绝缘封装用环氧树脂固化物的湿热老化特性

环氧树脂容易受到湿热环境的侵蚀而发生绝缘性能劣化,进而直接影响电力系统运行的安全性与稳定性.为明确环氧树脂材料在湿热环境下的介电性能变化趋势,该研究对环氧树脂固化试样进行湿热老化实验,探究老化温度对其介电性能的影响规律,并对湿热老化机理进行分析.实验结果表明:环氧树脂试样在湿热老化后因吸湿出现质量增加,水分子对环氧树脂基体的塑化作用使其玻璃化转变温度降低.湿热老化后环氧树脂的体积电阻率下降,而相对介电常数和介质损耗因数增大,低频区尤为明显.用瓦格纳热击穿理论解释了环氧树脂试样击穿现象,相对介电常数和介质损耗因数增大都会导致环氧树脂的工频交流击穿强度下降.湿热老化温度升高加速了环氧树脂的吸湿进程,使其平衡状态的吸湿量增大,造成介电性能进一步下降.     

环氧树脂的湿热老化特性研究

为了研究环氧树脂的湿热老化特性,对老化前后环氧树脂试样的质量变化率、红外光谱、扫描电镜图、介电特性及空间电荷特性进行对比分析。结果表明:随着湿热老化时间的增加,环氧树脂材料的质量呈现增大-减小-增大-减小的趋势,裂纹数量不断增加,材料内部发生了氧化反应。在湿热环境下,环氧树脂材料裂解产生的游离小分子与吸收的水分子含量处于动态变化中,使得其介电常数实部(ε′)随着老化时间的增加呈现增大-减小-增大的趋势,而介电常数虚部(ε″)则呈现增大-减小-增大-减小-增大的趋势。利用Debye方程对ε″进行拟合,发现水分分布均匀度对材料的电导损耗具有很大影响,游离小分子含量、吸湿量与极化损耗呈正相关。湿热老化环氧树脂试样干燥后,其ε′和ε″相比老化前均有所减小。但由于其内部结构遭到破坏,不能完全恢复原有电气性能。随着老化时间的增加,环氧树脂材料内部残余空间电荷总量的衰减速率减缓,残留电荷总量增加。     

复合绝缘子芯棒湿热老化与吸湿特性研究

为了研究湿热环境下复合绝缘子芯棒的老化与吸湿特性,首先对复合绝缘子芯棒开展湿热老化实验,然后通过扫描电子显微镜(SEM)和热刺激电流(TSC)测试分析样品的微观形貌和陷阱特性,基于称重法得到不同温度下芯棒的吸湿率随时间的变化规律,利用Fick扩散模型对实验数据进行拟合,研究芯棒的吸湿特性。结果表明:芯棒的吸湿过程符合Fick扩散模型。随着湿热老化时间的增加,芯棒表面微观形貌逐渐劣化,环氧树脂分解,出现缝隙等缺陷,陷阱密度和能级均增大,并进一步提升了材料的吸湿率与扩散系数。环境温度的提升能够抑制芯棒的吸湿进程,因此,在芯棒的生产、储存和运输过程中可适当提升环境温度,抑制材料的吸湿,从而提高复合绝缘子的性能。     

环氧树脂在酸碱盐溶液中的吸水脱水特性北大核心CSCD

环氧树脂由于其优异的绝缘密封性能被广泛应用于干式空心电抗器,然而在湿热环境中环氧树脂易吸水受潮导致材料性能劣化,严重影响设备的安全稳定运行,掌握材料的吸水与脱水行为对其实际应用具有重要意义,因此文中研究了环氧树脂在不同酸碱盐溶液中的吸水与脱水特性。实验结果表明:环氧树脂在不同溶液中的吸水过程符合菲克第二定律;吸水速率和饱和吸水率与两侧溶液浓度差有关,环氧树脂在去离子水中的吸水速率最大;脱水过程也是一种渗透作用,环氧树脂脱水速率很快,相对平衡脱水率几乎能达到100%。     

不同热老化温度下高压电缆绝缘特性及失效机理

高压电缆的运行温度是影响其绝缘性能的关键因素。该文通过对交联聚乙烯（XLPE）开展不同温度下的加速热老化实验，对比了XLPE微观理化性能和宏观电学性能的变化规律。同时，在微观层面模拟了XLPE分子在不同温度下自由体积与均方位移的变化规律，在宏观层面结合XLPE的介电性能分析了高压电缆内部温度场的变化规律，进而揭示了高温下高压电缆的绝缘失效机理。研究结果表明，随着老化温度的升高，XLPE分子的劣化程度加快，羰基、碳碳双键等官能团含量增大；介质损耗因数与介电常数逐渐增加，甚至出现了突增的现象；结晶区结构的被破坏加快了击穿场强的下降；分子运动加剧，自由体积率从12.53%增大至14.07%。老化后介电性能的下降会导致电缆内部温度升高，从而对电缆的热老化起到了正反馈作用。     

