交直流电晕对高温硫化硅橡胶性能的影响EI北大核心CSCD

该文使用国际大电网会议CIGRE WG D1.14推荐的多针电极系统研究了交直流电晕对高温硫化硅橡胶性能的影响。通过分析试验中的放电功率、电晕前后硅橡胶的憎水性状态、表面电阻率、拉伸强度、拉断伸长率等性能,讨论了交直流电晕、直流正负极性电晕对硅橡胶性能影响的异同。结果表明:经过电晕处理,硅橡胶的上述性能均有所下降。就硅橡胶的憎水性状态和表面电阻率而言,交流电晕对硅橡胶的影响程度大于直流电晕的影响程度,直流负极性电晕的影响程度略大于直流正极性电晕的影响程度。硅橡胶的机械强度在电晕处理后有所下降,但交直流电晕处理后的硅橡胶的机械性能差异不明显。电晕场的空间电荷效应以及硅橡胶表面的电荷积累效应是导致不同电压类型的电晕对硅橡胶性能影响不同的原因;使用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析方法研究了硅橡胶表面化学结构在电晕前后的变化,认为硅橡胶在电晕处理前后化学结构的变化,是造成硅橡胶性能的变化的直接原因。     

绝缘油对高温硫化硅橡胶电晕老化特性的影响

为了获取硅橡胶复合绝缘材料与油长期电晕老化等关键试验数据,研制长寿命、高可靠性的油浸式复合套管,对未吸油和吸油达到饱和的高温硫化硅橡胶进行电晕老化试验,研究不同老化程度下绝缘油对硅橡胶物理、化学以及电气性能的影响。首先,观察了不同老化阶段硅橡胶试样表面宏观形貌的变化,并采用扫描电镜对电晕老化后硅橡胶试样的表面微观形态进行分析;然后采用红外光谱仪分析了绝缘油渗入对硅橡胶电晕老化后内部化学结构的影响;最后通过试样表面的静态接触角和沿面闪络电压测试分析了绝缘油渗入对硅橡胶试样电晕老化后憎水性和沿面闪络特性的影响规律。结果表明:绝缘油的渗入会加速高温硫化硅橡胶的电晕老化过程,新生成的醛类和酸类化合物会加剧硅橡胶主链和侧链的断裂,使表面微观孔洞更加明显,导致憎水恢复性变差,闪络电压降低。     

电晕放电老化对高温硫化硅橡胶材料陷阱特性的影响

随着运行年限的增加,在役复合绝缘子的老化现象逐渐凸显,严重影响电力系统的安全。为此,首先针对在不同电晕强度(电压和时间)下老化后的高温硫化(HTV)硅橡胶试样,研究了材料表面陷阱特性、表面微观形貌(SEM)和元素特性(XPS)的变化规律,然后分析了不同年限的在役复合绝缘子伞裙材料的陷阱特性。研究表明,随着电晕电压或老化时间的增加,电子和空穴陷阱密度不断增加,最后趋向饱和水平。SEM和XPS分析结果表明,老化后材料表面出现大量孔洞等缺陷,强极性基团数量增加,分别作为物理和化学陷阱对陷阱特性产生影响。对于现场复合绝缘子伞套材料,其电子和空穴陷阱密度也呈现随运行时间增加而增长的类似规律,其中空穴陷阱密度规律性好,重复性强,有望成为一种评价复合绝缘子材料老化的新型定量表征参数。     

高温硫化硅橡胶电晕加速老化试验参数研究

为得到合理的硅橡胶实验室电晕加速老化试验参数,文中通过构建气压湿度可调的硅橡胶电晕加速老化试验平台进行电晕老化试验,并对不同气压、湿度和老化时间的试样做扫描电镜分析(SEM)和沿面闪络试验。研究结果表明:气压100 kPa、相对湿度90%时的起晕电压最高,为了保证各工况下均能发生稳定的电晕放电且又不会改变放电形式,最终将外施电压确定为10kV。同时,为保证各种工况下老化到tend时均能发生严重的老化,选择放电功率最低的工况气压100 kPa、相对湿度90%,并根据SEM试验结果确定了代表材料老化从量变到质变的典型阶段,老化取样时刻为100 h(孔洞)、400 h(裂纹)和800 h(絮状覆盖,湿闪电压下降50%),老化结束时间为800 h。     

