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.     

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。     

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。     

高海拔地区硅橡胶合成绝缘子电晕老化特征分析

模拟高海拔低气压环境,采用多针-板电极放电模型产生电晕电场,分别对硅橡胶合成绝缘子试样进行老化处理,通过静态接触角法测量表面憎水性的变化,分析低气压环境对合成绝缘子电晕老化的影响,得出合成绝缘子的电晕老化速度随着气压的降低而加快等3个试验分析结果。     

高海拔地区紫外线辐射对复合绝缘子表面憎水性的影响机制

复合绝缘子具有优异的表面憎水性及防污闪性能,在输电线路尤其是架空线路中得到了广泛应用。大跨度、长距离输电线路中的部分复合绝缘子运行在高原、山地等高海拔地区。该地区大气稀薄,导致紫外线辐射强度极高。高强度紫外线辐射将破坏复合绝缘子优异的表面憎水性,造成高海拔地区输电线路污闪事故率大幅上升。通过对复合绝缘子样品分别进行持续4000h的UVA、UVB、UVC紫外线辐射试验,结合扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)检测、能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)检测等检测手段,获得了不同波长紫外线对复合绝缘子表面憎水性的影响规律,认为UVC紫外线为造成复合绝缘子表面憎水性丧失的主要因素,并最终提出了具体的影响机制。     

长波紫外照射下高温硫化硅橡胶的微观物性及憎水性研究

在高温硫化(HTV)硅橡胶复合绝缘子广泛应用于高海拔地区特高压输电的形势下,研究HTV硅橡胶老化性能日显迫切。本文采用自行设计的可调式紫外老化试验箱对HTV硅橡胶进行了紫外照射加速老化实验,照射光波长为320~750nm,通过测试样品表面静态接触角评价其憎水性及变化,并利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)等研究试样微观物性变化,进一步探讨了憎水性变化机理。研究结果表明:长波紫外照射后,HTV硅橡胶表面静态接触角下降,憎水性降低,这是由于长波紫外线切断硅氧主链两侧对称排列的Si-C键,促使侧链的非极性甲基基团发生氧化,导致其对硅氧键强极性的屏蔽作用减弱,大分子链极性增加,亲水性基团(-COOH)增加。另外,部分Si-C键断裂,生成的新自由基进一步交联和氧化,导致表面孔洞生成、填充物外露、平整度下降,这也是憎水性降低的一个重要原因。     

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.     

应用动态接触角评判复合绝缘子憎水性等级的研究

复合绝缘子表面憎水性是影响其耐污性能的重要因素之一,同时也是判断运行中复合绝缘子老化程度的重要指标。对动态接触角理论进行分析,表明表面粗糙度通过影响动态接触角,造成复合绝缘子具有不同憎水性。基于此,利用动态接触角实测不同憎水性等级复合绝缘子样片,然后,利用扫描电镜对不同憎水性等级复合绝缘子表面进行形貌分析。试验结果表明:与静态接触角相比,综合利用前进接触角和后退接触角能客观、精确地对复合绝缘子憎水性等级进行评判;表面粗糙度影响水珠在复合绝缘子表明的浸润和铺张等特性,验证了动态接触角评判复合绝缘子憎水性等级的可行性。     

用电顾问

1复合绝缘子老化判断问:有个疑问想请贵刊解答。复合绝缘子现在广泛的运用于电力系统,复合绝缘子的老化问题一直是我们关心的焦点,那么,怎样判断复合绝缘子老化?(湖南曾云飞)答:憎水性及憎水性的迁移特性是硅橡胶复合绝缘子优异耐污损性能的主要根源,因此判断复合绝缘子外绝缘子的老化,憎水性能的好坏是一个重要的指标。根据复合绝缘子材料的特点,可以由以下方法判断:(1)接触角测量法。评估憎水性较简单的方法是测量水滴绝缘子表面的静态和动态接触角。测量静态接触角时,在材料水平面上放一水滴,对空气、水和材料交会处的倾角可用量角器、显…     

硅脂环境下硅橡胶的吸收特性及其关键电气性能研究

电缆附件在长期运行过程中,其界面硅脂与绝缘硅橡胶直接接触使其逐渐被硅橡胶吸收,导致硅橡胶性能下降,甚至引发电缆附件界面问题。文中以附件绝缘硅橡胶吸收硅脂的增重试验为基础,研究不同温度下硅脂/硅油在硅橡胶中的扩散规律并获得相应的扩散参数;研究硅脂对硅橡胶体积电阻率、相对介电常数、介质损耗角正切值和工频击穿场强等电气性能的影响规律。结果表明,不同温度下硅脂/硅油在硅橡胶中的扩散规律服从Langmuir扩散模型;硅橡胶对硅脂/硅油的吸收能力随温度升高而增强,且硅橡胶内硅油分子的脱附过程更强;随着硅橡胶对硅脂吸收量的增加,硅橡胶的体积电阻率逐渐降低,相对介电常数和介质损耗角正切值逐渐增加,但其工频击穿场强呈先增大后减小的趋势。     

