纳米复合RTV和HTV电晕老化特性对比实验研究

电晕老化可能导致硅橡胶使用寿命和防污闪效果下降,为了研究硅橡胶材料在电晕作用后的老化特性和使用寿命,选取纳米复合室温硫化硅橡胶(RTV)和高温硫化硅橡胶(HTV)两种材料,在实验室模拟交流电晕老化环境,研究了电晕放电对两种硅橡胶综合性能影响,讨论了电晕放电对RTV和HTV的绝缘特性破坏效应。分析了不同硅橡胶在电晕作用下介损、电阻率、耐热性能的变化规律,结合扫描电镜(SEM)和红外光谱技术对RTV和HTV的老化特征进行了比较研究,寻求了新的参数来评估硅橡胶电老化程度,尝试对硅橡胶电老化寿命进行了定量评估。结果表明,典型特征峰红外光谱吸收峰面积结合聚合物电老化寿命公式可以描述硅橡胶电老化程度,纳米复合RTV的电老化寿命约为普通HTV的1.63~1.84倍。     

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。     

臭氧浓度对HTV硅橡胶材料的老化作用

为了研究电晕放电过程中所产生的臭氧对高温硫化(HTV)硅橡胶老化作用的影响,利用研制的臭氧老化试验装置,考虑臭氧浓度及作用时间等因素,对HTV硅橡胶复合绝缘子试样进行了系统的臭氧老化试验,并且对老化后的试样进行了扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)分析、憎水性和热刺激电流(TSC)测试。试验结果表明,臭氧能够导致硅橡胶材料表面缺陷增多,憎水性丧失,而且浓度越高,老化会越严重。进一步分析得出,硅橡胶材料在臭氧环境作用下,材料表面平滑、致密的物理结构被破坏,产生了孔洞等缺陷,并且当臭氧环境作用强度达到一定程度后,材料的物理结构的破坏将更为严重;同时,化学基团含量发生变化,试样中Si-O-Si结构减少,羟基和Si-O键增多,试样主链和侧链断裂。     

HTV硅橡胶材料交直流电晕老化研究

通过对HTV硅橡胶材料进行交直流电压形式下的电晕加速老化试验,并对试样进行憎水性恢复试验,研究了交直流电晕老化对硅橡胶绝缘材料的影响。结果表明:交流电晕与直流电晕对HTV硅橡胶材料的影响存在较大的区别,交流电晕老化对硅橡胶的影响最严重,负极性的直流电晕老化对硅橡胶的影响程度次之,正极性的直流电晕老化对硅橡胶的影响程度最弱。     

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。     

温度对硅橡胶电树枝老化特性的影响

电缆系统运行温度对新型超高压预制式电缆附件主绝缘材料高温硫化(HTV)硅橡胶的性能具有重要的影响。为此,针对温度对HTV硅橡胶材料电树枝老化特性的影响展开了试验研究,测定了温度对HTV硅橡胶材料电树枝老化特性的影响规律,并对试验结果进行了理论分析。研究结果表明,在试验温度范围内,温升导致HTV硅橡胶击穿场强呈现略微下降的趋势,而起树电压则随温度的升高明显下降。试验中还发现HTV硅橡胶电树枝形态与温度密切相关,室温条件下以树枝状和松枝状电树枝为主,而高温下则以丛状电树枝为主。对上述试验结果的分析讨论后认为,温升引起HTV硅橡胶起树电压的大幅降低是导致新型预制式硅橡胶超高压电缆附件绝缘故障频繁的重要原因,因此,在电缆附件的绝缘结构设计时,对于温度变化而引起材料电气性能参数变化的相关问题应给予更多的关注。     

电晕强度对HTV硅橡胶陷阱特性的影响

高温硫化(HTV)硅橡胶因具有优异的憎水性、憎水迁移性、憎水恢复性及其它显而易见的优越性而被广泛用作电力系统中合成绝缘子的外绝缘材料。为此,采用热刺激电流(TSC)技术对HTV硅橡胶在不同电晕强度老化后的陷阱特性进行了系统的试验研究,同时观测了硅橡胶在相应老化阶段表面形态的变化。试验结果表明,在不同的老化阶段,硅橡胶的陷阱特性变化呈现出不同的特点。随着电晕强度的增加,陷阱电荷量总体上呈增多趋势;在电晕作用时间较短时陷阱能级随电晕强度的增加而产生较小的变化;在电晕作用时间较长时,陷阱能级在电晕强度达到一定值时将被加深,之后随电晕强度的增加而逐渐变深。结合硅橡胶的扫描电子显微镜(SEM)结果,分析可知,电晕强度及电晕作用时间通过影响轰击硅橡胶表面的带电粒子的能量和持续时间,对其表面形态产生作用,进一步地引起硅橡胶陷阱分布特性的变化。     

