挂网运行复合绝缘子伞裙性能研究

针对复合绝缘子在各种环境因素和运行应力的作用下,其外绝缘材料高温硫化硅橡胶会随着运行时间的增加出现老化的问题,对4支运行后的复合绝缘子和1支新绝缘子的伞裙材料进行了硬度、憎水性、体积电阻率、表面电阻率和电气强度的测量,以及热重分析(thermogravimetric analysis,TGA)和扫描电子显微镜(scanning electon microscope,SEM)检测。试验结果表明,复合绝缘子在长期运行后,其伞裙硬度增加,憎水性和电气强度有所减弱,表面的有机聚合物含量变少,无机残留物的含量相对增加,硅橡胶在氮气气氛中的热稳定性高于空气气氛中的热稳定性,SEM结果显示,运行10年后伞裙表面孔洞直径多小于5μm,而运行15年以上者则出现大于10μm的孔洞。     

HTV硅橡胶复合绝缘子伞裙的热老化特性分析

高温硫化（HTV）硅橡胶复合绝缘子作为架空输电线路的重要组成部分,其在长时间的户外运行中出现的异常发热状态会加剧伞裙的老化,严重时会威胁到输电线路的安全运行。通过对HTV硅橡胶复合绝缘伞裙样品进行480 h的人工热空气老化试验,对样品进行邵氏硬度、水接触角、红外光谱、微观形貌及沿面闪络电压等多项性能参数的测量,分析伞裙样品的热老化特性。研究结果表明,长时间的热老化作用,会加剧伞裙的硬化,降低材料的憎水性。随着热老化时间增加,伞裙样品的老化程度增加,沿面闪络电压先增加后减小。     

硅橡胶复合绝缘子伞裙护套的老化及其判据研究

介绍了我国交流复合绝缘子运行情况,分析了绝缘子的老化问题和事故原因,对现场取下的试品进行了憎水性和硬度的测量以及老化性能的评估。认为目前复合绝缘子损坏的主要原因是早期设计、制作工艺和材料配方不成熟,真正由于硅橡胶伞裙护套老化造成的事故还不多见。大部分复合绝缘子运行10年及以上仍具有良好的憎水性,硅橡胶表面憎水性的下降和硬度的增加与运行时间并无明显关联。硅橡胶的老化是一个漫长的过程,即使出现中期老化特征,仍在一段较长时间内可以保障复合绝缘子的安全运行。认为硅橡胶的老化不应成为复合绝缘子推广使用的障碍。     

硅橡胶绝缘子粉化层憎水性变化的研究

硅橡胶绝缘子运行后会逐渐老化,伞裙表面出现粉化层。为研究粉化层对硅橡胶绝缘子表面憎水性的影响,通过红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)等手段对现场取回的硅橡胶绝缘子进行研究,测试硅橡胶绝缘子粉化层的微观结构和化学成分,进一步分析粉化层表面憎水性变化的原因。结果表明:绝缘子粉化层表面憎水性良好,但去掉粉化层后绝缘子表面憎水性明显下降。通过IR和SEM发现绝缘子的粉化层表面老化降解程度严重,硅橡胶材料主链上的分子键断裂,粉化层物质颗粒之间结构疏松,分子间相互作用力小,观察其微观形貌发现大量孔隙。因此水分不易附着在绝缘子伞裙表面,使运行老化后硅橡胶绝缘子表面仍具有良好的憎水性。     

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。     

不同运行条件下复合绝缘子伞裙老化特性研究

为准确评价不同运行条件下复合绝缘子伞裙老化特性,评估其运行性能,分别对运行年限不同、所处地区污秽等级不同、运行环境不同的复合绝缘子进行憎水性检测和傅里叶红外光谱分析,并通过热重分析进行验证。对比不同条件下复合绝缘子伞裙的红外光谱(特征官能团吸收峰)和热重曲线差别,明确了运行年限相对较长、处于重度工业污秽地区或大风沙尘地区的复合绝缘子老化程度较高,并据此给出了复合绝缘子的运维建议。     

