劣化硅橡胶复合套管修复及效果分析

在电场、放电、机械应力、酸雨以及强紫外线等因素综合作用下,硅橡胶复合套管运行一定年限后易出现表面开裂、粉化、伞裙脆化、憎水性丧失等劣化现象,导致电气绝缘性能下降。利用硅橡胶修补胶(FB-XBI)和防爆破飞溅涂料(FB-PRTV),对劣化的硅橡胶复合套管表面进行修复,使其电气绝缘性能得到恢复。各项试验结果表明,修复后的硅橡胶复合套管不会影响套管原有性能,憎水性和绝缘性能等指标均符合标准要求。     

硅橡胶套管绝缘能力提升研究

为提高硅橡胶套管的绝缘能力,对放电硅橡胶套管进行仿真计算,研究了接地屏蔽对硅橡胶套管中心导体、伞群表面电场的影响,并从接地屏蔽尺寸及形状等方面对硅橡胶套管接地屏蔽进行了优化改进,改进后的硅橡胶套管中心导体表面电场裕度明显提升.对改进后的硅橡胶套管进行绝缘试验验证,绝缘性能满足了使用要求.     

硅橡胶穿墙套管局部放电试验研究

通过技术手段对硅橡胶穿墙套管所有产生的外部放电特性进行试验分析,并自主设计、研发硅橡胶穿墙套管局部放电试验成套均压装置,大大减少金属悬浮放电、电晕放电、电磁波、噪音等干扰,使整个局部放电测量背景控制在2 pC以下,提高了高压电气设备安全性,为硅橡胶穿墙套管局部放电试验提供一定参考。     

硅橡胶表面分离水珠的局部放电对表面特性的影响

通过对硅橡胶表面存在分离水珠时的局部放电的测量和数据处理，得到了水珠局部放电相位谱图；并采用傅立叶变换红外光谱分析仪(FTIR)分析了局部放电引起的硅橡胶表面结构的变化。水珠间的放电过程中产生的热量和臭氧使硅橡胶表面发生裂解、氧化、交联、水解和缩合等反应，在其表面生产亲水性的硅醇、破坏甲基的对称结构和增加含氧量，这些导致了憎水性能的下降。     

硅橡胶复合套管用PRTV修复后表面放电对其憎水性及电性能的影响研究

长期挂网运行的复合绝缘套管往往不可避免地发生老化及机械破损,大大降低了绝缘子绝缘性能,现某些电力部门用PRTV持久性防污闪涂料(permanent room temperature vulcanized,PRTV)修复已经出现粉化、裂化等老化现象的复合绝缘外套,并对其修复后的电气性能做了一些试验,但对于复合绝缘外套修复后其表面发生拉弧放电鲜有报道。文中将PRTV涂料涂覆于实验室模拟的破损老化高温硫化硅橡胶表面(HTV)上,并使用指型电极做沿面干闪放电试验,通过对比放电前后硅橡胶材料的电气性能,研究表面放电对PRTV涂层憎水性的影响。结果表明:放电前后PRTV涂层憎水性明显下降,说明表面放电破坏了PRTV涂层中的化学键。同时,使用三电极测量系统对有无PRTV涂层和有无放电的试品进行测量,试验结果表明,PRTV涂层破坏了高温硫化硅橡胶基材的体积电阻率随温度变化曲线lnρv-1/T的线性规律,并且表面放电使得体积电阻率随温度变化曲线lnρv-1/T的线性关系更无规律可言。     

高压断路器套管增爬裙的应用及电性能分析

正户外高压断路器套管易受到工业污秽、自然界盐碱及粉尘等的污染,当这些污染物被湿润时,易形成套管表面泄漏电流通道,导致污秽闪络放电,造成安全隐患。在瓷套管外加装增爬裙是目前经济且常用的改造方案。空气间隙和绝缘材料构成了高压断路器套管的外绝缘。但运行中,户外设备的套管常常受到粉尘、工业污秽以及鸟粪等的污染。干燥情况下,套管绝缘件表面污秽物的电阻较大,但在细雨、雪以及露水等气候情况下,污秽物被湿润,此时其表面电导和泄漏电流剧增,致使套管绝缘件的闪络电压明显降低,甚至会发生工作电压下污秽放电的事故。     

220kV交联电缆干式GIS终端界面应力的设计与验证

带有弹簧压力系统的电缆附件,如果界面接触应力不足,则易出现放电现象;如果界面接触应力太大则可能导致电缆绝缘缩径.笔者通过电气性能试验确定了220 kV交联电缆干式GIS终端应用硅橡胶应力锥时所需的弹簧压力.通过冷态、热态试验验证了所设计弹簧系统的可靠性.最后应用ANSYS软件计算了在弹簧压力和过盈装配共同作用下的GIS...     

