机械应力下高温硫化硅橡胶电树枝生长特性

为深入研究不同脉冲频率下机械应力对高温硫化硅橡胶中电树枝生长特性的影响,该文对硅橡胶中电树枝的生长情况进行观测,分析电树枝生长对脉冲频率的依赖关系及不同拉伸形变和压缩形变对电树枝生长特性的影响规律和影响机理。结果表明:拉伸形变的增大提高了电树枝的起始概率,促进了电树枝的生长,扩大了累积损伤破坏面积,加速了电树枝对绝缘材料的破坏;压缩形变的增大降低了电树枝的起始概率,延缓了电树枝的生长,减小了累积损伤破坏面积,抑制了电树枝对绝缘材料的破坏;不同机械应力下脉冲频率的增大都提高了电树枝的起始概率,加速了电树枝的生长。研究同时发现,电场强度较低时,加压后电树枝不会立即引发,电树枝的起始可以分为明显的三个阶段;电场强度较高时,加压后迅速出现单树枝通道。该文建立了机械应力与电树枝老化之间的关系,为电缆附件应力控制分析提供了参考依据。     

硅橡胶电树枝生长过程局部放电特性研究

针对电缆附件用硅橡胶材料的电树枝生长特性及其局部放电特性进行研究,总结了电树枝的不同生长阶段具有的放电特性。结果表明:电树枝的典型生长模式主要包括生长-滞长模式和生长-快速生长-击穿模式,前者多存在于丛状电树枝中,后者多存在于松枝状和树枝状电树枝中。电树枝生长过程包括起始期、生长期、滞长期和击穿期等。不同生长阶段具有不同的局部放电特性,为电力电缆在线监测提供了有利的理论依据。     

低温环境下交联聚乙烯电树枝生长特性

近年来聚合物中电树枝生长机理已成为研究热点,但低温环境脉冲电压作用下的电树枝生长特性研究还未得到充分重视。为此,重点研究了交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料在室温和低温条件下的电树枝生长特点。该实验分别在30、-30、-90、-196℃温度下进行,采用针-板电极对试样施加正极性脉冲电压,其幅值为12 k V,频率为300 Hz。研究结果表明:随着温度的变化,电树枝的形状也发生了变化,30℃温度下为丛林状电树枝,-30℃温度下为树枝状电树枝,-90℃温度下为树枝-藤枝状和停滞型电树枝,-196℃温度下为树枝状电树枝;同时,随着温度的降低,电树枝的生长速率显著降低。     

交直流叠加电压下硅橡胶内电树枝特性

直流电缆附件在运行过程中不仅要承受直流电压,还要承受因整流器件而产生的交流电压,在这种工况下,电树枝的引发和生长将不同于纯直流和交流的情况。在直流叠加交流电压下对硅橡胶中的电树枝进行了实验,研究了不同直流电压幅值对电树枝起始、生长和击穿特性的影响。实验结果表明:固定交流电压下,直流电压幅值的增加使电树枝起始电压先上升后下降;电树枝长度随着直流电压幅值增长基本呈现单一增长趋势,扩展系数随直流电压幅值增长而下降;当直流幅值相同时,正直流电压下电树枝的扩展系数均小于负直流下电树枝的扩展系数;随着直流幅值的增加,正直流电压下电树枝形态结构的变化趋势与负直流电压下的情况类似,试样的电树枝击穿概率增加,并且正直流电压对试样的击穿概率的影响较为显著。     

环氧树脂在低温环境下的电树枝生长特性

电树枝老化是导致电缆附件绝缘性能下降的重要原因。为解决该问题,重点研究了高温超导电缆终端环氧树脂绝缘材料在低温条件下的电树枝生长特点。分别在30、-30、-60、-90、-120、-196℃环境下进行实验,采用针-板电极对试样施加正极性脉冲电压,电压幅值为10、12、14 k V,频率为300、400、500 Hz。实验结果表明,低温下环氧树脂会产生2种结构的电树:树枝状和树枝-松枝混合状。低温对环氧树脂中电树枝的生长有抑制作用;然而一旦电树枝产生,低温下材料的劣化区域增加,从而对材料造成严重破坏。低温环境下脉冲电压的幅值和频率对电树枝生长的影响与室温时相似,增加脉冲幅值和频率均会加速电树枝的发展。     

电缆中间接头硅橡胶电树枝生长与形貌特性研究

电缆中间接头硅橡胶(SiR)电树枝的生长已经成为影响交联聚乙烯(XLPE)电缆安全运行的主要因素。本文针对一起电缆中间接头电树枝引发的绝缘击穿故障,模拟研究了SiR绝缘橡胶件的高压屏蔽电极纵向合模缝位置存在气泡对SiR电树枝产生的起始电压及其形貌特征的影响。结果表明:气泡显著降低了SiR电树枝的起始电压,在起始阶段较易产生树枝状和松枝状电树枝,并呈现阶跃式增长。研究成果对降低电缆电树枝生长引发的绝缘击穿事故具有一定的理论与工程价值。     

