Ca等元素特征谱线对应的含量与光谱相对强度呈现强线性关系,而Na、Al等元素部分谱线对应的可溶盐元素的含量与光谱相对强度的线性关系不明显,碱金属元素Na特征谱线受基体效应的影响较大。通过主成分分析方法分析了多种元素谱线的强度和浓度,实现了不同人工污秽主成分的聚类分析。     

用红外光谱研究室温硫化硅橡胶电晕老化及寿命估计

电晕是引起室温硫化硅橡胶(RTV)老化的重要因素之一,因此对RTV进行了电晕老化试验,并利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析了RTV的电晕老化性能,比较了不同材料RTV的电晕老化性能,试验结果表明,纳米材料可以明显改善RTV的电晕老化性能。还分析了纳米材料提高RTV抗电晕性的机理,利用基于陷阱理论的聚合物电老化寿命公式及电晕老化前后材料的红外光谱变化评估了RTV的寿命,纳米材料能使RTV的电晕老化寿命提高到3～4.9倍。此方法可为定量评估有机绝缘材料寿命提供参考。     

基于激光诱导击穿光谱的复合绝缘子老化诊断方法初探

以现场运行后的复合绝缘子为实验样品,初步探究了用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术进行复合绝缘子老化程度检测的可行性。首先测试复合绝缘子伞裙表面和芯层的Si元素和Al元素含量,然后计算各元素含量浅深比,并对复合绝缘子进行憎水性、傅里叶红外光谱(FTIR)及硬度测试。结果表明:LIBS、憎水性、FTIR和硬度测试结果具有一致性,验证了LIBS技术用于分析复合绝缘子老化的可行性。通过元素含量浅深比可以很好地判断绝缘子的老化程度,浅深比数值越接近于1,老化程度越轻。     

广东地区室温硫化硅橡胶防污闪涂料的运行特性

广东地区所处的亚热带气候环境对室温硫化硅橡胶(RTV)防污闪涂料的运行具有重要影响。为此,对广东地区不同环境下运行了4~7 a的RTV防污闪涂料进行了试验,从涂料绝缘子表面状态、憎水性、憎水迁移性等方面分析了高温高湿、紫外线辐射及多雨水环境对RTV防污闪涂料运行性能的影响,并采用Fourier变换红外光谱分析了RTV涂料中有机硅含量的变化。结果表明,在高温高湿、强紫外线辐射、强降雨量的作用下,RTV防污闪涂料表面状态劣化较为严重。运行时间越长,RTV涂料的憎水性及憎水迁移性越差,市区附近运行了7 a的RTV涂料已丧失憎水迁移性。不同污染源对于RTV涂料的性能变化也有一定影响;相同运行时间下,运行于市区附近的RTV涂料性能要好于运行于水泥厂附近的RTV涂料。     

高温多雨环境下RTV涂层附着力下降的试验研究

室温硫化硅橡胶(RTV)防污闪涂料在运行过程中会受到环境因素影响而出现老化现象。为了探究广东地区高温高湿多雨环境下玻璃绝缘子RTV涂层脱落严重的原因,对实际运行绝缘子样品进行了表面状态分析及老化指标检测,并采用附着力测试的方法研究了RTV试片在人工环境作用后的涂层状态变化。研究结果表明:吸湿性盐污秽侵入涂层内部后的吸潮作用及污秽颗粒的析出效应对RTV长期附着力影响较大;涂层厚度过薄易受水分影响不利于保持附着力,厚度在0.4～0.6 mm范围时较为适宜;运行绝缘子沿面水分与温度的分布不均导致上表面外侧附着力受环境的影响程度大于上表面内侧;RTV脱落严重程度同老化程度存在一定的正向关联,在外界环境中水、热、污秽等因素的共同作用下,RTV涂层附着力下降较快,同时会产生加速老化的现象。论文研究可为高湿多雨地带的RTV涂覆和使用方法提供参考和指导。     

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。     

电气设备运行中RTV涂料的性能检测及分析

通过对宁夏电网所进行的电气运行设备RIV涂料性能检测结果的分析,总结了电气运行设备RTV涂料的使用维护经验,并对适合大范围推广的RTV涂料的现场检测手段进行了探讨。     

