硅脂环境下电缆中间接头界面压力演变规律研究

在安装电缆附件时,通常会在电缆附件硅橡胶(SR)绝缘和电缆本体交联聚乙烯(XLPE)绝缘的界面处涂覆硅脂,硅橡胶吸收硅脂后会对界面压力产生影响.采用实验和仿真相结合的方法对电缆接头SR和XLPE之间的界面压力进行研究,通过实验测得硅橡胶吸收硅脂后弹性模量的变化,并将其分配到三维模型中进行仿真.结果表明:硅脂环境下,硅橡胶扩张程度越大,质量变化率越大,弹性模量越小.电缆接头SR和XLPE之间的界面压力随吸收硅脂时间的增加而减小;电缆接头扩张程度越大,界面压力越大,界面压力的降低速度越快;界面压力随摩擦系数的增加而略微减小.     

多因素下硅橡胶吸收硅油/硅脂的影响规律

电缆附件安装时需在附件绝缘与电缆本体绝缘界面处涂覆硅脂以保证界面密封性和耐电强度,但长期运行过程中附件绝缘硅橡胶会吸收硅脂,进而降低自身的电气性能与力学性能,最终引起附件绝缘故障。为此文中重点研究硅脂在硅橡胶内分子动力学扩散过程的数学物理模型,为硅橡胶吸收硅脂的研究奠定理论基础;并研究硅脂基油—硅油的黏度、硅橡胶无机填料含量和温度对硅橡胶饱和吸收硅油/硅脂量的影响。研究表明:硅油/硅脂在硅橡胶中的扩散过程符合Langmuir扩散模型;硅橡胶吸收硅油/硅脂的单位体积饱和质量变化量随着硅油黏度以及硅橡胶中氢氧化铝、气相白炭黑含量的增大而减小,随着温度的升高而增大。     

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。     

硅脂溶胀协同电晕老化对硅橡胶性能和XLPE/SR界面电荷特性的影响

电缆附件绝缘在长期运行过程中受到涂覆硅脂的溶胀作用,同时电缆与附件绝缘界面易发生沿面电晕放电,但是硅脂溶胀协同电晕放电老化对复合界面电荷以及硅橡胶性能的影响尚缺乏研究。为此选取2种极性相近但分子基团不同的硅脂,研究了硅脂溶胀协同电晕老化对硅橡胶表面形态、分子结构与交联结构、表面陷阱分布以及界面空间电荷分布的影响。结果表明:硅脂溶胀协同电晕老化使得硅脂和硅橡胶的表面出现裂纹,破坏了硅脂和硅橡胶的交联结构。老化后的硅橡胶浅陷阱密度增大,载流子迁移率增加。涂覆与硅橡胶的分子基团相近的硅脂,硅橡胶的迁移率增加更多;而涂覆含有烷烃、环烷烃以及芳香烃的硅脂的硅橡胶氧化较为明显,其红外光谱显示试样表面出现了羰基等极性基团。另外,硅橡胶表面极性和体电导率决定了老化后XLPE/SR界面电荷的极性和衰减速率,涂覆含有烷烃、环烷烃以及芳香烃的硅脂的硅橡胶表面极性大、残余电荷衰减慢,而涂覆与硅橡胶分子基团相近的硅脂的硅橡胶电导率高、电荷衰减快。     

潮湿环境下涂覆硅脂的电缆附件界面性能研究

电缆与附件绝缘的复合界面运行环境复杂,受到电、热、环境湿度联合作用,是电缆运行的薄弱环节。电缆附件安装过程中界面处涂覆硅脂对附件运行也存在显著影响。本文对涂覆硅脂的附件主绝缘SIR材料进行静置、潮湿、电晕、潮湿协同电晕多种老化形式的老化,研究了潮湿环境对涂覆硅脂附件界面性能的影响。结果表明：不同老化形式在不同程度上影响了涂覆硅脂SIR的表面形态,电晕与潮湿-电晕协同老化条件下硅橡胶表面受到破坏;潮湿-电晕老化条件下硅橡胶的分子主链侧链均出现了明显的断裂,对SIR力学性能的劣化程度最高。     

交联聚乙烯与硅橡胶界面涂抹不同硅脂对其电荷特性的影响

实际电缆附件安装时一般会在附件主绝缘与电缆绝缘界面均匀涂覆硅脂,但不同种类的硅脂对界面特性的影响尚未见报道。为此,选用2种常用工业硅脂(普通硅脂(CSG)和氟化硅脂(FSG)),采用电声脉冲法(PEA)测试不同硅脂涂层对交联聚乙烯/硅橡胶(XLPE/SR)界面电荷特性的影响;并通过机械拉伸实验验证硅脂对硅橡胶材料的溶胀效应。结果表明:氟化硅脂具有较强的电负性,使得试样界面更易于积聚电荷;普通硅脂和氟化硅脂对硅橡胶都具有溶胀作用,进而导致XLPE/SR夹层界面正电荷向硅橡胶体内迁移;老化后,涂覆普通硅脂的硅橡胶力学性能的下降程度更为明显。     

