电力外绝缘用硅橡胶清洗修复剂制备及性能研究

硅橡胶广泛应用于电力行业的复合绝缘子和防污闪涂料,然而长时间工况运行后,容易发生老化粉化、污秽沉积,降低了表面憎水性。电网中目前有上亿支硅橡胶绝缘子服役多年,研究能够清除表面污秽,修复硅橡胶老化层的新型清洗剂迫在眉睫。本文探究不同非离子表面活性剂含量和修复剂含量对清洗效率和憎水性的影响。实验表明非离子表面活性剂含量在3%时,洗净率最高达到95%。而修复剂含量为11%时,憎水性最好,其憎水迁移性最佳可以达到HC1级。通过扫描电镜分析,发现清洗后硅橡胶表面微孔和裂缝消失,表面平整,表明该清洗剂具有去除老化层和污秽,修复老化绝缘子的效果。这为继续研发硅橡胶清洗修复剂,延长绝缘子服役期限提供一定的理论和实践基础。     

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。     

干冰清洗变电站绝缘子试验

为改进变电站绝缘子带电清洗技术,得到安全高效、既可带电作业又不会出现污闪事故的变电站污秽绝缘子清洗方法,研究了一种利用绝缘介质干冰来清除绝缘子表面污秽物的方法。研究过程中建立了模拟试验平台,首先在干冰喷射距离、喷射角度、干冰流量、绝缘子表面污秽等不同参数下进行了清洗试验,分析了各参数对干冰清洗不同污秽及不同绝缘子效果的...     

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。     

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%。     

复合绝缘子表面憎水性和污秽对其湿闪电压的影响

提出一种染污复合绝缘子的湿闪络试验方法，给出不同憎水性和污秽条件下复合绝缘子的干、湿闪电压，并根据试验结果对其干、湿闪机理进行了分析。试验结果表明：复合绝缘子的湿闪电压随表面憎水性的减弱而降低，干闪电压与表面憎水性无关；表面存在污秽时，绝缘子的湿闪电压较清洁表面有明显下降；其表面憎水性的不同仍然影响着复合绝缘子的湿闪电压；在不同盐密条件下，涂污的复合绝缘子湿闪电压也随表面憎水性的减弱而降低；重污秽条件下其表面憎水性较差时的湿闪电压要比憎水性良好时下降11％。     

硅藻土特性对复合绝缘子人工污秽试验的影响

复合绝缘子的耐污闪性能主要受硅橡胶材料的憎水性和憎水迁移特性的影响,复合绝缘子人工污秽试验中,不溶污秽的特性对硅橡胶的憎水迁移性有很大的影响,因此在复合绝缘子人工污秽试验中选用合适的不溶污秽对试验结果的可对比性具有至关重要的意义。对6种不同硅藻土在高温硫化硅橡胶(HTV)和室温硫化硅橡胶(RTV)表面进行了憎水迁移性试验,研究了不同硅藻土特性对材料憎水迁移性的影响,并进行了不同污秽类型的电镜扫描和比(BET)表面积、孔隙度的研究。试验结果表明,不同的硅藻土对硅橡胶表面憎水性的迁移速度有很大的影响,且与其微观特性有着比较好的相关性。根据试验结果对人工污秽试验所用硅藻土的特征值进行了推荐。该文的研究结果可以作为分析硅橡胶材料憎水迁移特性的参考,同时也为复合绝缘子人工污秽试验的标准制定提供了一定的依据。     

复合绝缘子的5000h多因素试验及长期性能评价

随着特高压复合绝缘子的大规模应用和超高压复合绝缘子运行年限的不断增长,复合绝缘子的现场老化问题与长期性能评价方法成为亟待研究的问题。为此,根据对现场运行条件下硅橡胶复合绝缘子积污和憎水性变化过程的研究,在IEC多因素试验方法的基础上,加入了硅藻土污秽成分并调整了老化因素的时间安排,提出了复合绝缘子的"清华5 000h多因素试验方法"。在该试验方法下进行了5轮次的5 000h多因素老化试验后,成功模拟了复合绝缘子表面污秽积累过程和表面憎水性的丧失与恢复过程,重现了不同复合绝缘子憎水性下降、起痕与电蚀损、过流跳闸等现场老化失效模式。不同配方和配置的复合绝缘子的老化结果表明,硅橡胶复合绝缘子需要同时达到耐起痕和蚀损性能强、憎水性良好、爬电比距足够的要求,才能保证其在正常运行条件下的长期可靠性。     

