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。     

交流电晕对复合绝缘子硅橡胶伞裙憎水性的影响研究

随着复合绝缘子在电力系统的广泛应用,电晕放电对其长期运行性能的影响是一个值得关注的问题。通过构建针-板电极系统,以清洁硅橡胶试片、人工染污硅橡胶试片、运行绝缘子伞裙试样为对象,系统地研究了在强烈交流电晕作用下硅橡胶伞裙材料的憎水性丧失和恢复过程。研究结果表明:在交流电晕持续作用下,硅橡胶材料的憎水性会逐步丧失,而人工染污和自然积污状态下的硅橡胶憎水性丧失进程相对缓慢,且稳定后的静态接触角也较高,适量的污秽层有利于复合绝缘子硅橡胶伞裙抵御电晕老化。在电晕作用后,由于硅橡胶材料内憎水性小分子硅氧烷的迁移作用,无论是清洁还是积污状态,表面憎水性均能在短时间内恢复到接近初始状态。     

交流电晕对硅橡胶材料憎水性的影响

采用针-板电极研究交流电晕对硅橡胶材料憎水性的影响。研究发现作用电压、表面污秽状态、相对湿度等因素都会影响电晕条件下的硅橡胶材料憎水性丧失和恢复特性。交流电晕使清洁试片憎水性丧失迅速，但憎水性恢复缓慢，一般憎水性恢复需要10h以上；而染污试片憎水性丧失相对较慢，憎水性恢复较快，一般憎水性丧失需要6h以上。研究证实，IEC62217中的复合绝缘子多因素试验对硅橡胶材料憎水性丧失和恢复的过程考虑不够充分，需要进一步研究改进。     

高海拔地区电晕放电对染污复合绝缘子表面憎水性的影响

复合绝缘子在实际运行中面临各种严酷环境,在高海拔地区空气稀薄,一旦发生电晕放电,带电粒子将对复合绝缘子表面状态产生严重的不良影响,破坏其表面状态,使其表面憎水性下降,丧失优异的防污闪性能。利用不同压强的气体环境模拟不同的海拔进行了不同海拔下交、直流电晕放电对不同染污程度复合绝缘子的影响实验,获取了气压、电压、放电形式等因素对复合绝缘子表面憎水性及憎水性恢复特性的影响规律;并讨论了交流电压作用下,表面污秽对复合绝缘子憎水性及憎水性恢复特性的影响。结果表明:交、直流电晕放电产生的高能粒子造成复合绝缘子表面憎水性不同程度降低,随气压降低或外施电压升高,电晕放电对复合绝缘子表面状态造成的影响程度加深;交流电晕对复合绝缘子表面憎水性的破坏程度远大于正、负极性直流电晕;干燥条件下,表面轻度污秽在一定程度上减弱电晕放电对复合绝缘子表面憎水性的破坏效果。     

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。     

交直流电晕对高温硫化硅橡胶性能的影响

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。     

硅橡胶合成绝缘子外绝缘老化性能研究

高温硫化(HTV)硅橡胶因其强憎水性、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,HTV硅橡胶更易受电晕、紫外辐射等因素的影响而老化。文章介绍了通过针-板电极系统模拟现实中的尖端电晕放电,用氙灯辐照对HTV硅橡胶进行紫外加速老化的研究过程。试验结果表明:电晕放电不同时间后硅橡胶表面的憎水性丧失是一个渐进的过程,而氙灯辐照对HTV硅橡胶表面憎水性影响不大,纯电场作用对硅橡胶表面的憎水性影响甚微;然而氙灯辐射后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。     

交流电晕对超疏水及普通硅橡胶憎水性的影响

复合绝缘子优异的防污闪性能主要得益于硅橡胶材料表面的憎水性及其迁移特性。在近几年有关表面和界面的研究中,超疏水材料以其优异的超级憎水性和自清洁特性引起了电力行业研究人员广泛的关注。静态接触角大于150°,滚动角小于10°的材料表面被称之为超疏水表面。以往的研究表明,电晕放电是造成硅橡胶表面憎水性下降乃至丧失的主要因素之一。文中以自制的2种超疏水表面硅橡胶和1种普通表面硅橡胶为研究对象,开展了交流电晕对其憎水性及憎水恢复特性的影响研究。考虑到电晕后硅橡胶表面的滚动角会大于90°,文中用接触角滞后取代滚动角表征表面的自清洁能力。试验结果表明:普通硅橡胶表面的静态接触角和接触角滞后分别是113.2°和11.7°,而模板法制备的2种具有微观表面结构的硅橡胶的静态接触角均大于150°,接触角滞后均小于3°,具有良好的超疏水特性及自清洁特性;在电晕处理硅橡胶表面后及电晕后恢复的过程中,普通表面硅橡胶的憎水性及自清洁特性都明显不如超疏水表面硅橡胶;而对于两种超疏水表面,封闭式结构μc表面的憎水性及其恢复特性要优于开放式结构μ_o表面。     