硅脂对硅橡胶电树枝劣化特性的影响机制研究

电树枝劣化是硅橡胶电缆附件绝缘性能下降甚至击穿的主要原因,但电缆附件安装时在电缆本体与附件界面处涂覆的硅脂对硅橡胶电树枝劣化性能的影响目前尚缺乏研究。该文研究硅脂对硅橡胶电树枝劣化特性的影响,发现硅脂导致硅橡胶的起树电压由13.5kV下降至10.8kV,电树枝形貌由枝状向丛状转变。进一步的表面电位衰减特性、热分解过程和交联密度的测试结果表明,硅脂导致硅橡胶主链断裂,硅橡胶与白炭黑的物理交联结构被破坏、交联密度下降,硅橡胶中的自由体积增大,电荷迁移率上升。因此,注入的电荷在电场作用下获得更高的能量,撞击分子链段使其破坏程度加剧,最终导致硅橡胶绝缘起树电压降低。同时,自由体积的增大使得在较低的径向电场下,电荷也能加速获得足够的能量打断分子链。因此,电树枝形貌逐渐由树枝状向丛林状转变。     

硅凝胶改善XLPE/SIR界面绝缘特性的研究

电缆附件界面涂覆硅脂存在溶胀效应,本研究采用一种硅凝胶作为界面涂覆料,通过测量XLPE/SIR界面试样的局部放电起始电压与界面击穿电压,对比硅脂与硅凝胶对XLPE/SIR界面填充效果的影响;通过拉伸试验与溶胀试验对比硅脂与硅凝胶对硅橡胶材料性能的影响;同时利用3D光学轮廓仪观测得到的数据对界面空腔尺寸进行估算,使用COMSOL仿真不同涂覆条件下的界面电场分布。结果表明:老化前,硅凝胶与硅脂均能提高XLPE/SIR界面的击穿电压和局部放电起始电压;老化后,涂覆硅脂试样的界面击穿电压与局部放电起始电压均大幅下降,而涂覆硅凝胶试样的界面击穿电压与局部放电起始电压不变。硅脂因溶胀作用导致硅橡胶的力学性能下降,而硅凝胶对硅橡胶材料性能无影响。硅凝胶由于其良好的电气绝缘性能并且在老化后不会轻易流失,作为界面涂覆料的性能优于硅脂。     

电缆附件的永久形变率与过盈量的关系研究

针对冷缩式电缆附件用硅橡胶绝缘,测量其高温140℃和180℃下的应力松弛特性,通过时-温等效原理反推出其在存储温度40℃及运行温度70～90℃下的力学松弛特性。研究结果可用于预测附件绝缘长期运行的使用寿命及指导制定室温下预扩张态的工厂存储周期。     

不同老化处理对涂覆硅脂后XLPE/SIR界面击穿特性的影响

为研究不同老化条件对电缆附件界面击穿特性的影响,首先在交联聚乙烯(XLPE)/硅橡胶(SIR)平板复合试样界面处制备环形电极,然后对涂覆两种硅脂的硅橡胶分别进行热老化、臭氧老化、电晕协同臭氧老化处理,最后在交流电压下进行XLPE/SIR界面击穿试验。同时,对涂覆硅脂并经不同老化条件处理后的硅橡胶表面微观形貌、傅里叶红外光谱及凝胶含量进行分析,探究不同老化条件对涂覆不同硅脂后XLPE/SIR界面击穿特性的影响规律。结果表明:短时热老化作用对涂覆硅脂后XLPE/SIR界面的交流击穿特性影响较小,臭氧老化及臭氧协同电晕老化均可降低XLPE/SIR界面的起始放电电压和交流击穿强度。老化作用对XLPE/SIR界面交流击穿特性的影响主要是由硅脂及硅橡胶的物化特性改变引起的。     

硅脂对交联聚乙烯绝缘与硅橡胶界面电场的影响

在交联聚乙烯绝缘与硅橡胶界面涂抹硅脂是制作电缆中间接头的一个关键步骤,但实际制作电缆接头时,由于现场施工人员对硅脂认识不足,常有硅脂漏涂、涂抹不均匀的情况,而硅脂对界面电场的影响研究尚未见报道,为此建立10 kV电缆中间接头三维有限元模型,分析硅脂有、无;涂抹均匀和不均匀时的电场分布规律,同时还研究了硅脂对杂质缺陷电场的抑制作用。仿真结果表明,未涂抹硅脂时,界面最大场强比涂抹硅脂时增大了3.79倍;硅脂涂抹不均匀时,涂抹不均匀处最大场强比均匀涂抹硅脂时增加2.8倍。未涂抹硅脂、硅脂涂抹不均匀均会造成界面电场严重畸变。且硅脂涂抹不均匀时,空气隙处场强与其到外半导切断处轴向距离及空气隙厚度均成反比关系。此外界面存在杂质缺陷时,涂抹硅脂情况下电场强度远小于未涂抹硅脂时电场强度。说明涂抹硅脂对杂质缺陷的电场有很好的优化作用。规范涂抹硅脂是施工不可缺少的环节。     