硅橡胶电树枝的引发与生长过程

交联聚乙烯电力电缆的应用日渐广泛,但电缆附件的电树枝击穿故障时有发生,电缆附件材料硅橡胶的电树枝引发和生长过程尚缺乏深入研究。为此,通过材料的测试分析与计算等手段,定量描述了硅橡胶材料微观结构,测试、分析了电树枝引发期的电树枝通道特征和局部放电特性。研究结果表明:硅橡胶中同时存在主链上的化学交联以及通过氢键吸附形成的物理交联;在交流场强下物理交联破坏使得材料中的微裂纹逐渐扩大,最终导致电树枝引发;硅橡胶电树枝通道呈现良好的绝缘特性,电树枝生长主要依靠局部放电下气体受热膨胀或电磁力产生的撕裂作用;增强机械性能尤其是撕裂特性可以提高材料的抗电树枝老化性能。研究硅橡胶材料的电树枝引发和生长过程为其在电缆附件中的合理使用提供了理论依据。     

室温硫化硅橡胶表面污秽水珠放电特性

为了研究不同极性电场下室温硫化硅橡胶（RTV）表面存在分离水珠时的放电特性,进行了表面放电试验;利用有限元法计算了水珠对憎水性表面沿面电位及电场强度的影响;捕捉了RTV 表面和玻璃表面存在分离水珠时的放电现象。试验结果表明,同种布液情况下电场呈现极性效应,RTV 表面水珠附近电场值发生严重畸变,水珠发生强烈局部放电并变形,局部小电弧由两极向中间发展沿水珠顶部贯通完成闪络,玻璃表面电弧则直接燃烧贯通两极。     

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...     

室温硫化硅橡胶绝缘纳米复合材料憎水特性分析

室温硫化硅橡胶(RTV-SR,简称RTV)在电气设备防污闪工作中起重要作用的原因在于其优异的憎水性和憎水迁移性,为研究污秽成分和环境因素对RTV憎水特性影响,分析了静态接触角测量影响因素。用恒定湿热试验箱和紫外老化箱模拟不同外界环境,对污秽成分、环境温度、相对湿度、迁移时间和紫外辐照时间与RTV憎水特性的关系进行了定量对比试验,借助接触角影像测试仪、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪对其影响机理进行了分析。结果表明,温度、盐密和灰密对RTV憎水迁移性有明显的影响,相对湿度和灰成分影响RTV憎水迁移速度及稳定后的静态接触角,长时间紫外预处理能加快RTV憎水迁移速度。研究结果可作为分析硅橡胶材料憎水性、憎水性迁移特性的参考,同时也为外绝缘材料憎水性试验标准的制定提供了试验依据。     

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。     

无外界干预下硅橡胶电树枝自恢复特性的研究

为深入理解硅橡胶(SiR)电树枝的自恢复机理,本文对SiR电树枝自恢复特性进行研究,观测SiR电树枝自恢复过程中的形貌变化,表征SiR试样在电树枝自恢复过程中弹性模量和交联密度的变化,并对SiR电树枝自恢复机理进行分析。结果表明：在没有外电场以及修复填料等外界干预下,SiR电树枝表现出自恢复特性,其部分分支会逐渐退化并最终消失,分形维数逐渐降低,自恢复速率呈现先快后慢的阶段性特征。在电树枝自恢复过程中,SiR试样的弹性模量略有增加,由0.964 MPa增大至0.977 MPa;交联密度略有减小,由1.886×10^-4 mol/g减小为1.883×10^-4 mol/g。自恢复后电树枝劣化区域的物理交联密度略有提升,由0.55×10^-4 mol/g提升至0.58×10^-4 mol/g。结合SiR电树枝生长机理,分析认为SiR电树枝的自恢复过程本质是树枝通道的弹性收缩过程,受控于通道内的气体流动,并伴随着氢键的重建过程。     

室温硫化硅橡胶涂料防污闪特性与应用研究

通过在实验室对室温硫化(RTV)硅橡胶涂料的憎水性及其电气性能研究,进行了在绝缘子外表面的应用实验,结果表明:在绝缘子表面涂RTV涂料后,污闪电压达未涂RTV硅橡胶涂料时的2倍多,证明RTV涂料是一种长效的防污闪涂料,具有优异的防污闪性能,省时省力省钱,可操作性强,建议污染较严重地区使用。     

