基于微波透射法的复合绝缘子硅橡胶老化状态检测方法

该文提出了基于微波透射法的复合绝缘子硅橡胶老化检测数值模拟方法,开展了硅橡胶材料微波检测试验,验证了数值模拟方法的有效性;根据老化规律定义了硅橡胶不同老化状态,通过矩形波导固定扫频检测,分析了透射系数S₂₁幅值的变化规律,确定了最佳检测参数;采用波导移动扫描方法,研究了微波对硅橡胶局部老化程度和位置的检测效果;通过实际10 kV复合绝缘子局部老化微波无损检测,进一步验证了该方法的有效性。研究结果表明：硅橡胶不同老化状态下,S₂₁幅值有明显差异;当提离距离为6 mm、检测频率为4.17 GHz时,通过ΔS₂₁幅值大小及幅值变化区域可有效识别硅橡胶的老化程度和位置。该研究对于复合绝缘子老化状态的无损检测具有重要意义。     

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.     

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。     

基于FTIR的硅橡胶绝缘材料的老化程度评估

复合绝缘子具有质量轻、憎水性好等优点,但也易老化,复合绝缘子老化评估成为急需解决的问题。该试验借助傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)憎水性喷水法和硬度测试,对不同电压等级和不同运行年限的复合绝缘子进行老化状态评估。初步探寻了电压等级和运行年限等因素与现场复合绝缘子的FTIR测试之间的联系。结果表明,运行电压等级越高绝缘子各位置基团吸收峰面积和老化程度越不均匀;随着运行年限的增加基团吸收峰呈现降低的趋势,结合憎水性试验和微观结构分析,表明FTIR测试在一定程度上可以对老化绝缘子进行评估,并尝试提出了绝缘子老化程度划分依据。     

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。     

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。     

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。     

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.     

HTV硅橡胶复合绝缘子伞裙的热老化特性分析

高温硫化（HTV）硅橡胶复合绝缘子作为架空输电线路的重要组成部分,其在长时间的户外运行中出现的异常发热状态会加剧伞裙的老化,严重时会威胁到输电线路的安全运行。通过对HTV硅橡胶复合绝缘伞裙样品进行480 h的人工热空气老化试验,对样品进行邵氏硬度、水接触角、红外光谱、微观形貌及沿面闪络电压等多项性能参数的测量,分析伞裙样品的热老化特性。研究结果表明,长时间的热老化作用,会加剧伞裙的硬化,降低材料的憎水性。随着热老化时间增加,伞裙样品的老化程度增加,沿面闪络电压先增加后减小。     

基于转轮法试验的复合绝缘子硅橡胶材料性能研究

为了研究硅橡胶复合绝缘子的耐漏电起痕和电蚀损性能,根据IEC 62217标准,建立转轮法试验台并进行30 000 r试验。试验结果表明经老化试验后的复合绝缘子憎水性下降严重甚至丧失,憎水性恢复后水平较低,介损、拉伸强度和泄漏电流均呈增大的趋势。经ATR-FTIR分析知电弧能使硅橡胶分子氧化,分子结构破坏,使Si-C键和主链断裂,并进一步解释了其老化机理。     

硅橡胶复合绝缘子老化状态核磁共振与红外光谱对比分析研究

硅橡胶复合绝缘子在电力系统中使用广泛,但随着运行时间增长容易老化,威胁电力系统的安全运行。为此,采用核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)技术来分析识别硅橡胶复合绝缘子的老化状态。运用NMR分析方法从低场NMR信号中提取出表征硅橡胶绝缘子老化状态的特征量,解释绝缘子的老化机理,并与红外光谱分析技术进行对比分析。结果表明：复合绝缘子NMR测量结果与红外光谱外层吸收峰吻合,2种结果在一定程度上都能反映复合绝缘子的老化程度;绝缘子的老化程度越高,NMR方法的横向弛豫时间值越小,红外光谱的吸收值越低。     