大气环境对合成绝缘子的憎水性影响分析

通过模拟不同的气候条件,试验分析了大气环境中影响合成绝缘子憎水性的各种因素,结果表明:分离水珠影响了硅橡胶表面的电场分布,局部小电弧导致了硅橡胶表面憎水性能的下降;合成绝缘子的憎水性随污秽层等值盐密的升高而降低,随污秽层附着时间的增长而增强,且酸性物质对合成绝缘子憎水性的影响较碱性物质影响小;低温特别是覆冰条件下,合成绝缘子的憎水性将减弱甚至丧失;随温度的升高,小分子聚合物挥发速度加快,硅橡胶的憎水性能越强,其老化速度加快。     

复合绝缘子憎水性及直流污闪特性的影响因素

复合绝缘子的污闪特性很大程度上受材料的憎水性及憎水性迁移特性的制约。研究了环境因素和污秽成分对高温硫化硅橡胶材料憎水性迁移特性的影响,对灰成分和憎水性迁移时间与复合绝缘子直流污闪特性的关系进行了定量对比试验。试验结果表明,随着灰成分中硅藻土含量的增加,憎水性迁移明显加快,导致静态接触角增大,因而相应的直流污闪电压升高。该文结果可作为分析硅橡胶材料憎水性迁移特性的参考,同时也为直流复合绝缘子人工污秽试验标准的制定提供了试验依据。     

霉菌染污状态下硅橡胶复合绝缘子的沿面闪络特性分析

硅橡胶复合绝缘子在湿热地区中运行其表面存在霉菌附着引起的微生物染污问题，霉菌作为一种特殊的生物污秽对硅橡胶绝缘子性能的影响尚不明确。本文对悬式绝缘子串进行霉菌染污，并在不同污秽等级下对绝缘子串沿面闪络特性进行分析，通过憎水性分析、扫描电镜以及红外光谱3种微观测试方法研究霉菌浓度对绝缘子沿面闪络特性的影响。结果表明：对于同一污秽等级的绝缘子，当存在霉菌污染时，相较于无霉菌染污的绝缘子，霉菌对硅橡胶表面结构造成破坏，导致硅橡胶憎水性显著降低，进而造成闪络电压大幅降低，与对照组相比，沿面闪络电压最低可下降至原始水平的76%；但在同一污秽等级下，霉菌浓度达到107个/cm²时，沿面闪络电压下降出现拐点，下降速度放缓并趋于饱和状态。综上，霉菌的附着行为与硅橡胶自然老化协同作用使霉菌菌丝在绝缘子表面形成微型孔洞，导致有机硅橡胶分子链断裂，降低了绝缘子的闪络电压，影响了硅橡胶绝缘子的稳定运行。     

运行复合绝缘子表面粗糙度对憎水性特性的影响

复合绝缘子憎水性测量前需要进行预处理,但这是否适用于表面存在污秽和老化的运行复合绝缘子尚有争论。为此,对预处理过程前后运行复合绝缘子憎水性的变化、轻污秽和重污秽等级及表面发生粉化的复合绝缘子表面粗糙度以及表面粗糙度对憎水性特性的影响进行了研究。研究结果表明,预处理前后会引起部分伞套憎水性分级产生相反结果,静态接触角相差达15.3%;不同污秽等级表面预处理前后的粗糙度Ra和RSM变化可达130%、269%;在Ra为3.242μm、RSM为400μm的高粗糙度表面憎水性表现为永久丧失;粗糙表面会引起水珠状态变化,导致的静态接触角变化在10min变化可达到31%,也会引起2种测量方法产生不同结果。建议憎水性测量参数中增加表面粗糙度。     

直流复合绝缘子不均匀污秽闪络特性研究

为了给超高压及特高压直流线路复合绝缘子设计应用提供依据,采用人工污秽试验方法研究了直流复合绝缘子不均匀污秽闪络特性以及憎水性条件下污闪电压的提高幅度,提出了直流复合绝缘子不均匀污秽闪络电压的修正系数公式,获得了修正系数。研究结果表明,污秽在上下表面不均匀分布对复合绝缘子污闪电压的影响比瓷或玻璃绝缘子的影响小,直流复合绝缘子上下表面污秽不均匀校正系数为1.065,复合绝缘子在憎水性下直流污闪梯度比亲水性下高出近153%。     