基于TSC测试的硅橡胶复合绝缘子伞裙材料老化特性研究

为利用热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)测试手段对复合绝缘子老化特性进行评估,以现场运行复合绝缘子为研究对象,进行了TSC测试及憎水性等级喷水分级测试。初步探寻了伞裙位置、运行年限及环境污秽等级等因素对现场运行复合绝缘子伞裙材料TSC特性的影响规律。结果表明,绝缘子串上场强分布较高的位置、有较长运行年限及重污区的绝缘子,其伞裙材料的TSC曲线峰值较大,相应的陷阱电荷量也较大。对2种评估复合绝缘子伞裙材料老化的测试手段进行了对比分析,可知TSC测试结果能更加明显地区分复合绝缘子伞裙材料老化程度的不同,对于老化性能的评估更具优越性。     

沿海地区复合绝缘子粉化特性研究

复合绝缘子长期在户外运行过程中会逐渐老化,表面的硅橡胶材料会出现粉化现象影响输电线路稳定运行。为系统研究粉化后绝缘子的材料特性、微观特性以及电气特性,对粉化复合绝缘子硬度、憎水性及憎水迁移性、微观形貌以及泄漏电流进行实验研究。结果表明,粉化后的复合绝缘子表面硬度略有增加,复合绝缘子表面硬度总体趋势由高压段到低压段逐渐降低,复合绝缘子表面在同一电压段位处的护套硬度高于伞裙硬度。复合绝缘子发生粉化后憎水性和憎水迁移性均变差。复合绝缘子粉化后表面孔隙增大增多,表面粗糙度增加,附着有大量颗粒等现象。通过污耐压法研究复合绝缘子电气特性,研究发现,粉化层厚度与泄露电流无明显相关关系,尽管发生粉化,复合绝缘子电气性能依然满足运行条件。研究成果可为沿海地区粉化后复合绝缘子性能提供参考依据,对电力系统稳定运行具有一定的工程意义。     

绿藻对交流复合绝缘子伞裙表面形貌及憎水性的影响机理

藻类在绝缘子上附生引起国内外专家学者越来越广泛的关注,藻类作为一种特殊的生物污秽对复合绝缘子性能的影响尚不明确。本文以广东地区伞裙附生绿藻的500kV交流复合绝缘子为样品,分析了绿藻在复合绝缘子上的分布规律。通过静态接触角、EPMA电子探针和扫描电镜测试,研究了绿藻对硅橡胶伞裙表面形貌及憎水性的影响机理。结果表明,绿藻生物层对憎水性小分子迁移的阻碍作用导致绿藻附生的伞裙区域憎水性完全丧失。绿藻细胞的粘附行为与硅橡胶自然老化协同作用使伞裙表面形成特殊的鳞片状结构。绿藻附着层可延缓伞裙表面裂缝和凹陷往纵深发展。     

自然老化硅橡胶材料表面憎水性及耐受特性的研究

研究硅橡胶材料的老化特性对于复合绝缘子的设计、选型及维护具有重要意义。以经过现场投样、自然老化后的复合绝缘子伞裙压片为研究对象,详细研究了硅橡胶材料自然老化前后在憎水性迁移特性、憎水性丧失特性、憎水性恢复特性上出现的差异,另外对材料受酸碱侵蚀后表面维持憎水性的能力也进行了研究。结果表明,老化对于材料憎水性能的影响较明显,上下表面由于存在日照、雨淋、积污和冲刷等因素的差异,老化程度不同,上表面的憎水性能表现的更差一些。     