基于飞行时间二次离子质谱的硅橡胶老化机理分析

针对南方地区湿热气候条件下复合绝缘子硅橡胶快速老化的问题,在实验室对硅橡胶进行了300、500、1000 h的盐雾老化试验.采用飞行时间二次离子质谱检测了不同老化程度硅橡胶表面小分子基团的含量,结合憎水性测试与扫描电镜结果分析了硅橡胶的老化机理.结果表明:在硅橡胶表面检测到Si+、C2H5+、SiCH3+、SiC3H9+、H-、CH-、O-和OH-等离子,硅橡胶的憎水性与烷基类小分子的含量正相关,盐雾的淋洗消耗了硅橡胶表面的烷基类小分子,导致憎水性下降.在盐雾气氛中,硅橡胶发生氧化与水解反应,Si-O、Si-C键发生断裂生成Si-OH,羟基化使硅橡胶的三维网状结构坍塌,分子聚合度下降.老化反应产生的H2、CH4等气体在硅橡胶表面形成空隙,使硅橡胶表面粉化、龟裂.     

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。     

硅橡胶复合绝缘子运行寿命的试验研究

为评估运行中硅橡胶复合绝缘子安全寿命,提高供电可靠性,从上海电网中实际运行的线路上,选取运行年限>10a的110kV硅橡胶复合绝缘子作为试验研究样品绝缘子,通过对其表面特性及工频和冲击电压的试验研究,并辅助硅橡胶材料的微观试验,分析和探讨硅橡胶复合绝缘子运行寿命特性、电气和机械性能的综合因子老化规律,评估运行中硅橡胶复合绝缘子安全运行状态。研究结果表明:在硅橡胶材料表面特性正常的情况下,其工频和冲击电压试验的干、湿闪电压较接近并与外绝缘结构有关;当硅橡胶材料表面特性老化时,其干、湿闪络电压出现差值,表现出与材料表面特性有关。     

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.     

硅橡胶基阻燃输电绝缘子的老化及寿命预测

采用高温加速老化的方法,在210℃下对制备的硅橡胶基阻燃输电绝缘子样品进行不同时间的热老化试验,并使用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、接触角测试仪对样品性能进行测量表征.结果表明:随着老化时间的延长,样品中含有的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂颗粒不断分解,在样品表面形成大量孔洞,氨基和羟基官能团的红外吸收峰强度不断减小;使用不同溶液测得的接触角都呈下降趋势,其中盐溶液与酸液对疏水性的侵蚀更加严重;利用Hallberg-Peck模型与接触角推算出水条件下硅橡胶绝缘子的寿命为16.6年,酸雨条件下硅橡胶绝缘子的寿命为10.4年,海水条件下硅橡胶绝缘子的寿命为10.2年.     

硅橡胶憎水迁移性机理试验分析

论文通过对液体硅橡胶和固体硅橡胶憎水迁移性能的比较，验证了硅橡胶憎水迁移性机理，并通过试验，分析了憎水性对复合绝缘子湿闪电压的影响。     

用于硅橡胶复合绝缘子老化检测的便携式单边磁共振传感器设计*

定量准确评估复合绝缘子老化状态对电网安全运行至关重要.设计了一款能实现复合绝缘子老化状态现场定量无损检测的便携式单边磁共振传感器.首先设计了主磁体和配套的射频线圈;然后测量了具有不同使用时间的复合绝缘子,并得到了对应氢质子的横向弛豫衰减曲线;最后利用逆拉普拉斯变换对横向弛豫衰减曲线进行后处理,得到了横向弛豫时间T2的1-D频谱分布.试验结果表明,随着硅橡胶复合绝缘子使用时间的增加,伞裙表面的T2值减小,且伞裙表面与内部的T2之差增加.使用所设计的单边磁共振传感器可以实现对硅橡胶复合绝缘子老化状态的检测.     

复合绝缘子硅橡胶护套材料吸水性与渗水性的试验研究

研究了不同相对湿度(RH)环境下,复合绝缘子HTV硅橡胶护套材料的渗水与吸水特性.使用朗缪尔模型描述了盘状硅橡胶样品在不同湿度下,双面吸水的过程,并定量研究了不同湿度下硅橡胶材料的渗水情况.最后建立了一个简单的模型,描述了复合绝缘子交界面存在气隙缺陷时,水分通过硅橡胶护套渗入缺陷的渗水过程.