脂环族环氧树脂材料湿热老化特性研究

为了研究脂环族环氧树脂材料在南方高温高湿环境下的老化特性,文中对脂环族环氧树脂护套材料进行了湿热老化试验,然后在不同的老化时间下取出试验样品,进行拉伸强度及拉断伸长率、体积电阻率、吸水率、介电常数和介质损耗角正切值、扫描电镜、热失重、傅里叶红外光谱等测试分析,并和硅橡胶绝缘子护套材料进行了对比。结果表明：脂环族环氧树脂和硅橡胶材料均受湿热环境的影响,拉伸强度、拉断伸长率和体积电阻率减小,介电常数、介质损耗角正切和饱和吸水率增大,热分解温度基本不发生变化。湿热环境对脂环族环氧树脂材料的拉伸强度影响较大,而对硅橡胶材料的拉断伸长率影响较大;湿热老化使得脂环族环氧树脂材料主要发生酯键水解,而硅橡胶材料的Si-O-Si主链发生了断裂。     

热-力联合老化对硅橡胶交联网络及力学和耐电特性的影响

为了探究热-机械应力共同作用对电缆附件硅橡胶绝缘性能的影响,该文设计并开展了硅橡胶的热-力联合老化试验,对比分析了老化前后硅橡胶的力学性能、电气性能和微观结构。结果表明：随着老化程度的加剧,试样拉伸强度和断裂伸长率下降,硬度增加;老化后试样的击穿强度整体上呈现先增加后降低的趋势,在老化时间一定的情况下,击穿强度随着拉伸应力的增大而减小,相对介电常数逐渐增加。结合交联密度和红外光谱测试结果分析认为,在老化前期,硅橡胶主链间发生氧化交联反应,自由体积和载流子迁移率减小,击穿强度增加;老化后期,交联体系结构和分子链被破坏,自由体积和载流子迁移率增大,击穿强度下降。在机械应力耦合作用下,卷曲的分子链沿着机械应力方向被拉伸,且处于拉伸状态的分子链在高温作用下更容易发生断裂,造成材料绝缘性能的进一步劣化,为电缆附件硅橡胶老化状态评估提供了一定的理论依据。     

电缆接头绝缘用硅橡胶热老化及超声特性

硅橡胶凭借其高弹性与优良的电气性能,广泛应用于预制式交联聚乙烯高压电缆接头的主绝缘中。但长时间的异常温升会加速材料的老化,导致其相关性能的下降,从而引发事故。为此设计并开展了预制式高压电缆接头绝缘用硅橡胶的加速热老化试验,对比分析了其热老化前后的微观结构、力学性能、电学性能与声学性能。结果表明:热老化后电缆接头硅橡胶绝缘残余的交联副产物挥发,侧链有机含量降低,主链间发生交联;随着老化温度与时间的增大,试样的断裂伸长率与拉伸强度逐渐下降,杨氏模量逐渐上升,导致柔顺性变差,材料逐渐硬化,弹性丧失;体积电阻率与相对介电常数略有上升,变化不明显,介电损耗因数随热老化的进行而降低;热老化后电缆接头绝缘用硅橡胶的超声声速显著增大,测试结果符合相关理论公式,与杨氏弹性模量的变化趋势良好对应,在评估电缆接头硅橡胶绝缘的热老化状态有广阔的应用前景。     

机械应力作用下硅橡胶材料的击穿特性研究

预制式硅橡胶高压电缆附件在运行过程中由于过盈配合长期承受较大的机械应力,会对其主绝缘材料硅橡胶的性能产生一定影响。本文首先研究了机械应力对硅橡胶击穿特性的影响,测试了不同拉伸比例下硅橡胶材料的击穿特性,并对比了相同厚度下拉伸与未拉伸状态试样的击穿场强,以及拉伸前后试样击穿场强的变化。然后对拉伸后的试样进行红外光谱、密度、力学性能和TSC测试,分析了不同机械应力作用对材料相关理化性能和电气性能的影响。结果表明:拉伸比例从0增大到125%时,厚度为1 mm和2 mm的硅橡胶绝缘材料的击穿场强分别增大了35.4%和51.0%;排除厚度变化的因素,材料在拉伸情况下的击穿场强仍比原始状态下高;撤掉应力后,其击穿场强反而比未拉伸试样低。     

热老化对液体硅橡胶材料介电性能及力学特性的影响研究

液体硅橡胶(LSR)以其优良的高弹性和绝缘性能在电缆附件、外绝缘中有着广泛应用,但长时间的运行发热会使其机械性能和绝缘性能下降,从而引发绝缘故障。开展120℃下硅橡胶试样的人工加速热老化实验,并对老化前后试样的介电性能和力学特性进行对比。结果表明:热老化后的硅橡胶试样体积电阻率增大,相对介电常数减小,击穿强度呈现出先有所增大后下降的变化;同时,试样的拉伸强度和断裂伸长率大幅度下降,而硬度逐渐增加,下降(增加)幅度随老化天数增加而增大。随着热老化试验的进行,液体硅橡胶的高弹性逐渐丧失,使得高分子链的柔顺性降低,敛集密度增加,从而导致交联程度增大,平均自由行程缩短,离子迁移率下降,这对现场液体硅橡胶的失效机理分析具有一定的理论价值和实际意义。     