甲基苯基硅树脂的合成工艺研究

利用甲基氯硅烷和苯基氯硅烷单体水解、浓缩和缩聚三步法合成甲基苯基硅树脂,并对水解温度和搅拌速度对硅树脂水解反应的影响及催化剂种类和用量对硅树脂性能的影响进行了研究.结果表明:随着水解温度的降低和搅拌速率的加快,甲基苯基硅树脂的产率有所提高;溶剂/水的配比为1∶3时硅树脂的热性能和电性能最佳;催化剂用量为3.5％时,硅树...     

硅橡胶绝缘母线的插接技术

分析探讨了硅橡胶绝缘母线的插接方案和插接装配过程中存在的诸多问题,给出插接工装、插接工艺和方法;解决了柜体并盘后母线插接装配的难题,提高了母线插接的质量和效率,在工程中得到广泛应用。     

纳米改性有机硅压敏胶的电性能研究

分别采用纳米SiO2和纳米Al2O3改性有机硅压敏胶,利用超声波和机械搅拌协同处理纳米粉体.以云母纸、聚酰亚胺薄膜,玻璃布为基材,改性有机硅压敏胶为胶粘剂,制备耐高温绝缘多层柔软复合材料,研究纳米粒子含量对复合材料电性能的影响.结果表明:有机硅压敏胶的初粘性随纳米组分的增加而降低,剥离强度随着纳米组分的增加而增大.柔软...     

硅橡胶憎水迁移机理分析

由于硅橡胶材料良好的不迁移性，使其在电力系统外绝缘外中得到了广泛的应用。但直到目前，对其憎水迁移性的机理还有较大异议。文章结构简单的实验，分析了国内外的几种观点。认为硅橡胶中自由分子的扩散作用是形成憎水性迁移性的主要原因。     

有机硅绝缘浸渍漆的现状及发展趋势

概述了国内外有机硅浸渍漆的现状,分析比较了有溶剂有机硅浸渍漆和无溶剂有机硅浸渍漆以及缩合型和加成型两种固化机理的异同点,展望了有机硅浸渍漆的发展趋势,即加成型无溶剂有机硅浸渍漆是绝缘漆产品未来的发展方向。     

硅钢片套裁的市场化

硅钢片作为电机行业主要原材料,在电机生产成本中占有"举足轻重"的地位.它约占电机生产总成本的1/3,也就是说硅钢片价格上涨100元/吨,电机制造成本上升33元左右.电机又是"材料密集型"商品,由于设计和工艺的原因,生产电机用硅钢片净重利用率(指构成产品实体部分)仅在50%左右徘徊.近几年来,硅钢片价格大幅上涨,使电机行业,特别是中小型电机行业面临沉重的材料成本压力.要降低生产成本,其重要的一点就是:硅钢片冲剪加工必须打破"一厂一点"的陈旧模式,走专业化套裁之路.     

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.     

Aging Characteristics of RTV Silicone Rubber Insulator Coatings

The paper reports on tests done on four commercial room temperature vulcanized (RTV) silicone rubber high voltage insulator coatings aimed at achieving information on the relative performance of the coatings with respect to aging. The initial characterization of the coatings includes the identification of the primary filler type, concentration of filler, the amount of free fluid, and the molecular species of the free fluid. Soxhlet extraction and gas chromatography tests show considerable depletion of fluid after accelerated aging tests in acid-water and the associated changes to the physical properties is assessed by standard mechanical tests on coupon size specimens. The effect of acid-water aging on the hydrophobicity is assessed by measurements of the static contact angle and the onset of leakage current in an incline plane test. Several field aged coatings are assessed for residual LMW fluid which is compared to accelerated aging tests.     

Properties of Interfaces between Silicone Rubber and Epoxy

An experimental set-up was designed for testing the impact of adhesion defects at interfaces between silicone rubber and epoxy in composite insulators. Test samples were aged in this set-up by discharges appearing under a presence of tangential electric field at the interfaces exposed to humid conditions. This combination of stresses simulated realistic conditions, in which ageing at the interface could possibly accelerate further deterioration of the adhesion between silicone rubber and epoxy. The test samples were prepared by joining both the materials with and without application of primer. Without the primer, bonding between epoxy and silicone rubber was reduced. The interfacial strength after the ageing was investigated by means of a modified peel test, whereas the changes of the dielectric properties were assessed by dielectric response measurements. Furthermore, the resulting degradation was analysed with infrared spectroscopy and optical microscopy. The analyses showed that the combined stresses affected to some extend both the epoxy and the silicone rubber. However, the interfacial mechanical strength was not reduced significantly, which is an indicator for possibility to tolerate existence of small interfacial defects in real composite insulators.