硅橡胶表面分离水珠放电特性的研究

通过试品模拟试验研究了硅橡胶表面存在单个和多个水珠时的放电特性 ,分析了洁净硅橡胶表面凝结水珠时的闪络过程。结果表明 ,硅橡胶表面的分离水珠使水珠、硅橡胶和空气的三者交接处的场强加强 ,产生强烈局放以及间歇式的小电弧 ,水珠周围局部丧失憎水性和电场力的作用使水珠拉长 ,场强进一步加强发生闪络。     

Contamination performances of silicone rubber insulator subjectedto acid rain

Acid rain causes one of the more severe environmental contaminants, and there is an increasing interest in the degradation of outdoor polymer insulating materials in severe pollution conditions such as acid rain. The performance of high temperature vulcanizing (HTV) silicon rubber insulators in accelerated aging of artificial acid rain is investigated by the salt fog method. Experimental results and theoretical analysis show that acid rain exerts a large erosion effect on the silicone rubber insulator. The inorganic filler alumina trihydrate (ATH) in the silicone rubber easily dissolves in acid rain, and the increasing discharge heat from dry band arcing due to acid rain can further cause the loss of ATH. The hydrophobic groups of hydrocarbon branch (ie. methyl in silicone rubber), are also degraded in acid rain. Therefore, the surface of aged insulators becomes rough, they become less hydrophobic, and the surface discharge current increases. However, in a subsequent dry environment, the low molecular weight (LMW) polymer silicone liquid or oil in the bulk of the insulator diffuses and migrates to the surface to provide a hydrophobic layer so that the degraded surface of silicone rubber insulator is compensated, and the contamination performance is restored to some extent. Such recovery of contamination indicates why silicone rubber insulators can be used for long times under severe environmental stress     

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.     

纳米TiO2对RTV硅橡胶涂膜导电的影响

为了解纳米二氧化钛(TiO2)对室温硫化(RTV)硅橡胶涂膜半导体导电行为影响的规律,采用电位-电容法结合Mott-Schottky分析技术研究了在硫酸钠的质量分数w(Na2SO4)=5%的硫酸钠溶液中纳米二氧化钛对RTV硅橡胶涂膜的导电行为的影响。研究发现,添加纳米二氧化钛粉体后,RTV硅橡胶涂膜的空间电荷层电容Csc减小,该涂膜的空间电荷层厚度增加。随着浸泡时间的延长,涂膜的空间电荷层电容Csc逐渐增加,表明涂膜的空间电荷层厚度随浸泡时间延长而有逐渐减小的趋势。添加纳米二氧化钛粉体,可促进RTV硅橡胶涂膜的导电行为由n型半导体导电特征转变为p型半导体导电特征,当所添加的纳米二氧化钛的质量分数w(TiO2)=2%时,RTV硅橡胶涂膜转变为绝缘态。     

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.     

基于斜面法试验研究SiO_2质量分数对RTV硅橡胶涂料性能的影响

针对室温硫化(roomtemperature vulcanization,RTV)硅橡胶涂料应用中存在的黏附力不强、涂层易划破的问题,提出通过添加二氧化硅来提高硅橡胶的机械强度,改善材料的耐电痕化和耐电蚀损性。为此,结合热导率的概念,通过斜面法试验讨论了二氧化硅对RTV硅橡胶性能的影响,试验中采用西安交通大学电力电子专用设备研究所研制的高精度交流漏电起痕试验装置配合自行研发的多路泄漏电流实时监测采集装置,对制备的3种RTV硅橡胶涂料试片(只添加二氧化硅,且二氧化硅质量分数为20%、30%、50%)按照GB/T6553—2003《评定在严酷环境条件下使用的电气绝缘材料耐电痕化和蚀损的试验方法》进行试验。结论为:二氧化硅质量分数越高的硅橡胶热导率越大,热量越容易传导,耐电痕化和耐电弧烧蚀性越强;二氧化硅含量高、热导率大的硅橡胶试片到达过流保护动作的临界状态时,其烧蚀区域面积和烧蚀深度都较低二氧化硅含量的试片大;二氧化硅填料的增加使硅橡胶电蚀损后憎水性恢复过程减慢。     

一种新型陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶耐火电缆的研制

概述了一种新型的陶瓷化硅橡胶耐火电缆的研制。陶瓷化硅橡胶耐火材料由硅橡胶基料中加入无机硅粉末填充物、结构控制剂和其他的助剂材料等组成,可用于不同电线电缆产品的制造。这种材料在常态下仍然具备硅橡胶的特性,经500℃高温和750℃以上的火焰烧蚀,耐火硅橡胶将形成坚硬的陶瓷化防火保护层,起着隔绝火焰的作用,在火灾情况下保证电力和通信的传输功能。     

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。