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。     

纳米SiO2改性玻璃纤维增强树脂的耐湿热老化性能

高压电气设备中广泛使用的玻璃纤维增强树脂(GFRP)材料易在长期运行条件下受到湿热环境侵蚀导致绝缘劣化，影响电力系统的安全稳定运行。本文使用纳米SiO₂改性玻璃纤维，随后浸润环氧树脂制备了GFRP复合材料，并对其进行加速湿热老化处理，通过实验测试与仿真分析不同浓度纳米SiO₂对GFRP内部水分侵入和抗老化特性的影响。结果表明：当SiO₂质量分数为9.4%时，GFRP复合材料对水分侵入的抑制效果最好；同时SiO₂的加入可以使GFRP复合材料在老化前后都保持较高的表面绝缘性能。此外，结合仿真计算结果从分子尺度揭示了SiO₂对GFRP复合材料水分侵入的抑制作用及抗湿热老化特性的影响机制。     

湿热环境下含芯棒-护套界面缺陷复合绝缘子的界面老化机制研究

湿热环境下,含界面缺陷的复合绝缘子更易发生酥朽断裂、界面击穿等严重事故。目前湿热环境下含芯棒-护套界面缺陷复合绝缘子的界面老化机制尚未明确。本文对含有不同界面缺陷的复合绝缘子短样进行湿热老化,对比吸潮与干燥状态下各试样的温升与放电结果,然后通过解剖观察、微观形貌观察及表面元素与官能团变化分析,研究湿热环境对含界面缺陷复合绝缘子性能的影响。结果表明：绝缘子界面缺陷在湿热作用下会加速绝缘子的老化进程,扩大为界面失效,界面处局部放电与水分杂质的极化损耗会引发异常发热故障,其中金属缺陷引发的温升明显高于其他类型缺陷;随着界面缺陷逐步扩大,环氧树脂由界面向内部发生氧化分解,玻璃纤维大量裸露,进而发生劣化。     

限压型电涌保护器在不同条件下劣化性能的分析

针对限压型电涌保护器（SPD）的老化、劣化问题,通过对SPD内部器件ZnO压敏电阻老化、劣化的理论分析,得出其原因是由于内部的离子迁移导致肖特基势垒畸变而引起．对ZnO压敏电阻进行直流、交流及冲击老化试验,发现老化、劣化后ZnO压敏电阻的压敏电压发生变化,漏电流有增大的趋．直流老化存在一定的逆老化过程,直流老化后伏安特性曲线发生不对称改变,而交流老化与之相反;冲击老化后伏安特性曲线存在漂移现象;整个老化过程,ZnO压敏电阻的内阻变化不大;在直流和交流老化过程中,温度升高与加热时间、施加电流以及老化程度有．这对分析SPD的老化、劣化性能具有实际指导意．     

热老化条件下LDPE/TiO2纳米复合材料介电特性研究

电力电缆在运行过程中普遍存在的热老化现象容易加速绝缘失效,限制设备使用寿命,甚至引发电力系统故障。纳米粒子掺杂改性可以提高聚乙烯基体材料的热稳定性,开展相关研究可以为提高电缆绝缘寿命提供解决方案。以低密度聚乙烯(LDPE)/二氧化钛(Ti O_2)纳米复合材料为研究对象,分别研究了热老化条件下纳米粒子质量分数、老化时间、老化温度对材料介电特性的影响。实验结果表明,掺杂Ti O_2纳米粒子能够改善LDPE基体材料的介电特性,当Ti O_2纳米粒子填充质量分数为0.5%时,纳米复合材料介电特性最佳。老化时间和老化温度是影响材料介电特性劣化的两个重要因素,随着老化时间推移和老化温度提高,纳米复合材料的介电性能劣化现象越明显。对聚乙烯材料进行纳米改性的同时降低电缆运行环境温度,对提高电缆绝缘寿命具有重要意义。     