硅橡胶绝缘高压电缆附件的老化特性研究

为研究高压电缆附件绝缘在电、热和环境等多因素作用下的老化特性,文中以6种退役硅橡胶绝缘高压电缆附件样品为研究对象开展工作。采用SEM、FTIR和XRD分析了不同运行环境下样品的理化特性和微观分子结构变化,通过介电测试和表面电位衰减测试获得了样品宏观介电性能和微观电荷特性,采用拉伸实验获得了绝缘样品的力学性能数据,最后结合上述表征对电缆附件的绝缘和老化状态进行评估。结果表明硅橡胶附件老化过程中以Si-O主链降解为小分子为主,小分子物质进一步发生氧化和重结晶反应,导致分子的交联度下降和极性增强,同时微粒团簇形成应力集中点和放电通道,外在表现为力学性能下降和介电常数改变;硅橡胶绝缘表面在电、热和应力作用下出现裂纹和孔洞,分子链断裂形成低密度区,影响材料表面的陷阱密度和能级深度,宏观体现为电缆附件绝缘击穿场强和电阻率的变化。     

加速热老化下聚酰亚胺材料力学性能和寿命模型研究

为研究长期热老化对聚酰亚胺材料性能的影响,分别在280、315、350℃下对其进行加速热老化试验,通过材料力学性能的变化分析热作用对材料宏观特性的影响,并结合X射线衍射(XRD)测试和扫描电镜(SEM)从微观角度进行表征。结果表明:在长期热老化下,聚酰亚胺的力学性能变化明显,整体呈下降趋势,且温度越高,下降速度越快。XRD数据表明在热老化的长期作用下聚酰亚胺内部分子链间距离增大,有序性降低。扫描电镜结果表明老化后试样表面出现缺陷和孔洞等。以力学性能变化与温度和时间的关系为依据,结合Arrhenius方程建立寿命模型,该模型具有很好的相关度。     

高压电缆接头过盈配合及硅橡胶附件力学性能计算

电缆接头处的硅橡胶附件是高压（HV）电缆系统的薄弱环节。为了研究电缆与硅橡胶附件在过盈配合下的界面应力,首先通过单轴拉伸试验测得了硅橡胶材料的力学性能,优选出了适用的本构模型。而后针对1起典型故障案例,建立了过盈配合的理论模型,通过理论求解和有限元数值仿真研究了过盈量、硅橡胶绝缘层厚度与界面应力的关系。结果表明：硅橡胶附件的最大界面应力发生在半导电层厚度最大的位置处;Yeoh模型能较好地描述硅橡胶材料的力学性能,且具有较高的计算效率及计算稳定性;硅橡胶附件的绝缘层厚度和过盈量会影响其界面应力,其中过盈量占主导因素,在该故障案例中,过盈量每增加0.01 m,过盈配合界面径向应力绝对值约增加0.17 MPa;绝缘层厚度每增加0.01 m,过盈配合界面径向应力绝对值约增加0.006 5 MPa。因此,在电缆接头的应力设计中应重点控制过盈量。     

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。     

不同状态下220 kV硅橡胶电缆接头材料微观结构和性能研究

为研究硅橡胶材料的老化特征,分别选取全新未运行、正常运行提前退役和运行中发生故障的220 k V硅橡胶电缆接头,通过测量凝胶含量和傅里叶红外光谱研究接头绝缘材料的微观结构变化;并对其拉伸和抗撕裂强度等力学性能,以及相对介电常数、介质损耗因数、体积电阻率和电气强度等电气性能进行测试分析。结果表明:在电、热、力老化或接头故障产生的短时高温作用下,硅橡胶绝缘的交联网络受到一定程度的破坏,从而使拉伸强度降低,断裂伸长率升高,同时体积电阻率明显下降。相较全新试样,退役试样和故障试样的绝缘-半导电界面撕裂强度均有所下降。运行状态对绝缘材料的介电强度没有显著的影响。     

基于变化活化能的核级电缆老化寿命评估

对某核电厂核级电缆开展加速热老化试验,基于Arrhenius模型,采用断裂伸长率法和介质损耗频谱法获取核级电缆材料的表观活化能,研究活化能变化对电缆材料寿命评估的影响,然后分别基于固定活化能和变化活化能开发核级电缆材料的热老化基准曲线,并进行试验验证.结果表明:表观活化能随电缆材料的老化呈逐渐减小的趋势;表观活化能的微小变化会对电缆材料的寿命评估产生较大影响,基于变化活化能的热老化基准曲线更符合电缆材料的实际老化趋势,可用于核级电缆材料的老化寿命评估.     

