高海拔地区紫外辐射对硅橡胶复合绝缘子老化的影响

随着我国西部大开发以及全国范围内特高压工程的开展,硅橡胶复合绝缘子在高海拔地区得到了越来越广泛的应用,针对高海拔地区紫外辐射环境下复合绝缘子老化问题的研究也日益迫切。针对高海拔地区目照中的紫外辐射特征,本文分别采用UV-A、UV-B和UV-C三种紫外光源模拟各种典型的大气紫外辐射环境,对硅橡胶复合绝缘子进行5000h的紫外辐射,总辐射量可达36～54kJ／Cm^2,相当于高原地区5年左右的紫外辐射量,然后采用静态接触角法测量紫外辐射对硅橡胶绝缘子表面憎水性的影响,探讨了高海拔地区复合绝缘子的紫外老化过程与特征。研究结果表明：经过UV-A、UV-B、UV-C紫外辐射后,硅橡胶绝缘子均发生了一定程度的褪色现象,但并未影响材料的绝缘性能。UV-C紫外线对硅橡胶绝缘子长时间辐射后,试样硬度变大,柔顺性降低,表面静态接触角下降,憎水性部分丧失;UV-A和UV-B紫外线对绝缘子表面的硬度和憎水性影响不大．     

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。     

紫外线老化对复合绝缘子硅橡胶憎水性的影响

硅橡胶复合绝缘子的优良耐污闪性能源自于硅橡胶材料的憎水性以及憎水迁移性。本文研究了紫外老化对硅橡胶憎水性影响以及硅橡胶表面积污后的憎水迁移性。研究结果表明：经小分子处理的硅橡胶经过2 000 h紫外线辐射后仍能够保持良好的憎水性,静态接触角仍能达到102.3°,憎水性等级为HC2级;硅橡胶上的污层在较短时间内具有了憎水性,憎水性等级能达到HC2~HC3。并对硅橡胶紫外老化机理以及憎水迁移性机理进行了分析。     

宁夏地区运行复合绝缘子自然老化特性及其影响因素分析

复合绝缘子的老化特性常通过实验室加速老化试验获得,但该方法很难模拟实际多样的复杂环境,且加速老化与自然老化的等效性有待进一步验证.本研究选取宁夏地区不同运行年限和运行环境的153支在运复合绝缘子开展多项试验,从硅橡胶材料理化特性、绝缘子电气特性和力学特性3个方面研究其自然老化规律.结果表明:运行年限、污秽度及污秽成分是影响硅橡胶材料老化的主要因素,化工污秽会加速材料老化;相同运行年限下,绝缘子电气和力学性能的劣化程度较硅橡胶材料理化特性的劣化程度低,在重污秽区运行超过15年的绝缘子芯棒还能保持较好的性能,芯棒与护套、芯棒与金具的交接处分别是绝缘子电气和力学性能的薄弱点;厂家配方和工艺是影响绝缘子自然老化的重要因素,低质量批次绝缘子可能出现集聚性性能退化.在复合绝缘子运维抽检中应重点关注重污秽区或化工污秽区运行年限长的绝缘子,并注意对同厂家批次出现性能集聚退化的在运复合绝缘子进行补充抽检.     

多种老化因素对接触网复合绝缘子憎水性及憎水恢复性的影响研究

在青藏高原等高海拔地区,复合绝缘子在强紫外辐照、异常发热等因素作用下发生老化,会导致硅橡胶憎水性下降,因此分别对两种不同的硅橡胶进行紫外、温度联合老化和热老化,测量硅橡胶表面的静态接触角以衡量其憎水性,并将紫外、温度联合老化后的硅橡胶置于150℃条件下,分析多因素老化转为单因素老化后硅橡胶的憎水恢复性.研究结果表明:紫外、温度联合老化条件下硅橡胶的憎水性下降速度为热老化条件下硅橡胶憎水性下降速度的1.5～2倍.不同紫外、温度联合老化周期下的硅橡胶在150℃条件下静态接触角的变化曲线不同,其原因是不同老化程度下产生的小分子硅氧烷浓度不同,在热老化条件下硅橡胶热裂解与小分子硅氧烷向硅橡胶表面迁移形成竞争机制,当小分子硅氧烷迁移占主导作用时,硅橡胶静态接触角增加.该研究结果可为高海拔地区的复合绝缘子运行维护提供参考.     

多种老化因素对接触网复合绝缘子憎水性及憎水恢复性的影响研究

在青藏高原等高海拔地区,复合绝缘子在强紫外辐照、异常发热等因素作用下发生老化,会导致硅橡胶憎水性下降,因此分别对两种不同的硅橡胶进行紫外、温度联合老化和热老化,测量硅橡胶表面的静态接触角以衡量其憎水性,并将紫外、温度联合老化后的硅橡胶置于150℃条件下,分析多因素老化转为单因素老化后硅橡胶的憎水恢复性.研究结果表明:紫外、温度联合老化条件下硅橡胶的憎水性下降速度为热老化条件下硅橡胶憎水性下降速度的1.5～2倍.不同紫外、温度联合老化周期下的硅橡胶在150℃条件下静态接触角的变化曲线不同,其原因是不同老化程度下产生的小分子硅氧烷浓度不同,在热老化条件下硅橡胶热裂解与小分子硅氧烷向硅橡胶表面迁移形成竞争机制,当小分子硅氧烷迁移占主导作用时,硅橡胶静态接触角增加.该研究结果可为高海拔地区的复合绝缘子运行维护提供参考.     