湿热环境下密封橡胶的老化特性研究

电力设备中的密封材料在湿热环境中容易因老化而性能下降,由此导致的密封失效会严重影响电力设备的安全稳定运行。为研究湿热环境下密封材料的老化特性,文中选取油封和气封常用的丁腈橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶进行湿热老化实验。对老化过程中密封材料的力学性能变化进行测试和分析,并利用傅里叶红外光谱、热分析仪、扫描电镜等工具对未老化和湿热老化后的密封材料进行了分析。通过试验得出结论：丁腈橡胶在湿热老化中出现填料的迁移挥发,氟橡胶、三元乙丙橡胶在湿热环境中则以吸湿增重为主;通过压缩永久变形率的变化,说明了氟橡胶容易受到外界应力的影响而出现较大的永久形变;湿热老化后丁腈橡胶和氟橡胶的拉断伸长率显著下降,而三元乙丙橡胶则体现出稳定的力学性能;三种橡胶在湿热老化中都以水解和交联为主,其中丁腈橡胶化学结构和组分变化受湿热老化影响较大,三元乙丙橡胶的化学结构、微观形貌和组分在湿热老化中最稳定,抗湿热老化性能最好。     

交联聚乙烯热老化与绝缘性能的关联关系

为研究交联聚乙烯（cross-linked polyethylene,XLPE）绝缘材料的热分解活化能、电气特性和力学特性随热老化程度变化的规律,对交流电力电缆绝缘用XLPE材料在110 ℃下开展加速热老化实验。采用热失重（thermogravimtric analyzer, TGA）测试手段,对XLPE在20~600 ℃的热分解行为进行研究;采用交流击穿测试、宽频介电谱测试及体积电阻率测试,研究老化后XLPE试样的电气特性;采用拉伸实验测试,研究老化后XLPE试样的力学特性。结果表明：热老化使得XLPE的交联结构和结晶状态被破坏,XLPE活化能呈减小趋势。由于氧化反应快速进行,使得XLPE分子链发生断裂,交联结构变弱,导致XLPE绝缘材料严重劣化,其活化能、击穿强度、体积电阻率、弹性模量和断裂伸长率随老化时间增长呈下降趋势,而介电常数、介电损耗和电导率呈增加趋势。     

交联聚乙烯热老化与绝缘性能的关联关系

为研究交联聚乙烯（cross-linked polyethylene,XLPE）绝缘材料的热分解活化能、电气特性和力学特性随热老化程度变化的规律,对交流电力电缆绝缘用XLPE材料在110 ℃下开展加速热老化实验。采用热失重（thermogravimtric analyzer, TGA）测试手段,对XLPE在20~600 ℃的热分解行为进行研究;采用交流击穿测试、宽频介电谱测试及体积电阻率测试,研究老化后XLPE试样的电气特性;采用拉伸实验测试,研究老化后XLPE试样的力学特性。结果表明：热老化使得XLPE的交联结构和结晶状态被破坏,XLPE活化能呈减小趋势。由于氧化反应快速进行,使得XLPE分子链发生断裂,交联结构变弱,导致XLPE绝缘材料严重劣化,其活化能、击穿强度、体积电阻率、弹性模量和断裂伸长率随老化时间增长呈下降趋势,而介电常数、介电损耗和电导率呈增加趋势。     

变压器密封用丁腈橡胶湿热老化特性及机理

电力设备中大量采用丁腈橡胶制作的密封件以保障设备的安全稳定运行。湿热环境中,丁腈橡胶材料的密封件容易因老化而性能下降,表现出与在干热环境中不同的老化特性。为研究丁腈橡胶的湿热老化特性及机理,选取丁腈橡胶进行湿热老化和热空气老化的对比试验。对老化过程中样品的质量、压缩永久形变和力学性能变化进行测试,并利用傅里叶红外光谱、热分析仪、扫描电镜对样品进行分析。通过试验得出：湿热老化和热空气老化导致丁腈橡胶力学性能显著降低,但湿热环境中样品的压缩永久变形率明显更高。在热空气老化中,丁腈橡胶的断链与交联非常活跃,并最终达到平衡。与热空气环境不同,湿热环境有利于丁腈橡胶中填料、添加剂的迁移挥发,在此过程中,丁腈橡胶失去抗氧化剂等添加剂的保护,发生交联和氧化而老化,受到外界应力的影响时更容易出现永久形变。     