基于动态接触角的硅橡胶憎水性表征方法的研究

当硅橡胶受到侵蚀和染污时,由于表面变得粗糙和溶质沉淀,导致接触角测量存在滞后效应,为了更合理表征硅橡胶的憎水性,将动态接触角方法用于硅橡胶憎水性的表征。该方法对材料表面通过注水/抽水的方式获得前进角/后退角。对洁净、浸泡、电晕和表面染污后的室温硫化硅橡胶涂层样本分别使用静态接触角方法、动态接触角方法进行测量。结果发现,浸泡、染污、电晕后的样本两种方法所得结果差别较大,静态接触角测量随机性较大且易受拍照时延的影响,对表面憎水性的表征能力不够,后退角能很好地表征材料的憎水性,后退角越小,则材料表面越容易被浸润。文中同时对浸泡、电晕、染污前后表面的粗糙度增加、溶质沉淀原因进行了分析,理论上解释了接触角测量的滞后效应。笔者的研究对硅橡胶及高分子材料的憎水性研究具有一定参考价值。     

复合绝缘子HTV硅橡胶材料老化特性的研究

针对在役复合绝缘子的老化问题,笔者分别对实验室电晕老化和现场自然老化的HTV硅橡胶材料的憎水性、泄漏电流、表面微观形貌以及化学成分等特性进行了对比研究。结果表明,电晕老化与现场老化造成材料特性变化的规律呈现一致性:电晕老化造成材料憎水性下降,且提高电晕老化强度(电压和时间)则导致憎水性恢复变慢,甚至不能完全恢复;现场老化材料的憎水性随年限不断下降,由HC1级(2年)降至HC5级(15年)。老化还造成样品的表面电阻率下降,引起表面泄漏电流增加;老化造成硅橡胶材料降解,表面缺陷增加,孔洞增加并加深,甚至产生裂纹,同时生成强极性基团等,从而引起硅橡胶机械及绝缘性能不断下降。     

邻近直流导线时交流电晕电流脉冲特性试验

本文搭建交直流并行线路电晕放电试验平台,研究邻近直流电压时交流单点电晕放电下的电晕电流脉冲特性。并对交流电晕电流脉冲的分布模式、重复频率以及波形等特征参数进行统计分析。试验结果表明,邻近的正极性直流电压会促进交流负半周电晕放电而抑制交流正半周电晕放电,邻近的负极性直流电压作用正好相反。直流电压对交流负半周电晕电流脉冲波形参数无明显影响,而正半周电晕电流脉冲的幅值会随负极性直流电压的增加有所升高。同时发现,随着交流电压幅值的升高,促使其正半周发生电晕放电所需要的负极性直流电压幅值也相应地升高,并基于电晕放电的发展过程中电离强度的计算提出种子电子的缺失是造成该现象的原因。最后,在电晕放电离子云模型基础上,提出脉冲序列发展的过程中电离区域电场强度恒定不变的假设,从而对邻近直流电压影响下的交流电晕电流脉冲波形参数特性给出了合理的解释。     

导线污秽对高压直流输电线路电晕特性的影响

高压直流架空线路导线表面附着的污秽物质会影响线路的电晕特性,而目前我国采用的线路电晕对环境影响的经验公式只考虑了导线表面场强和线路结构,为此利用1.6 m×1.6 m小电晕笼进行直流线路导线涂污实验,导线外径2.4 cm,使用3种成分的状态的干燥涂污。实验结果表明,在±500 kV高压直流线路表面场强附近,污秽物质使得离子电流和正极性导线可听噪声显著增加。导线电晕特性与污秽物质的成分密切相关,且有明显的极性效应。结合电晕图像和电晕脉冲测量数据,解释了涂污导线电晕特性变化的原因,并对下一阶段的研究工作予以展望。     

