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。     

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。     

老化对合成绝缘子防污性能的影响

硅橡胶合成绝缘子具有憎水性和憎水性迁移特性,使其在短期内具有优异的防污性能。但长期运行于严重污秽环境下,合成绝缘子会老化,导致防污能力下降,污闪电压降低,泄漏电流增大沿面放电,靠民表面腐蚀,进一步加速合成绝缘子老化。因此,老化是导致合成绝缘子故障的主要原因。实验还表明,污闪电压与盐雾密度的关系很小,合成绝缘子的污秽度不宜用盐雾密度表征,而用表面电阻或表面电导率表征更好。     

高频电场对高温硫化硅橡胶介电性能的影响

为了研究复合绝缘子硅橡胶在高频电场下的老化机理,文中搭建了高频电老化试验平台,研究了高频电场对高温硫化硅橡胶老化后微观性能的影响,结果表明:高频电老化使硅橡胶表面出现孔洞和大量裂纹,部分填料分解、流失,羟基含量先降后增,但最终仍低于未老化试样,造成界面静态介电极化率降低,削弱了界面极化强度;热解第3阶段失重量随电老化时间增加,说明PDMS分子长链断裂,极性基团数目增加,偶极子极化率和极化强度增大;此外,硅橡胶介电常数和介电损耗随老化时间增大,并在144 h出现明显的介质损耗峰。通过修正Cole-Cole模型,将介电频谱曲线划分为3个驰豫过程和2个电导过程,其变化规律在SEM分析、红外光谱分析和TG分析中得到印证,并提出可用来定量评估硅橡胶高频电老化状态的参量—偶极子静态介电极化率。文中提出了一种新的人工加速老化方法,并探讨了其介电性能的变化趋势,从中提取新的老化状态评估参量,可为进一步探索高频电老化机理和老化效率提供理论参考。     

界面缺陷加速高温硫化硅橡胶在酸热环境下的老化开裂研究

高温硫化(high temperature vulcanized,HTV)硅橡胶(silicone rubber, SIR)具备优良的憎水性和抗污闪性能,并作为复合绝缘子的护套被广泛用于输电线路的绝缘装置。护套与芯棒间的界面状态是决定复合绝缘子长时间稳定运行的重要因素,而界面缺陷会严重影响复合绝缘子运行的可靠性。为此设计了含不同尺寸界面缺陷的HTV硅橡胶–环氧玻纤试样板,分别在80℃水、硫酸和硝酸溶液下进行人工老化。结果表明：经80℃硝酸溶液处理4 d后,含界面缺陷的试样表面出现大量裂纹,且随着老化时间增长其表面裂纹逐渐扩大。而无缺陷试样在相同老化条件下8 d后表面仍保持光滑。结合微观形貌结果与理化性能检测分析,裂纹是由缺陷试样的界面应力引起的。此外,经过80℃硝酸溶液处理后,含缺陷试样的拉伸性能和介电性能相比于无缺陷试样均显著下降。80℃硝酸溶液处理8 d后,试样抗拉强度和断裂应变分别从4.58 MPa和470%下降到2.07 MPa和130%。同时由于裂纹加速水分入侵导致缺陷试样在10²～10⁴ Hz的频率范围内出现了新的介电损耗峰。该研...     

室温硫化硅橡胶涂层憎水性迁移机理的研究

研究了环境温度、硅橡胶的分子量、交联程度和涂层厚度等因素对憎水迁移特性的影响并对憎水性迁移机理问题进行了讨论。对目前较为流行的小分子硅氧烷迁移机理的假说进行了实验验证,气相色谱、裂解色谱以及红外谱图的分析结果不支持小分子硅氧烷迁移机理的假说。     

硅橡胶材料表面老化及其对绝缘性能的影响

通过对硅橡胶材料的表面腐蚀、化学腐蚀以及老化引起污秽层形成这3种老化途径的机理分析,表明硅橡胶具有极好的抗老化性。同时,指出漏流径形成是造成硅橡胶老化的最主要原因。盐雾试验证明,老化引起绝缘性能降低后,经过一段时间,硅橡胶表现出本身具有自恢复性。     

室温硫化硅橡胶涂料的老化及对策

室温硫化硅橡胶涂料绝缘子运行多年后,就会老化,从而使得室温硫化硅橡胶涂料失效.提出了室温硫化硅橡胶涂层老化及寿命的判断,以室温硫化硅橡胶涂料老化后的处理方法.为室温硫化硅橡胶涂料在电力系统的广泛应用管理提供了理论依据.     