轨道交通车辆用电缆绝缘材料热老化寿命评估方法

本文研究轨道交通车辆用低烟无卤阻燃电缆材料的老化特性,并评价电缆在服役过程中绝缘材料的可靠性.以低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料(HFFRPO)为研究对象,采用常规热老化寿命评估方法获得热老化的基础数据,用Boltzmann模型对热老化数据进行拟合并推导力学性能参数变化至50％时的时间参数,以此为依据拟合出老化寿命曲线.此外,利用差式扫描量热法(DSC)获得活化能计算HFFRPO材料的老化寿命.研究结果显示,以抗拉强度为依据推导出的老化寿命小于按断裂伸长率为依据推导的寿命;起始氧化活化能随材料的老化程度不同而发生变化,通过DSC获得的活化能不适宜用来推导材料的老化寿命,但可作为材料老化状态的重要参考指标.     

复合硅橡胶材料的运行特性及分析

分别对室温硫化硅橡胶(RTV)和高温硫化硅橡胶(HTV)的运行特性进行了试验分析,认为因老化而引起的憎水性下降、机械强度下降、积污性能下降以及材料劣化均影响着其长期工作的可靠性,需改进并完善配方,以满足运行对其要求。最后对硅橡胶材料的老化试验方法进行了讨论。     

硅橡胶热老化特性及其对电缆附件运行可靠性的影响

电力电缆大力发展,使得新型硅橡胶绝缘材料由于其优良的机电热性能得以广泛应用在超高压电缆附件绝缘领域,但是绝缘故障时有发生,成为电缆输电线路的薄弱环节.本文提出材料老化特性是影响超高压电力电缆附件运行可靠性的重要因素,对硅橡胶材料电树老化性能进行了深入研究,研究温度对电树起始电压、形态的影响规律和电树随着时间的发展规律.研究显示硅橡胶电树起始电压随温度的升高明显下降,电树形态从树枝状、松枝状向丛状树枝过渡,表明硅橡胶绝缘材料在电缆运行温度范围内存在明显的热破坏特性,对硅橡胶电缆附件绝缘可靠性造成不利的影响,而较高温度的丛状电树的滞长特性则将成为电缆附件的长期性故障隐患.在特性研究的基础上,对比分析了温度对硅橡胶和聚乙烯电树老化性能的差异,认为当前硅橡胶电缆附件故障频发的主要原因之一是对硅橡胶老化特性缺乏了解,造成现有的常规结构设计上冗余不足.     

高压电缆附件绝缘理化性能与电气特性研究

为了研究长期服役对硅橡胶(SIR)和三元乙丙橡胶(EPDM)绝缘高压电缆附件的理化性能和电气特性的影响,对退役110 kV电缆附件绝缘的材料特性、热学性能、介电性能和陷阱分布特性进行了测试和分析.结果表明:附件绝缘的介电性能受材料理化特性影响,老化使SIR绝缘分子主链Si-O-Si和侧链Si-CH3发生断裂,放电事故导...     

六方氮化硼对5G基站用屏蔽硅橡胶/羰基铁粉复合材料性能的影响

通过熔融共混的方法将六方氮化硼(h-BN)加入硅橡胶/羰基铁粉复合材料中,对其进行物理改性,研究六方氮化硼对复合材料力学性能、磁导率、导热性以及热老化性能的影响.结果表明:六方氮化硼在复合材料中分布均匀且与硅橡胶有良好的相容性;六方氮化硼的加入可以有效提升复合材料的拉伸强度,降低复合材料的磁导率.当六方氮化硼添加份数超过20份后可以有效提升复合材料的导热性能.持续的热老化会使含有六方氮化硼的复合材料拉伸强度先上升后下降,而断裂伸长率持续下降.     

硅橡胶基阻燃输电绝缘子的老化及寿命预测

采用高温加速老化的方法,在210℃下对制备的硅橡胶基阻燃输电绝缘子样品进行不同时间的热老化试验,并使用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、接触角测试仪对样品性能进行测量表征.结果表明:随着老化时间的延长,样品中含有的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂颗粒不断分解,在样品表面形成大量孔洞,氨基和羟基官能团的红外吸收峰强度不断减小;使用不同溶液测得的接触角都呈下降趋势,其中盐溶液与酸液对疏水性的侵蚀更加严重;利用Hallberg-Peck模型与接触角推算出水条件下硅橡胶绝缘子的寿命为16.6年,酸雨条件下硅橡胶绝缘子的寿命为10.4年,海水条件下硅橡胶绝缘子的寿命为10.2年.     

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。     

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。     

大型高压电机定子线圈绝缘电、热老化寿命的研究

前言水轮发电机的运行经验表明。线圈绝缘的电离老化是决定其寿命的主要因素。对大型高压发电机选定交流耐电压试验作为预计电机绝缘的运行寿命,视为一重要的试验方法,考虑到运行中的热特性,就构成了电、热老化试验。电、热老化试验可以鉴定:(1)绝缘结构抗电离的程度(相同材料不同结构对比);(2)材料的抗电离能力(相同材料,相同结构对比);(3)通常对比相同结构,不同绝缘体系的线圈绝缘的寿命。本试验方法作为对比而言是有意义的。