基于LabVIEW平台的LIBS光谱信号采集系统

利用虚拟仪器开发软件LabVIEW8.2,结合自行设计的污水中多元素的LIBS检测装置,开发了一套光谱信号测量软件系统。分别对溶液中Na和Cu元素的光谱探测,表明该采集系统能够实现光谱定位、光强信号采集、实时显示、数据快速保存等功能,可以满足LIBS实时在线检测的需求。这些工作将为LIBS技术应用到工业现场控制提供技术支持。     

绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料检测标准的补充与完善

污闪是电力系统的主要故障形式之一,外绝缘防污闪问题成为电力系统安全稳定运行的重要课题。由于其优异的防污闪性能,常温固化硅橡胶防污闪涂料(room temperature vulcanized silicone rubber,RTV)作为新材料得到了广泛应用。研究表明,从根本上决定RTV涂料长期老化性能及憎水性的组分是涂料配方中的基胶含量。然而,现行的国家标准和行业标准尚缺乏针对此项的检测。结合现场施工条件限制等因素,提出密度分析、Fourier变换红外光谱分析等可行方法,可有效检测商品化RTV产品基胶和填料的含量比例,为绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料的入网前检测提供指导。     

RTV涂料长期运行后性能分析及复涂方法的研究

陕西电力系统使用RTV涂料近10年,已出现了不同程度的老化,目前对RTV涂料的运行寿命还未有明确的预测方法。通过一系列比对试验,对RTV涂料长期运行后的性能进行分析,对下一步的复涂方法进行技术研究,为RTV涂料应用管理提供理论依据。     

运行多年RTV涂料绝缘子表面涂层老化分析研究

室温硫化硅橡胶涂料(RTV涂料)可以有效防止污闪事故，已在我国电力系统中广泛应用。文中通过取得大量在天津挂网运行多年老化的RTV涂料绝缘子，在对其表面憎水性和积污状况研究的基础上，进行了两种状态下试品防污闪能力测试，结果表明试品仍具有良好的防污闪能力。通过绝缘子试品表面涂层的红外分析对比，讨论了线路周边污染源环境对RTV涂层的不同影响。针对RTV涂料国内比较保守的寿命定义，通过热重分析，引入胶含量的概念，结合防污闪性能及红外谱图的变化，提出了对RTV涂料寿命评估新的参考方法，并对RTV涂料在不同运行条件下的实际使用寿命给出了指导性意见。     

RTV涂料长期运行后性能分析及复涂方法的研究

陕西电力系统使用RTV涂料近10年，已出现了不同程度的老化，目前对RTV涂料的运行寿命还未有明确的预测方法。通过一系列比对试验，对RTV涂料长期运行后的性能进行分析，对下一步的复涂方法进行技术研究，为RTV涂料应用管理提供理论依据。     

运行后RTV防污涂料性能分析

首先对在户外运行3年的RTV涂料进行红外光谱测试,并测量了3年自然积污后的等值盐密和灰密,即对RTV涂料的老化性能和积污性能进行了分析。然后用人工污秽法对其憎水迁移性进行研究。最后,以在户外运行4年的绝缘子为试验对象,研究了在自然染污条件下的绝缘子的污闪特性。闪络过程的试验分析发现,涂有RTV硅橡胶涂料的绝缘子耐污闪性能明显好于未涂RTV的绝缘子。     

室温硫化涂料的老化及研究新进展

室温硫化(RTV)硅橡胶涂料作为防止电力系统污闪的有效技术措施而在电网中得到广泛应用。由于使用环境和产品质量的差异,不同地区使用的RTV涂料都存在着老化和使用年限的问题。文中分析了影响RTV涂料老化的主要因素,即影响RTV涂料的憎水性、憎水迁移性和憎水恢复特性的主要因素,如温度、表面放电、紫外线照射等;指出了RTV老化研究的关键就是对上述三性能与运行环境的研究;对RTV涂料老化的研究进展进行了论述,比较了国内外的研究方法;提出了RTV涂料应用及其老化应当注意的问题,如老化时间应综合考虑涂层的耐污性、憎水性以及环境等因素。     

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。