复合绝缘子HTV硅橡胶材料的电导特性研究

为探究复合绝缘子用HTV硅橡胶材料的电导机制,以现场运行及人工加速老化试验的复合绝缘子为对象进行研究,通过电导电流测量装置对试品进行电导电流测试,总结材料的电导特性。研究初步发现:当HTV硅橡胶材料处于低场强试验阶段时(约0~5 kV/mm),材料的电导电流I与场强E满足欧姆定律成正比关系;当材料处于较高场强试验阶段时(约5~30 kV/mm),材料的电导特性处于空间电荷限制电流区,材料内部的陷阱开始捕获流经的载流子形成空间电荷;当材料处于高场强试验阶段时(约30~40 kV/mm),材料的电导特性进入了陷阱充满的空间电荷限制电流区,材料随时有被击穿的可能;电老化阈值与陷阱能级、陷阱载流子密度等有着一定的对应关系;HTV材料经过人工电晕加速老化试验后,电导电流数值大幅增加、电老化阈值明显降低。此外,电老化阈值实质反应的是材料的空间电荷形成的难易程度,一定程度上反应HTV材料的老化状态,有待进一步研究。     

复合绝缘子HTV硅橡胶材料老化特性的研究

针对在役复合绝缘子的老化问题,笔者分别对实验室电晕老化和现场自然老化的HTV硅橡胶材料的憎水性、泄漏电流、表面微观形貌以及化学成分等特性进行了对比研究。结果表明,电晕老化与现场老化造成材料特性变化的规律呈现一致性:电晕老化造成材料憎水性下降,且提高电晕老化强度(电压和时间)则导致憎水性恢复变慢,甚至不能完全恢复;现场老化材料的憎水性随年限不断下降,由HC1级(2年)降至HC5级(15年)。老化还造成样品的表面电阻率下降,引起表面泄漏电流增加;老化造成硅橡胶材料降解,表面缺陷增加,孔洞增加并加深,甚至产生裂纹,同时生成强极性基团等,从而引起硅橡胶机械及绝缘性能不断下降。     

硅橡胶电晕老化后的陷阱对其闪络电压的影响

为深入探究硅橡胶电晕老化后的陷阱对其闪络电压的影响,通过多针–板电极对硅橡胶试样进行电晕老化,并采用热刺激电流(TSC)技术测试分析了硅橡胶材料在不同电晕老化阶段的陷阱特性变化,同时探寻试样在相应老化阶段的沿面闪络电压变化规律。借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)测试,通过观察试样在电晕老化过程中的物化特性变化,探索了老化后硅橡胶的陷阱特性与闪络电压间的内在联系。结果表明:随着电晕老化时间的增加,硅橡胶的陷阱能级逐渐从0.3 e V(新试样)加深并最终趋于饱和值0.4 e V(老化1 000 h),陷阱密度则持续增大。硅橡胶的干闪电压从14.13 kV(新试样)逐步降低并稳定于11.65 kV(老化1 000 h)。结合FTIR和SEM的试验结果,认为电晕放电产生的深陷阱能级和陷阱能级的饱和是造成硅橡胶试样干闪电压下降并稳定在某一范围内的主要原因。     

室温硫化与温硫化硅橡胶在交流电晕下憎水特性的比较

为了研究交流电晕对室温硫化（room temperature vulcanization,RTV）和高温硫化（high temperature vul—canization,HTV）硅橡胶憎水性丧失和恢复的影响,基于硅橡胶电晕测试系统在相同的温度、湿度和场强下对同样厚度的RTV和HTV硅橡胶进行了电晕,测量l『不同电压...     

电晕对HTV硅橡胶憎水性恢复的影响

为了解一种优异的高压外绝缘材料硅橡胶的憎水性恢复的影响。通过电晕加速老化试验,采用静态接触角法研究了高温硫化(HTV)硅橡胶在电晕老化不同时间后的憎水性恢复,结果发现,5kV的工频交流电压下电晕5min后,硅橡胶的憎水性暂时丧失;电晕老化后不同时间试样的憎水性恢复呈现出不同的变化趋势,其憎水性恢复率随着电晕老化时间的增加经历了"增加-降低-增加-降低"4个过程;同时在电晕老化一定时间后,即使经历足够长时间,其憎水性仍不能恢复到初始水平。因此硅橡胶的憎水性恢复快慢及恢复程度与电晕老化时间密切相关,并随之呈现出规律性的变化。     

UV-A辐射对外绝缘用液态硅橡胶和高温硫化硅橡胶的影响及其机理

在强紫外环境下,外绝缘用硅橡胶材料(高温硫化(HTV)硅橡胶和液态硅橡胶(LSR))的老化将会威胁输电线路的安全运行。为研究UV-A紫外辐射对二者的影响,该文对UV-A辐射老化后的HTV硅橡胶和LSR进行X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FTIR)等微观结构,以及耐热特性、机电特性和交联密度等宏观性能的测试。研究发现,1000h UV-A老化后,HTV硅橡胶表面碳元素含量减少13.4%,氧元素含量增加10.0%,甲基含量、热稳定性和力学强度下降。但是,LSR表面碳元素含量增加5.8%,氧元素含量下降7.6%,Si(—O)4结构减少,甲基含量增加65.7%,热稳定性增加。分析结果表明,UV-A老化中二者的差异主要是由交联结构、ATH含量,以及含氢硅油造成。最后,基于提出的LSR在UV-A老化过程中发生的提氢反应,建议通过减少含氢硅油的含量和增加生胶的分子量提高LSR的耐UV-A老化性能。该文可为理解外绝缘用硅橡胶材料的紫外老化特性提供支撑,也可用于指导高海拔地区的外绝缘材料选型。     