广东地区室温硫化硅橡胶防污闪涂料的运行特性

广东地区所处的亚热带气候环境对室温硫化硅橡胶(RTV)防污闪涂料的运行具有重要影响。为此,对广东地区不同环境下运行了4~7 a的RTV防污闪涂料进行了试验,从涂料绝缘子表面状态、憎水性、憎水迁移性等方面分析了高温高湿、紫外线辐射及多雨水环境对RTV防污闪涂料运行性能的影响,并采用Fourier变换红外光谱分析了RTV涂料中有机硅含量的变化。结果表明,在高温高湿、强紫外线辐射、强降雨量的作用下,RTV防污闪涂料表面状态劣化较为严重。运行时间越长,RTV涂料的憎水性及憎水迁移性越差,市区附近运行了7 a的RTV涂料已丧失憎水迁移性。不同污染源对于RTV涂料的性能变化也有一定影响;相同运行时间下,运行于市区附近的RTV涂料性能要好于运行于水泥厂附近的RTV涂料。     

环氧树脂在低温环境下的电树枝生长特性EI北大核心CSCD

电树枝老化是导致电缆附件绝缘性能下降的重要原因。为解决该问题,重点研究了高温超导电缆终端环氧树脂绝缘材料在低温条件下的电树枝生长特点。分别在30、-30、-60、-90、-120、-196℃环境下进行实验,采用针-板电极对试样施加正极性脉冲电压,电压幅值为10、12、14 k V,频率为300、400、500 Hz。实验结果表明,低温下环氧树脂会产生2种结构的电树:树枝状和树枝-松枝混合状。低温对环氧树脂中电树枝的生长有抑制作用;然而一旦电树枝产生,低温下材料的劣化区域增加,从而对材料造成严重破坏。低温环境下脉冲电压的幅值和频率对电树枝生长的影响与室温时相似,增加脉冲幅值和频率均会加速电树枝的发展。     

针尖曲率半径对硅橡胶电树枝老化特性的影响

针对硅橡胶材料电树枝老化特性展开了试验研究。采用针板电极结构,测量了不同针尖曲率半径的起树电压和电树枝形态。结果表明,硅橡胶的起树电压较低,抗电树枝老化性能较差,导致了硅橡胶预制式电缆附件故障频发;硅橡胶中的起始电树枝多以单枝状的通道形成为标志,随后发展为4种不同的电树枝形态。进而提出了硅橡胶电树枝形态发展模型,并以此讨论了不同形态的电树枝老化特性。研究还发现,现场实际运行的硅橡胶预制式电缆附件故障解体后发现了单枝通道起始电树枝,其在运行电压作用下容易发展为细枝型形态,但同样会引发电缆附件的击穿。试验结果为现场故障分析提供了参考依据。     

温度梯度叠加极性反转电压下硅橡胶电荷输运及电树枝特性

直流电缆长期运行在高温度梯度作用下,且时常遭受极性反转、冲击电压等暂态电压,严重影响电缆绝缘可靠性。该文选用电缆附件主绝缘硅橡胶材料,针对不同温度梯度场和极性反转电压下的电树枝起始特性进行研究。搭建极不均匀场下双极性载流子输运模型,研究不同温度梯度和极性反转过程中电荷输运和电场分布特性。研究结果表明：随着针尖温度的上升,空间电荷注入量和注入深度不断增加,反转前后电场的变化更大。温度从30℃增加至120℃,电树枝起始电压下降26.2%,电树枝形态趋于密集,但电树枝长度先增加后减少。结合空间电荷输运特性,给出极性反转电树枝起始的过程,并分析温度梯度对电树枝引发特性的影响规律。     

冲击电压作用下溶胀效应对硅橡胶电树枝特性的影响

本文研究了单极性冲击电压（250/2 500μs）作用下高压电缆附件与电缆本体界面处涂覆硅脂引发的硅橡胶（SiR）溶胀效应对其电树枝特性的影响,并分别采用等温表面电位衰减与平衡溶胀法表征了溶胀效应对SiR陷阱特性与交联结构的影响。结果表明：随着溶胀时间的增加,SiR电树枝起始概率与分形维数均增大,溶胀340 h后,正、负极性冲击电压下50%概率起树电压分别由约37 kV和约-41 kV降至32 kV和约-39 kV。此外,冲击电压下SiR电树枝存在极性效应,相比于负极性,正极性冲击电压下电树枝更容易进行引发和生长。随着溶胀时间的增加,SiR中空穴型与电子型陷阱均表现为浅陷阱密度增大,深陷阱密度降低,物理交联密度减小。SiR物理交联结构的破坏导致其自由体积增大,碰撞电离过程加剧,同时深陷阱密度降低使得电荷输运过程增强,多个物理过程加剧了分子链段的断裂程度,进而导致SiR的耐电树枝特性降低。冲击电压下SiR电树枝的极性效应是由于空穴型与电子型陷阱的分布差异导致的。