Evaluation methods on polymer materials for surface of outdoor insulators

Performance of nonceramic insulators is strongly related to hydrophobicity of the surface. Therefore, it is useful to evaluate the characteristics of the surface of organic insulating materials. To characterize the methods for the evaluation, some measurements were conducted on silicon rubber (SR), EPDM, PMMA and polyethylene (PE). The influence of irradiation with a mercury lamp was detected through measurements of contact angle, formation time of water film, and mass analysis of released gases under irradiation of electron beam. Measurement of the contact angle by using polar and nonpolar liquids revealed that silicon rubber (SR) was the most resistant against UV radiation. SR also showed recovery of hydrophobicity after UV irradiation. Measurement of the current flowing across the surface of materials exposed to artificial fog showed good agreement to the measurement of contact angle. Infrared absorption spectroscopic analysis enabled the intensity of oxidation of highly UV-deteriorated organic insulating materials to be detected. Radicals on the surface of specimens were specified from the result of mass analysis of released gases. From these results, the nature of deterioration of organic insulating materials irradiated by UV is discussed.     

气压湿度对负直流电晕特性影响的研究

为得到负直流电晕特性随着气压湿度的变化规律,建立了考虑气压湿度影响的负直流电晕起始电压的物理模型,利用模拟电荷法和计算表面光电子数目的方法求解了负直流电晕起始电压。在人工气候罐中,利用棒–板电极,测量了不同气压湿度下的负直流电晕起始电压和电晕电流。计算和试验结果表明:电晕起始电压随气压下降、湿度升高而减小,主要原因分别是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大和高场强区域内碰撞电离能力的增强。当直流电压和电晕起始电压的比值一定时,电晕电流随气压下降、湿度升高而减小;当直流电压一定时,电晕电流随气压降低而增大,随湿度升高而减小。电晕电流和直流电压、电晕起始电压关系式中的系数C随湿度增大的不同变化趋势和正负离子与水分子结合状态的差异有关。     

直流负极性下雨滴对导线电晕特性的影响

高压直流输电线路电晕会带来严重的电磁环境问题.导线电晕已经成为影响特高压直流输电线路结构和建设费用的决定性因素.随中国电网的不断发展,特高压直流输电线路电晕问题开始受到人们的关注.在降雨过程中,导线表面会形成大量的雨滴,雨滴的存在严重影响导线的电晕特性.为了研究大气条件对直流输电线路电晕特性的影响,笔者利用电晕笼,研究...     

交直流复合电压下棒-板电极起晕电压实验分析

为了获得复合电压作用下电极的起晕特性,在室内搭建了复合电压下无锈棒-板电极起晕特性实验平台,采用串联的复合加压方式,即一个电极上施加直流电压,另一个电极上施加交流电压,以紫外光子计数的突变作为电晕起始判据,获得了直流和交流复合电压下的电极起晕特性。同时对比了不同直流电压极性、电极加压方式和不同复合电压升压方式下电极起晕电压的特点,探究复合电压下棒电极半径和棒板间隙对电极起晕电压的影响。实验结果表明:在相同的大气条件及电极布置下,由于空间电荷影响,棒电极正直流、板电极交流加压方式下的起晕电压比棒电极交流、板电极正直流加压方式下的起晕电压高;在棒-板气隙间距0~5cm范围内,定直变交复合升压方式下,交直流分量有效值叠加后的起晕电压随着直流分量的增加而升高,定交变直方式下,该值随着交流分量的增加而下降,且交直流分量间互为线性关系。本文的研究成果可以为进一步研究复合电压作用下电极的电晕机理及起晕电压的准确预测奠定坚实基础。     

丧失憎水性的直流复合绝缘子耐污特性

通过人工污秽试验研究了丧失憎水性的复合绝缘子在直流电压下的污秽闪络特性,给出了两种憎水性状态下的复合绝缘子污闪电压,在憎水性完全丧失状态下时不同表面污秽度下的复合绝缘子50%闪络电压,文中还分析了表面污秽不均匀分布对污闪电压的影响。试验结果表明即使复合绝缘子完全丧失憎水性,其污闪电压较相同长度的瓷或玻璃绝缘子串高20%～50%。     

交直流同塔三回输电线路地面电场的预测分析

基于有限元和有限体积法的混合方法,合理地考虑了直流电晕放电和交流电晕放电之间的相互影响,解决了交直流同塔输电线路地面电场的分布计算问题。通过小尺寸模型的实验了验证计算方法的有效性。针对一回800kV直流输电线路和两回500 kV交流输电线路同塔架设的实际情况,计算了不同运行方式下的地面电场的直流分量、交流分量和离子流密度的分布情况。计算结果表明,由于交流输电线路的电晕放电,地面电场直流分量和离子流密度会有所降低。同时,地面交、直流电场均随线路高度的升高而降低,但是工频电场的变化程度比直流电场要大。