硅橡胶复合绝缘子伞裙护套的老化及其判据研究

介绍了我国交流复合绝缘子运行情况,分析了绝缘子的老化问题和事故原因,对现场取下的试品进行了憎水性和硬度的测量以及老化性能的评估。认为目前复合绝缘子损坏的主要原因是早期设计、制作工艺和材料配方不成熟,真正由于硅橡胶伞裙护套老化造成的事故还不多见。大部分复合绝缘子运行10年及以上仍具有良好的憎水性,硅橡胶表面憎水性的下降和硬度的增加与运行时间并无明显关联。硅橡胶的老化是一个漫长的过程,即使出现中期老化特征,仍在一段较长时间内可以保障复合绝缘子的安全运行。认为硅橡胶的老化不应成为复合绝缘子推广使用的障碍。     

直流复合绝缘子长期老化性能分析

通过5 000 h加速老化试验对±500 kV直流复合绝缘子的长期老化性能进行了评估,介绍了试验程序,通过复合绝缘子泄漏电流的变化、憎水性的变化以及绝缘子表面材料的烧蚀情况研究了绝缘子老化性能。在老化试验中,憎水性丧失和恢复过程与实际运行情况一致,材料表面烧蚀情况较轻,说明配方经过优化设计的硅橡胶伞套在直流条件下具有优异的长期老化性能。     

东南沿海地区复合绝缘子用硅橡胶老化特性研究

为研究东南沿海高温高湿地区在线运行复合绝缘子硅橡胶伞裙的老化特性,从东南沿海地区选取不同老化时间和生产厂家的复合绝缘子,利用喷水分级法、表观硬度法测量其宏观特性,并通过衰减全反射红外光谱、热重分析研究其微观特性。结果表明:随着老化时间的增加,复合绝缘子伞裙的憎水性逐渐变差,但对于运行16年左右出现严重粉化的绝缘子,其憎水性又显著恢复;随着老化时间的增加,复合绝缘子伞裙的表观硬度增加,且不同生产厂家的配方对硬度的影响较大。红外光谱与热重分析结果表明,硅橡胶表面的硅氧键与硅碳键发生了断裂,侧链的甲基含量减少,同时与内层硅橡胶相比,表层硅橡胶中氢氧化铝的含量增加。以硅橡胶降解为主导致的宏观特性下降是东南沿海地区复合绝缘子老化的主要原因。     

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。     

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。     

带电清洗剂对绝缘子用硅橡胶的溶胀效应及其影响研究

复合支柱绝缘绝缘子由于具有优异的防污性能,在直流换流站得到了广泛应用,但其在空间电荷和静电效应下积污严重而存在大面积污闪风险。为了评估复合支柱绝缘子带电绝缘清洗的可行性,对硅橡胶在新型绝缘清洗下的溶胀特性及其对硅橡胶的电气性能、力学性能以及憎水性的影响开展了试验分析。研究结果表明:硅橡胶溶胀随着溶胀时间的增加溶胀指数和直径增长率持续增大,浸泡时间20 min时圆形硅橡胶试样的直径增长率为4.7%、溶胀指数为6.8%。硅橡胶的复介电常数、复电容、介质损耗因素随着频率、溶胀指数增大而减小;在10-2~103Hz频域范围内硅橡胶溶胀不会造成介电性能下降。硅橡胶溶胀对憎水性和憎水迁移性无明显影响,干燥洁净硅橡胶溶胀前后接触角θ平均值在92°~98°范围内浮动,人工积污并经过憎水迁移后θ平均值在119°~128°范围内浮动。硅橡胶在发生溶胀后其力学性能小幅度下降,溶胀20 min的其断裂拉伸强度下降2%。试验结果表明硅橡胶在清洗剂中溶胀度受浸润时间影响较大,溶胀效应对憎水性、电气和力学性能影响较小,可通过采用易挥发配方或强对流措施控制清洗剂残留对硅橡胶的影响。     

高温硫化硅橡胶加速电晕老化试验分析及其寿命预测

高温硫化(HTV)硅橡胶属于有机材料,具有重量轻、憎水性好等优点,但也存在易老化的缺点。电晕是引起HTV材料老化的重要因素之一,因此对HTV进行了加速电晕老化试验,并对电老化后的试验样品进行了Fou-rier变换红外光谱(FTIR)分析。试验结果表明,随着老化时间的增加,HTV电晕老化速率会越来越慢。根据基于陷阱理论的聚合物电老化寿命公式及电晕老化前后HTV的红外光谱变化分析HTV的寿命模型,确定了寿命公式中的待定系数,得到了HTV老化寿命的定量表达式。此方法可为建立硅橡胶材料的老化模型和寿命评估提供参考。     

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     

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.     

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。     

新型太阳电池阵用硅橡胶的研究

介绍了一种新型太阳电池阵用硅橡胶,与传统硅橡胶相比,它的特点在于具有较低的挥发份和较短的固化周期,同时具备足够的粘接强度,以及优良的电绝缘、耐湿老化、耐高低温、耐空间辐照性能,是一种综合性能优良的空间级硅橡胶。