复合绝缘子粉化伞裙的微观结构与憎水性的关联研究

为研究粉化硅橡胶伞裙的憎水性与其微观结构的关系,针对现场取回的3支粉化的110kV复合绝缘子,通过红外光谱、扫描电镜、能谱分析等方法开展研究。首先,利用静态接触角和喷水分级法测试样本的憎水性,粉化层表面的憎水性相比新样本略有下降,去掉表面的粉化层后,其憎水性明显下降。然后,通过红外光谱测试发现样本的主链和侧链基团(Si-O和Si-CH_3)发生了断裂,侧链甲基含量减少;扫描电镜发现去粉化层后硅橡胶表面存在大量微孔和裂纹,因而导致去粉化层后的硅橡胶伞裙表面憎水性明显降低。最后,通过能谱分析发现,粉化层中的硅含量明显高于去粉化层后硅橡胶表面和材料内部值,同时粉化层表面的粗糙度增加,说明粗糙度和硅氧烷小分子的迁移同时导致粉化层表面的憎水性优于去掉粉化层后的表面。研究结果表明,粉化与硅橡胶伞裙的憎水性关联密切,但仍需深入研究粉化复合绝缘子的运行可靠性和使用寿命。     

基于FTIR的110kV复合绝缘子硅橡胶伞裙老化性能分析

为研究110k V运行复合绝缘子硅橡胶伞裙的老化状态,采用傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometer,FTIR)技术对来自同一厂家运行于3个不同地区的9支110k V复合绝缘子硅橡胶伞裙典型基团变化情况进行了研究。对比了不同部位、污区及运行年限硅橡胶伞裙中Si-O-Si主链及Si-CH3侧链反射率差异,结果显示导线侧伞裙、重污秽地区运行伞裙及运行年限较长伞裙的红外反射率较小,表明强电场、重污环境及长运行年限复合绝缘子硅橡胶伞裙老化较严重,硅橡胶伞裙老化状况随运行年限表现出缓慢增长-急剧增加-缓慢变化的趋势;同时运行年限对硅橡胶伞裙老化的作用相对最强,电场强度作用次之,而运行环境作用相对较弱,结合硅橡胶伞裙表面SEM测试结果对硅橡胶伞裙的老化差异进行了理论分析。     

蒙西电网220 k V在运复合绝缘子材料老化性能研究分析

抽取3支运行年限超过15年的在运复合绝缘子,利用宏观形貌观察、微观形貌观察、憎水性测试、能谱检测、带护套染色渗透试验、傅里叶红外光谱检测、邵氏硬度测试、拉伸试验等方法,对其材料老化性能进行了综合性分析评估。结果表明,3支样品不同部位伞裙的憎水性能仍良好,其中1号样品憎水性能相对较弱。化学成分和傅里叶红外光谱的检测结果表明,相比于1号样品,2号和3号样品伞裙表面的C、Si元素含量及典型官能团峰值均显著减小,表明较高污秽等级区域内运行的复合绝缘子更易于发生老化。并且,较高污秽等级区域内运行的复合绝缘子伞裙表面粗糙度较大,而表面粗糙度对复合绝缘子伞裙憎水性能的测试结果产生的影响较大,建议憎水性测量参数中增加表面粗糙度。此外,抽检样品的芯棒内部未见贯穿性缺陷,且各项力学性能指标均符合标准要求。     

不同服役年限下动车组绝缘子表面憎水特性研究

选取不同运行年限的动车组车顶绝缘子为研究对象,分别对其进行憎水性分析(接触角法)、傅里叶红外分析和扫描电镜分析。结果表明:随着服役时间的增加,绝缘子的憎水性下降迅速,但下降趋势逐年减缓,顶部伞裙的憎水性普遍低于中部伞裙与底部伞裙,这与FTIR分析的绝缘子中Si-CH3含量变化趋势吻合。随着服役年限的增加,绝缘子表面形貌变化明显,服役6年的动车组绝缘子已与110 kV输电网中服役15～19年的绝缘子微观形貌相似,这是动车组绝缘子憎水性老化速度快于输电网绝缘子的重要原因之一。     