高压直流复合绝缘子5000 h人工加速老化试验

选取不同配方、不同工艺、不同伞形的多种复合绝缘子,在国内首次参照标准IEC61109的老化程序进行了直流5000h人工加速老化试验。直流5000h人工加速老化试验包含直流电应力、日照、高温、高湿度、重污秽等诸多因素对复合绝缘子老化性能的影响。结果表明直流5000h人工加速老化试验可以再现硅橡胶表面憎水性不断丧失与恢复的情况、不同伞型绝缘子的积污特点和表面放电路径的差异;提出了表面放电是复合绝缘子积污和憎水性丧失的主要因素,温度和光照对硅橡胶的憎水性迁移和恢复特性有较大影响。硅橡胶复合绝缘子表面的憎水性在整个5000 h综合老化试验中呈动态变化,在不同的老化因素作用下呈现出不同的憎水性。     

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。     

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。     

Silicone rubber dielectrics modified by inorganic fillers for outdoor high voltage insulation applications

The paper discusses the mechanisms by which inorganic fillers in silicone rubber dielectrics enhance the properties of thermal conductivity, relative permittivity, and electrical conductivity making them useful in outdoor high voltage insulation applications. The addition of alumina trihydrate or silica fillers to silicone elastomers, forming binary composites with enhanced thermal conductivity, is discussed in relation to filler type, particle size, shape, and concentration, and its use as a housing material for non-ceramic insulators to minimize material erosion at dry band arcing sites by lowering hot spot temperature. Also discussed is the enhanced relative permittivity of silicone dielectrics that is obtained through the addition of barium titanate powder which can be further increased with the addition of aluminium powder forming a tertiary composite, resulting in a significant grading of the surface electric field when applied as a housing material to high voltage bushings. Controlled electrical conductivity of silicone dielectrics is discussed through the use of antimony-doped tin oxide filler binary composites and when applied as a housing material to outdoor bushings, the pollution performance is greatly enhanced.     

Flashover mechanism of silicone rubber insulators used for outdoorinsulation-I

Experimental results show that the contamination performance of silicone rubber composite insulators is better than porcelain insulators. This is attributed to the hydrophobicity of the silicone rubber. This suggests that the flashover mechanism of these insulators is different. This paper experimentally investigates contamination build-up, diffusion of low molecular weight (LMW) polymer chains, surface wetting, electrical field caused interaction between droplets, generation of conductive regions and filaments, field intensification caused spot discharge and the ultimate flashover of silicone rubber along wetted filaments. The studies resulted in a new flashover mechanism, which provides a better understanding of the superior performance of silicone rubber outdoor insulators. The results will be useful for the development of improved laboratory test procedures and to evaluate composite insulators' performance in contaminated conditions. The part of the paper describes an overview of the flashover mechanism and the diffusion of LMW polymer chains and wetting of the silicone rubber surface in detail     

高海拔地区硅橡胶合成绝缘子电晕老化特征分析

模拟高海拔低气压环境,采用多针-板电极放电模型产生电晕电场,分别对硅橡胶合成绝缘子试样进行老化处理,通过静态接触角法测量表面憎水性的变化,分析低气压环境对合成绝缘子电晕老化的影响,得出合成绝缘子的电晕老化速度随着气压的降低而加快等3个试验分析结果。     

青藏工程直流复合绝缘子用硅橡胶耐紫外老化研究

青藏交直流联网工程位于高海拔、强紫外线的青藏高原地区,恶劣的自然环境对复合绝缘子有着更高的技术要求.针对该地区紫外辐射强度高的特点,从配方优化角度对复合绝缘子用硅橡胶进行了改进,并对改进前后的硅橡胶材料进行了2000 h紫外老化对比实验.结果表明配方优化后的硅橡胶材料在拉伸强度、拉断伸长率、体积电阻率和憎水性等机械电气性能方面均有显著提高,能够满足青藏工程的使用要求.同时根据实验结果分析了硅橡胶材料的紫外老化机理和老化时间趋势,发现紫外线是通过切断硅橡胶的侧链并发生交联反应来加速老化,而对硅橡胶主链几乎无影响.此外,在紫外老化初期硅橡胶性能下降较快,但经一段时间后变化趋于平缓.     

高聚物复合绝缘子紫外老化性能研究

传统高温硫化（HTV）硅橡胶复合绝缘子以其优异的憎水性和憎水迁移性,广泛应用于国内外输电线路上。但随着特高压工程的开展,越来越多的输电线路需要跨越强紫外辐射、强风沙以及鸟啄频发地区,而在这类气候恶劣地区极易造成传统HTV硅橡胶绝缘子外绝缘性能的下降以及材料的损伤。针对这一情况,采用耐紫外线、耐气候性能强,机械性能稳定的高聚物复合绝缘子与传统HTV硅橡胶绝缘子在紫外老化性能方面进行对比,旨在研究高聚物复合绝缘子在西北高原强紫外辐射地区的老化特性。研究结果表明：在短波紫外光（UVC）持续照射下,环氧材料的拉伸强度和硬度均远高于硅橡胶,具有更好的韧性,已达到防鸟啄和耐踩踏的目的,但憎水性相比较于硅橡胶材料仍略有不及,但仍满足户外运行要求。     