室温硫化硅橡胶涂料老化处理的研究

室温硫化硅橡胶涂料绝缘子运行多年后会发生老化,造成室温硫化硅橡胶涂料失效.提出了室温硫化硅橡胶涂层老化及寿命的判断,以及对老化后室温硫化硅橡胶涂料的处理方法.为室温硫化硅橡胶涂料在电力系统的广泛应用和管理提供了理论依据.     

真菌对硅橡胶绝缘子电气性能影响的研究

本文介绍了真菌的相关特性,在实验室条件下培养真菌并移植到硅橡胶绝缘子表面,然后对受污染的硅橡胶材料进行静态接触角、盐密、灰密及污闪电压的测量,从而分析真菌对于硅橡胶绝缘子憎水性的抑制情况及对污闪电压的影响。结果表明：真菌附着在硅橡胶绝缘子的表面使绝缘子的憎水性能下降,真菌的浓度越大,憎水性越差;硅橡胶绝缘子表面的污闪电压也因真菌的附着稍有下降;同时,真菌浓度越大,相应的盐密和灰密越高。     

电晕老化对硅橡胶材料热刺激电流和表面情况影响研究

文中使用了电晕老化测试平台,对硅橡胶进行了初步的电晕老化试验,然后对电晕老化后的试样进行了热刺激电流和扫描电镜测试,并对测试结果进行了初步分析。试验结果表明电晕老化造成了硅橡胶绝缘材料热刺激电流增大、表面裂解的现象,从而造成了绝缘材料的劣化。     

氧化铁对复合绝缘子用高温硫化硅橡胶性能的影响

复合绝缘子的伞裙和护套是由高温硫化(HTV)硅橡胶制成的,其常用的红色着色剂为氧化铁(Fe2O3)粉体,属于无机物,在有机物硅橡胶中不易均匀分散。为探讨氧化铁对硅橡胶硫化性能的影响,采用不同氧化铁添加方式制备了含有不同用量氧化铁的硅橡胶试片,测定了试片的硫化曲线。然后通过热空气老化试验,结合试片的机械性能、电气性能和微观形貌测试结果,讨论了着色剂氧化铁在热空气环境中对硅橡胶试片性能的影响。试验结果表明:硫化过程中Fe+3和氧化铁表面的酸根离子消耗自由基,使硫化程度降低,因此氧化铁用量越多,试片刚性越差;将氧化铁预先制备成色母胶,在炼胶过程中添加,可以显著提高氧化铁粒子在试片中的分散性,进而在热空气环境中体现氧化铁耐热添加剂的作用,减缓试片因热氧老化造成的性能下降。     

外绝缘用液体硅橡胶热老化特性及机理研究

液体硅橡胶(LSR)具有优异的机械性能和良好的憎水性,广泛应用于制造互感器、避雷器等输变电设备的绝缘护套。文中对LSR进行200℃的热空气老化试验,发现随着老化时间增加,LSR的拉伸性能和撕裂性能都出现了明显的下降,硬度则出现小幅增加。通过平衡溶胀法测量了老化过程中LSR的交联密度,发现随着老化时间增加,总交联密度和化学交联密度都显著上升,而物理交联密度变化微弱。对LSR进行SEM、EDS和FTIR分析发现,在热老化的过程中LSR的微观形貌、元素组成和官能团组成的变化都较小。交联密度和LSR机械性能的变化呈现显著的相关关系,说明在热老化过程中,LSR化学交联是导致性能变化的主要因素,交联密度可以有效反映热老化过程中机械性能的变化。     

硅橡胶热老化特性及其对电缆附件运行可靠性的影响

电力电缆大力发展,使得新型硅橡胶绝缘材料由于其优良的机电热性能得以广泛应用在超高压电缆附件绝缘领域,但是绝缘故障时有发生,成为电缆输电线路的薄弱环节.本文提出材料老化特性是影响超高压电力电缆附件运行可靠性的重要因素,对硅橡胶材料电树老化性能进行了深入研究,研究温度对电树起始电压、形态的影响规律和电树随着时间的发展规律.研究显示硅橡胶电树起始电压随温度的升高明显下降,电树形态从树枝状、松枝状向丛状树枝过渡,表明硅橡胶绝缘材料在电缆运行温度范围内存在明显的热破坏特性,对硅橡胶电缆附件绝缘可靠性造成不利的影响,而较高温度的丛状电树的滞长特性则将成为电缆附件的长期性故障隐患.在特性研究的基础上,对比分析了温度对硅橡胶和聚乙烯电树老化性能的差异,认为当前硅橡胶电缆附件故障频发的主要原因之一是对硅橡胶老化特性缺乏了解,造成现有的常规结构设计上冗余不足.     