基于激光诱导击穿光谱的复合绝缘子老化诊断方法初探

以现场运行后的复合绝缘子为实验样品,初步探究了用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术进行复合绝缘子老化程度检测的可行性。首先测试复合绝缘子伞裙表面和芯层的Si元素和Al元素含量,然后计算各元素含量浅深比,并对复合绝缘子进行憎水性、傅里叶红外光谱(FTIR)及硬度测试。结果表明:LIBS、憎水性、FTIR和硬度测试结果具有一致性,验证了LIBS技术用于分析复合绝缘子老化的可行性。通过元素含量浅深比可以很好地判断绝缘子的老化程度,浅深比数值越接近于1,老化程度越轻。     

现场复合绝缘子老化特征的研究

针对输电线路上复合绝缘子的老化问题,阐述了现场运行老化复合绝缘子电场仿真计算模型,分析了不同伞裙位置所承受的电场大小、表面憎水性和微观形貌,提出了复合绝缘子不同位置伞裙的老化特征规律。试验分析结果表明,复合绝缘子的憎水性与该处承受的电场强度、表面形貌结构有直接的关系,会随着场强的增大而减小。     

芯棒快速老化导致的500kV输电线路复合绝缘子芯棒断裂故障分析

为了分析一起运行12年的500 kV输电线路复合绝缘子断裂故障,对故障绝缘子和同塔非故障绝缘子进行试验分析,解剖检查整支绝缘子,开展伞裙憎水性分级、硬度试验和芯棒应力腐蚀、染料渗透试验、带护套水扩散试验,并对芯棒材料进行了显微形貌观察和微区成分分析.故障相绝缘子高压端护套穿孔开裂、芯棒材料严重老化,伞裙试验表明,虽然硅...     

基于FTIR的不同运行条件对复合绝缘子老化特性的影响研究

为研究现场运行复合绝缘子伞裙在不同条件下的老化状态,利用傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和硬度测试方法,分析同一厂家生产的运行于不同位置不同运行年限的多支复合绝缘子的老化特性,同时对不同电压等级的复合绝缘子进行电场分布仿真。硬度测试结果表明:处于高压端部的伞裙其上下表面的硬度都随着电压等级的提高而增加,而处于绝缘子中部的伞裙,其表面硬度则随着电压等级的升高而减小。同时发现,同一电压等级的复合绝缘子随着运行年限的增加,伞裙上下表面硬度逐渐增加。FTIR测试结果表明:对于伞裙上表面,Si-O-Si主键吸收峰随着运行年限的增加下降越严重,而下表面试样并未呈现出明确的规律性。硅橡胶复合绝缘子伞裙所处电场强度越高,FTIR红外光谱Si-O-Si和Si-CH3官能团对应特征峰下降程度就越大;对不同相别的复合绝缘子而言,B相伞裙各特征官能团对应的特征峰下降程度最小,说明B相较A、C两相老化最轻。     

现场运行复合绝缘子憎水性的研究

为及时发现长期运行复合绝缘子伞裙护套材料的憎水性下降,测试了现场运行复合绝缘子的憎水性迁移、丧失和恢复特性,并利用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)分析了伞裙材料表面成分。结果发现复合绝缘子所用生胶PDMS主链增长是其憎水性下降的原因之一。应做好复合绝缘子运行状态检测工作,以充分发挥其优异性能。     

±800kV直流耐张串复合绝缘子伞裙材料的老化特性

复合绝缘子因其优异的耐污闪性能和良好的技术经济性越来越多地应用于超/特高压直流输电线路。对4支±800 k V直流复合绝缘子的伞裙进行了运行特性试验研究,主要包括憎水性测试、伞裙材料测试、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)检测、傅里叶红外光谱分析(Fourier transform infrared spectroscopy analysis,FTIR)。研究结果表明:在特高压直流线路已经挂网运行5年的直流耐张串复合绝缘子的憎水性、伞裙材料性能存在不同程度的下降;电镜扫描与傅里叶红外光谱分析为评价复合绝缘子伞裙材料的老化程度提供了重要的参考。