紫外辐射对高温硫化硅橡胶性能影响初探

高温硫化(HTV)硅橡胶凭其强憎水性、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,高温硫化硅橡胶更易受环境影响而老化,因此通过氙灯辐照对高温硫化硅橡胶进行紫外加速老化试验。采用静态接触角法测量和评价硅橡胶材料的憎水性,同时进行了硬度以及扫描电子显微镜(SEM)测试,另外采用image-pro plus 6.0软件对SEM图片进行测试分析。试验结果表明:短时氙灯辐照对高温硫化硅橡胶表面憎水性影响不大,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。随着辐照时间增加,欲析出颗粒数目逐渐增多,颗粒大小逐渐变大,总面积增加。     

硅橡胶电晕老化热刺激电流特性的正交试验研究

为研究硅橡胶复合绝缘子电晕老化过程中多因素的作用,采用正交试验法开展了电晕电压、老化时间及相对湿度3个因素作用下硅橡胶材料的电晕老化试验,对老化后的试样进行了热刺激电流测试。采用极差分析法对试验数据进行分析,发现电晕电压水平的变动对陷阱电荷量的影响最大,其次是老化时间,相对湿度对老化程度的影响最小;而采用方差分析法可知:电晕电压和老化时间对试验指标具有显著影响,且电晕电压的影响显著性较老化时间大,相对湿度的影响最不显著。     

有机绝缘材料电晕老化测试系统的研制

为了对国内研究有机绝缘材料的耐电晕老化问题提供一个标准的试验平台,进而有助于相关试验方法等标准的制定,参照美国ASTMD2275-01固体电绝缘材料表面对电晕的耐压性标准试验方法中的试验装置,自行研制了一套先进的有机绝缘材料电晕老化测试系统。该系统包括电晕发生装置、测量装置、保护系统、环境控制及监测装置等,能在不同的试验条件下同时对多组试样进行电晕老化试验,并以LabView为软件平台实现对电流、电压、累积电荷量的实时采集计算和存储。利用该系统对高温硫化(HTV)硅橡胶进行初步电晕老化试验的结果表明,该系统能够按照设定的试验条件可靠稳定运行。     

高聚物复合绝缘子紫外老化性能研究

传统高温硫化（HTV）硅橡胶复合绝缘子以其优异的憎水性和憎水迁移性,广泛应用于国内外输电线路上。但随着特高压工程的开展,越来越多的输电线路需要跨越强紫外辐射、强风沙以及鸟啄频发地区,而在这类气候恶劣地区极易造成传统HTV硅橡胶绝缘子外绝缘性能的下降以及材料的损伤。针对这一情况,采用耐紫外线、耐气候性能强,机械性能稳定的高聚物复合绝缘子与传统HTV硅橡胶绝缘子在紫外老化性能方面进行对比,旨在研究高聚物复合绝缘子在西北高原强紫外辐射地区的老化特性。研究结果表明：在短波紫外光（UVC）持续照射下,环氧材料的拉伸强度和硬度均远高于硅橡胶,具有更好的韧性,已达到防鸟啄和耐踩踏的目的,但憎水性相比较于硅橡胶材料仍略有不及,但仍满足户外运行要求。     

Electrical and environmental stress and the hydrophobic stabilityof SIR, EVA and their blends

This paper treats the effects of electrical and environmental stresses on the hydrophobicity of polymers intended for use in nonceramic insulators. We investigated the effect of UV radiation, corona discharges, dry-band arcing, acid rain and water absorption on hydrophobic transfers in, and the aging of, room temperature vulcanized (RTV)-silicone rubber (SIR), high temperature vulcanized (HTV)-silicone rubber (SIR), ethylene vinyl acetate (EVA) rubber and the blends made from HTV-SIR and EVA. Acid rain had little influence on hydrophobicity in any of the samples. EVA and the blends with low silicone ratios to EVA allowed much larger reduction in hydrophobicity after or while subjected to the above stresses (except for acid rain) than did the silicone rubbers and a blend with a high silicone ratio to EVA. Salt-fog tests were conducted to correlate the hydrophobic stabilities of materials with leakage current levels thereon. The hydrophobic stability of the silicone rubbers was attributed to low-molecular-weight silicone components that were able to migrate and finally cover the aged surface layers. Because EVA possessed less fluid components and less chemical stability under electrical and environmental stresses, its hydrophobicity was readily reduced and hardly recovered, which led to higher current leakage and early material aging. For each material, the critical hydrophobic level permitting leakage current to develop was determined by adding a non-ionic wetting agent to saline water