Contamination performances of silicone rubber insulator subjectedto acid rain

Acid rain causes one of the more severe environmental contaminants, and there is an increasing interest in the degradation of outdoor polymer insulating materials in severe pollution conditions such as acid rain. The performance of high temperature vulcanizing (HTV) silicon rubber insulators in accelerated aging of artificial acid rain is investigated by the salt fog method. Experimental results and theoretical analysis show that acid rain exerts a large erosion effect on the silicone rubber insulator. The inorganic filler alumina trihydrate (ATH) in the silicone rubber easily dissolves in acid rain, and the increasing discharge heat from dry band arcing due to acid rain can further cause the loss of ATH. The hydrophobic groups of hydrocarbon branch (ie. methyl in silicone rubber), are also degraded in acid rain. Therefore, the surface of aged insulators becomes rough, they become less hydrophobic, and the surface discharge current increases. However, in a subsequent dry environment, the low molecular weight (LMW) polymer silicone liquid or oil in the bulk of the insulator diffuses and migrates to the surface to provide a hydrophobic layer so that the degraded surface of silicone rubber insulator is compensated, and the contamination performance is restored to some extent. Such recovery of contamination indicates why silicone rubber insulators can be used for long times under severe environmental stress     

Flashover mechanism of silicone rubber insulators used for outdoorinsulation-II

Flashover mechanisms of silicone rubber used for outdoor insulation is presented and experimentally proven. A hydrophobic surface of silicone rubber wets and accumulates contaminants differently compared to conventional porcelain and glass insulators. This suggests that the flashover mechanism of silicone rubber insulators is different than porcelain and glass. This part of the paper experimentally investigates ohmic heating, electrical field caused interaction between water droplets, generation of conductive regions and filaments, field intensification caused spot discharges and the ultimate flashover of silicone rubber along wetted filaments. These studies have resulted in a new flashover mechanism which provides a better understanding of silicone rubber outdoor insulators and their excellent contamination performance. These results will be used for the development of a better laboratory test procedure to evaluate composite insulators' performance in contaminated conditions     

带电清洗剂对绝缘子用硅橡胶的溶胀效应及其影响研究

复合支柱绝缘绝缘子由于具有优异的防污性能,在直流换流站得到了广泛应用,但其在空间电荷和静电效应下积污严重而存在大面积污闪风险。为了评估复合支柱绝缘子带电绝缘清洗的可行性,对硅橡胶在新型绝缘清洗下的溶胀特性及其对硅橡胶的电气性能、力学性能以及憎水性的影响开展了试验分析。研究结果表明:硅橡胶溶胀随着溶胀时间的增加溶胀指数和直径增长率持续增大,浸泡时间20 min时圆形硅橡胶试样的直径增长率为4.7%、溶胀指数为6.8%。硅橡胶的复介电常数、复电容、介质损耗因素随着频率、溶胀指数增大而减小;在10-2~103Hz频域范围内硅橡胶溶胀不会造成介电性能下降。硅橡胶溶胀对憎水性和憎水迁移性无明显影响,干燥洁净硅橡胶溶胀前后接触角θ平均值在92°~98°范围内浮动,人工积污并经过憎水迁移后θ平均值在119°~128°范围内浮动。硅橡胶在发生溶胀后其力学性能小幅度下降,溶胀20 min的其断裂拉伸强度下降2%。试验结果表明硅橡胶在清洗剂中溶胀度受浸润时间影响较大,溶胀效应对憎水性、电气和力学性能影响较小,可通过采用易挥发配方或强对流措施控制清洗剂残留对硅橡胶的影响。     

复合绝缘子伞套老化状态模糊综合评估

针对硅橡胶复合绝缘子长期在户外运行时出现的老化问题,提出一种基于模糊综合评价的绝缘子状态评估方法。从硅橡胶复合绝缘子伞套材料角度出发,建立机械性能指标、憎水性指标、电气性能指标等4个一级指标,以及所属的12个二级指标。通过构建评价指标的隶属度函数来获得各指标的隶属度,结合改进层次分析法和熵权法的组合赋权法,对各指标进行赋权,最后根据线性加权法求取复合绝缘子的等级状态。实例证明该模型能准确高效地判断出复合绝缘子的状态,为复合绝缘子的状态检修提供依据。     

纳米TiO2对RTV硅橡胶涂膜导电的影响

为了解纳米二氧化钛(TiO2)对室温硫化(RTV)硅橡胶涂膜半导体导电行为影响的规律,采用电位-电容法结合Mott-Schottky分析技术研究了在硫酸钠的质量分数w(Na2SO4)=5%的硫酸钠溶液中纳米二氧化钛对RTV硅橡胶涂膜的导电行为的影响。研究发现,添加纳米二氧化钛粉体后,RTV硅橡胶涂膜的空间电荷层电容Csc减小,该涂膜的空间电荷层厚度增加。随着浸泡时间的延长,涂膜的空间电荷层电容Csc逐渐增加,表明涂膜的空间电荷层厚度随浸泡时间延长而有逐渐减小的趋势。添加纳米二氧化钛粉体,可促进RTV硅橡胶涂膜的导电行为由n型半导体导电特征转变为p型半导体导电特征,当所添加的纳米二氧化钛的质量分数w(TiO2)=2%时,RTV硅橡胶涂膜转变为绝缘态。