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。     

长期运行复合绝缘子憎水性的非均匀变化特性

研究绝缘子不同部位的憎水性状态及其影响因素对整支复合绝缘子的憎水性测试及判别具有指导意义。为此,以4串现场运行后的复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角方法对整串绝缘子系统地进行憎水性测试。由测试结果可知,整支复合绝缘子的憎水性分布是不均匀的,主要表现为沿串不同伞裙、同一伞裙不同区域的憎水性不同。绝缘子沿串憎水性分布与沿串电场强度分布规律一致;对于同一伞裙,其上、下表面的憎水性存在差异,且其不同方位的表面也有差异,并存在憎水性相对最差的一个方位。进一步分析发现,绝缘子表面放电是造成运行复合绝缘子憎水性下降的主要因素,而长期紫外辐射及污秽作用会引起表面憎水性能的劣化。     

憎水迁移过程中的波动性

迁移时间是复合绝缘子人工污秽试验中的重要参数,为了说明迁移时间对于污层憎水性能描述的局限性,本文对染污复合绝缘子的憎水迁移过程进行了研究。通过测量高温硫化硅橡胶(high temperature vulcanizing silicon rubber,HTV)试片污层表面液滴接触角、液滴水平投影面积及HTV芯棒的污闪电压,发现污层憎水性能随迁移时间增长呈波动性增长。污层表面憎水性小分子不断向空气扩散,是导致憎水性呈波动性增长的内因;污层内部水分含量的变化,则是导致憎水性能呈波动性增长的主要原因;当试品所处迁移环境空气流通性较好时,有利于促进试品污层干燥,减小憎水性随迁移时间增长过程中的波动性。研究认为:染污复合绝缘子污层表面憎水性能随迁移时间总体上是增长的,但是,憎水性波动过程的存在,以及迁移过程受迁移环境的影响显著,使得单一的迁移时间不是描述污层憎水性能的理想参数。要提高复合绝缘子人工污秽试验与自然污秽试验间的等价性,需要寻找更合适的参数来描述试品污层的憎水性状态。     

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。     

环境温度对复合绝缘子直流污闪特性的影响

为给直流线路复合绝缘子的选型和人工污秽试验标准的制定提供参考,以伞裙结构为一大一小的复合绝缘子和相同配方的硅橡胶试片为试品,试验研究了环境温度对复合绝缘子的直流污闪电压的影响。研究结果表明,硅橡胶试片表面污秽水珠浸润区域的平均直径随着迁移时间的增长和温度的升高而逐渐减小,且近似符合线性关系;环境温度对复合绝缘子直流污闪电压的影响分为憎水性迁移的影响和雾室内外温差的影响两个方面,雾室内外温差对复合绝缘子的直流污闪电压的影响大于憎水性迁移对直流污闪电压的影响,但二者差别不大,均在0.92%/°C~1.25%°/C之间;该两个方面对复合绝缘子的人工污秽试验结果的共同影响较大,应在环境温度为15°C和25°C之间进行人工污秽试验。     

环境湿度对硅橡胶材料憎水迁移性的影响

硅橡胶表面憎水性和其特有的憎水迁移特性,是硅橡胶复合绝缘子具有优异耐污闪能力的根本原因。环境湿度对硅橡胶材料的憎水迁移特性有较大影响,进而对复合绝缘子的污闪特性产生很大的影响,为此针对该问题开展了深入研究。利用饱和盐溶液法精确地控制小环境内的相对湿度,并采用静态接触角法测量污层表面的憎水性随迁移时间的变化过程。研究结果表明,在高湿环境下硅橡胶的憎水迁移特性显著变弱;对于IEC标准推荐的2种人工污秽,高岭土的吸湿能力强于硅藻土,环境湿度对表面惰性物质为高岭土时的憎水迁移特性影响较大;污秽中的可溶物质的吸湿性能也对硅橡胶材料的憎水迁移特性有很大影响,污秽中含有糖分和NaCl等盐类,会使硅橡胶的憎水迁移特性明显变差。     

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。