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。     

绿藻对高温硫化硅橡胶材料憎水性能的影响

绝缘子上生长藻类的现象在国内外多有报道,但由于该领域缺乏试验标准,在各国学者的研究中,很少对藻种和藻量予以测定,这使得研究结果差异性大,对藻类问题的认识也未能统一。为此,探索了定量研究藻类问题的方法,利用该方法研究了藻类对高温硫化硅橡胶(HTV)憎水性能的影响。在四川省某变电站的长藻绝缘子上取得藻样,利用基因测序的方法确定其为单细胞绿藻,在实验室扩大培养,并利用血球计数板对其数量进行了定量测量。借鉴ASTM G29以及GB/T 24127的试验方法,研究了不同浓度的藻液对于硅橡胶憎水性的抑制情况,发现由藻细胞数密度为107 m L–1量级的藻液浸泡72 h就可以在HTV硅橡胶表面形成稳定的亲水层,自然干燥后测量其静态接触角30°。随后研究了绿藻对于憎水迁移性的影响,在高岭土以及硅藻土中混入绿藻并将其涂覆在硅橡胶表面进行憎水迁移,发现硅橡胶表面的单位面积藻细胞数密度4×104/cm2时,其对于憎水迁移性有明显抑制作用。     

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。     

氧化铁对复合绝缘子用高温硫化硅橡胶性能的影响

复合绝缘子的伞裙和护套是由高温硫化(HTV)硅橡胶制成的,其常用的红色着色剂为氧化铁(Fe2O3)粉体,属于无机物,在有机物硅橡胶中不易均匀分散。为探讨氧化铁对硅橡胶硫化性能的影响,采用不同氧化铁添加方式制备了含有不同用量氧化铁的硅橡胶试片,测定了试片的硫化曲线。然后通过热空气老化试验,结合试片的机械性能、电气性能和微观形貌测试结果,讨论了着色剂氧化铁在热空气环境中对硅橡胶试片性能的影响。试验结果表明:硫化过程中Fe+3和氧化铁表面的酸根离子消耗自由基,使硫化程度降低,因此氧化铁用量越多,试片刚性越差;将氧化铁预先制备成色母胶,在炼胶过程中添加,可以显著提高氧化铁粒子在试片中的分散性,进而在热空气环境中体现氧化铁耐热添加剂的作用,减缓试片因热氧老化造成的性能下降。     

HTV硅橡胶材料交直流电晕老化研究

通过对HTV硅橡胶材料进行交直流电压形式下的电晕加速老化试验,并对试样进行憎水性恢复试验,研究了交直流电晕老化对硅橡胶绝缘材料的影响。结果表明:交流电晕与直流电晕对HTV硅橡胶材料的影响存在较大的区别,交流电晕老化对硅橡胶的影响最严重,负极性的直流电晕老化对硅橡胶的影响程度次之,正极性的直流电晕老化对硅橡胶的影响程度最弱。     

室温硫化硅橡胶涂层厚度对电晕老化特性的影响

室温硫化硅橡胶(room temperature vulcanized silicone rubber, RTV)涂料凭借良好的憎水性和防污闪特性,广泛用于瓷、玻璃绝缘子表面。随着绝缘子运行时间的增加,RTV涂层会出现粉化、脱落、憎水性丧失等老化现象。现有研究对RTV涂层老化规律尚不明确,因此该文研究了交流电晕下RTV涂层厚度对其老化特性的影响。通过外观检查、憎水性测试、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)、扫描电镜(scanning electron microscope, SEM, SEM)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)等试验,分析了不同厚度涂层宏观结构、微观形貌、憎水特性、化学组分的变化规律。结果表明:电晕老化后涂层表面析出黑色物质,出现明显分区结构,不同厚度涂层分别出现孔洞、裂纹和颗粒物等老化特征;涂层厚度为0.6～0.8 mm时,老化后的憎水性及迁移性能明显优于0.3～0.5 mm涂层;FTIR和XPS分析表明电晕老化形成的硅氧层厚度和...     

高频电场对高温硫化硅橡胶介电性能的影响

为了研究复合绝缘子硅橡胶在高频电场下的老化机理,文中搭建了高频电老化试验平台,研究了高频电场对高温硫化硅橡胶老化后微观性能的影响,结果表明:高频电老化使硅橡胶表面出现孔洞和大量裂纹,部分填料分解、流失,羟基含量先降后增,但最终仍低于未老化试样,造成界面静态介电极化率降低,削弱了界面极化强度;热解第3阶段失重量随电老化时间增加,说明PDMS分子长链断裂,极性基团数目增加,偶极子极化率和极化强度增大;此外,硅橡胶介电常数和介电损耗随老化时间增大,并在144 h出现明显的介质损耗峰。通过修正Cole-Cole模型,将介电频谱曲线划分为3个驰豫过程和2个电导过程,其变化规律在SEM分析、红外光谱分析和TG分析中得到印证,并提出可用来定量评估硅橡胶高频电老化状态的参量—偶极子静态介电极化率。文中提出了一种新的人工加速老化方法,并探讨了其介电性能的变化趋势,从中提取新的老化状态评估参量,可为进一步探索高频电老化机理和老化效率提供理论参考。     