RTV涂料的憎水迁移特性与老化特性分析

ＲＴＶ（室温硫化硅橡胶）涂料是一一种新型防污、憎水、长效涂料,与常规的防污闪涂料相比,ＲＴＶ涂料具有涂覆简单、维护方便、寿命长的特点。目前已在我国许多地方投入使用,ＲＴＶ具有优异耐污闪能力的主要原因在于它的憎水性和憎水迁移性。本文研究了ＲＴＶ涂料实际应用中各种因素对其憎水迁移特性的影响,并结合现代化学分析仪器对其老化特性进行了分析。     

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。     

加速热老化对硅橡胶击穿及电荷输运特性的影响

实际服役的220 kV高压电缆附件用硅橡胶材料在180℃下进行加速热老化,对老化后试样的交流击穿特性、表面电位衰减特性以及交联密度进行测试与分析。结果表明:随着热老化时间的增加,硅橡胶材料的击穿强度先增大后减小,在老化14 d时达到最大值。随着老化时间的增加,硅橡胶材料的电荷迁移率先减小后增大,在老化14 d时达到最小值。结合交联密度的测试结果分析认为,在老化初期,硅橡胶分子链段进一步交联,交联密度有所提升,硅橡胶对电荷的束缚能力增强,导致电荷迁移率减小,击穿强度增大。随着老化程度的加深,硅橡胶交联结构逐渐被破坏,交联密度减小,对电荷的束缚能力减弱,导致电荷迁移率增大,击穿强度减小。     

室温硫化硅橡胶涂料老化失效问题与对策

室温硫化硅橡胶的优异憎水性和憎水迁移性可显著提高绝缘子的污闪电压,但是,室温硫化硅橡胶涂料绝缘子运行多年后,就会老化,从而使得室温硫化硅橡胶涂料失效。提出了室温硫化硅橡胶涂层老化及寿命的判断,以及对老化后室温硫化硅橡胶涂料的处理方法。为室温硫化硅橡胶涂料在电力系统的广泛应用及管理提供了理论依据。     

自然老化硅橡胶材料表面憎水性及耐受特性的研究

研究硅橡胶材料的老化特性对于复合绝缘子的设计、选型及维护具有重要意义。以经过现场投样、自然老化后的复合绝缘子伞裙压片为研究对象,详细研究了硅橡胶材料自然老化前后在憎水性迁移特性、憎水性丧失特性、憎水性恢复特性上出现的差异,另外对材料受酸碱侵蚀后表面维持憎水性的能力也进行了研究。结果表明,老化对于材料憎水性能的影响较明显,上下表面由于存在日照、雨淋、积污和冲刷等因素的差异,老化程度不同,上表面的憎水性能表现的更差一些。     

热老化时间对硅橡胶电树枝起始特性的影响

电缆系统长期运行在高温下会对新型超高压预制式电缆附件主绝缘材料硅橡胶(SIR)的性能产生影响。针对电缆长期最高运行温度(90℃)下热老化时间对硅橡胶材料电树枝老化特性的影响展开试验研究,测定90℃温度场下老化1 000 h对硅橡胶材料电树枝老化特性的影响规律,并进行理论分析。试验结果表明,90℃热老化作用下,硅橡胶随着老化时间的增加,起树电压出现先增再减的趋势。硅橡胶电树枝形态与老化时间密切相关,老化过程中树枝状比例很低,随着老化时间增加,丛状树枝比例先增再减,松状比例先减再增。另外,通过对最大放电量的测试可以发现,最大放电量的变化随时间先减再增。结合差热分析、平衡溶胀等试验对试验结果进行分析讨论后认为,90℃下硅橡胶交联网络破坏是硅橡胶起树电压大幅下降,电树枝形态改变的重要原因。运行温度下的热老化对硅橡胶的性能产生了严重的影响,需要引起重视。