紫外辐射对室温硫化硅橡胶性能的影响

选择目前市场上使用量较大的4种室温硫化硅橡胶(RTV)涂料,分别涂覆在瓷片表面制成试品,进行紫外加速老化试验,在老化过程中对其静态接触角、傅里叶红外光谱、表面微观形貌、耐漏电起痕与蚀损能力进行测量。结果表明:随着紫外辐射时间的增加,RTV试品的静态接触角总体呈先增大后减小的趋势,在紫外辐射400～766 h后,相当于实际太阳光照射4.2～8.0年,4种样品的静态接触角均不符合电力标准DL/T627—2012要求;紫外老化后,RTV的甲基、羟基含量明显降低,RTV表面粗糙度增大,表明在紫外老化过程中RTV发生了交联反应和氧化反应;紫外辐射前后,RTV的耐漏电起痕与蚀损能力变化不大,均能达到1A4.5级的要求。     

等离子体射流对染污高温硫化硅橡胶憎水特性的影响

为研究改善染污高温硫化硅橡胶(HTV)憎水性的方法,采用大气压下的介质阻挡放电(DBD)产生低温等离子体射流,对高岭土染污后的HTV试片表面进行处理。在不同处理时间、盐密及灰密情况下,测量了染污高温硫化硅橡胶表面的接触角,研究其随时间的变化情况。研究发现:染污高温硫化硅橡胶表面在经过较短时间的低温等离子体射流处理之后,其憎水性得到了明显改善,接触角100°;并且随着迁移时间的增加,其憎水迁移速度明显加快,迁移5 h后接触角即110°。在重污秽情况下,随着处理时间的增加,其憎水性也得到相应改善,但效果并不理想,接触角普遍35°。通过对照试验及扫描电镜(SEM)成像可以得到该现象产生的原因是射流等离子体与HTV相互作用,加速了HTV憎水迁移过程导致的。     

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。     

硫化条件对硅橡胶绝缘材料性能的影响(摘要)

本文讨论了硫化温度与时间对硅橡胶绝缘材料性能的影响。硫化温度与时间变化,硫化胶的抗张强度,“真抗张强度”均发生非线性变化,这与相应的硫化胶的表征交联密度Vr的非线性变化是一致的。     

影响硅橡胶硫化的因素

分析了硅橡胶硫化的原理,影响硫化的各种因素及对硫化过程中碰到的实际问题进行了探讨。     

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...     

电晕强度对HTV硅橡胶陷阱特性的影响

高温硫化(HTV)硅橡胶因具有优异的憎水性、憎水迁移性、憎水恢复性及其它显而易见的优越性而被广泛用作电力系统中合成绝缘子的外绝缘材料。为此,采用热刺激电流(TSC)技术对HTV硅橡胶在不同电晕强度老化后的陷阱特性进行了系统的试验研究,同时观测了硅橡胶在相应老化阶段表面形态的变化。试验结果表明,在不同的老化阶段,硅橡胶的陷阱特性变化呈现出不同的特点。随着电晕强度的增加,陷阱电荷量总体上呈增多趋势;在电晕作用时间较短时陷阱能级随电晕强度的增加而产生较小的变化;在电晕作用时间较长时,陷阱能级在电晕强度达到一定值时将被加深,之后随电晕强度的增加而逐渐变深。结合硅橡胶的扫描电子显微镜(SEM)结果,分析可知,电晕强度及电晕作用时间通过影响轰击硅橡胶表面的带电粒子的能量和持续时间,对其表面形态产生作用,进一步地引起硅橡胶陷阱分布特性的变化。     

电晕对HTV硅橡胶憎水性恢复的影响

为了解一种优异的高压外绝缘材料硅橡胶的憎水性恢复的影响。通过电晕加速老化试验,采用静态接触角法研究了高温硫化(HTV)硅橡胶在电晕老化不同时间后的憎水性恢复,结果发现,5kV的工频交流电压下电晕5min后,硅橡胶的憎水性暂时丧失;电晕老化后不同时间试样的憎水性恢复呈现出不同的变化趋势,其憎水性恢复率随着电晕老化时间的增加经历了"增加-降低-增加-降低"4个过程;同时在电晕老化一定时间后,即使经历足够长时间,其憎水性仍不能恢复到初始水平。因此硅橡胶的憎水性恢复快慢及恢复程度与电晕老化时间密切相关,并随之呈现出规律性的变化。