纤维素老化对油纸绝缘水分扩散特性的影响机制

大量变压器进入运行的中后期,绝缘纸老化会对油纸绝缘水分平衡产生影响。试验测试了绝缘纸在空气中、油纸绝缘体系中的水分平衡过程。实验结果表明,相同空气湿度下,绝缘纸聚合度越低,其吸附的水分含量越高;油纸绝缘中,绝缘油中水分含量相同时,绝缘纸聚合度越低,水分向绝缘纸中迁移速率越快,其稳态水分含量越低。绝缘纸老化所发生纤维素微观特性的变化表明空气中老化绝缘纸无定形区增大,聚合度降低,附着在绝缘纸孔隙中的亲水性杂质导致其吸水性增加;油纸绝缘中,老化绝缘纸的无定形区孔隙、纤维素内的孔隙由于绝缘油分子的进入导致间接吸附水的减少,亲水性杂质溶解于油中,比表面积的下降导致亲水基团的减少使得吸附水分的含量降低。最后,将文中实验所得曲线与类Oommen曲线类比,聚合度对油纸绝缘水分平衡的影响可以认为在横坐标方向对类Oommen曲线的平移。     

宁夏地区运行复合绝缘子自然老化特性及其影响因素分析

复合绝缘子的老化特性常通过实验室加速老化试验获得,但该方法很难模拟实际多样的复杂环境,且加速老化与自然老化的等效性有待进一步验证.本研究选取宁夏地区不同运行年限和运行环境的153支在运复合绝缘子开展多项试验,从硅橡胶材料理化特性、绝缘子电气特性和力学特性3个方面研究其自然老化规律.结果表明:运行年限、污秽度及污秽成分是影响硅橡胶材料老化的主要因素,化工污秽会加速材料老化;相同运行年限下,绝缘子电气和力学性能的劣化程度较硅橡胶材料理化特性的劣化程度低,在重污秽区运行超过15年的绝缘子芯棒还能保持较好的性能,芯棒与护套、芯棒与金具的交接处分别是绝缘子电气和力学性能的薄弱点;厂家配方和工艺是影响绝缘子自然老化的重要因素,低质量批次绝缘子可能出现集聚性性能退化.在复合绝缘子运维抽检中应重点关注重污秽区或化工污秽区运行年限长的绝缘子,并注意对同厂家批次出现性能集聚退化的在运复合绝缘子进行补充抽检.     

密闭环境下高压电缆终端硅油劣化特性

为研究密闭环境下高压电缆终端硅油中水分析出原因及其劣化后的性能参数，以填充于电缆终端内部的TR50绝缘硅油为研究对象，搭建了密闭环境的电、热老化试验平台，测试了不同老化状态下硅油的理化性能与电气性能。结果表明：电老化与热老化均能引起硅油的水分析出，90℃热老化与低能局部放电对硅油理化及电气性能的劣化影响较小，间歇火花放电及持续电弧放电对硅油理化及电气性能的劣化影响较大，其中击穿电压、介质损耗因数、体积电阻率和含水量的相关性较大，这些指标可有效表征硅油的劣化程度。     

潮湿环境下支柱绝缘子聚氨酯芯体的吸湿吸水特性研究北大核心CSCD

灌注式支柱绝缘子内部使用聚氨酯材料填充,聚氨酯芯体特性是支柱绝缘子绝缘问题研究的重点。水分侵入会降低其绝缘强度,危害支柱绝缘子的运行可靠性。文中通过试验研究了潮湿环境下聚氨酯芯体的吸湿特性、吸水特性和水分在聚氨酯中的渗透特性。研究结果表明,水分在聚氨酯芯体中的渗透特性符合Langmuir模型;聚氨酯材料吸湿过程呈现出饱和曲线;水分在聚氨酯芯体中的渗透路径是聚氨酯的高分子网架,渗水质量与时间成线性正关系;聚氨酯B料比例增大时样品的吸湿能力、吸水能力、渗水速度都将提高;聚氨酯样品厚度与水分的渗透速率成反比;绝缘子良好的密封性能可以提高其使用寿命。     

用介电谱法研究环氧粉末绝缘ZnO压敏电阻器的湿热劣化

电性能测试结果表明环氧粉末绝缘的ＺｎＯ压敏电阻器在湿热环境中放置一段时间后，电性能发生劣化，表现为漏电流增大，非线性指数减小，受湿热作用后，水分道德进入环氧绝缘层，造成介电常数εｒ和介质损耗因数Ｔｔａｎδ增大；然后水分在湿热作用下通过环氧绝缘层到达瓷达／绝缘层表面，最终导致压敏电阻器的电性能发生变化。因此，环氧绝缘层吸水 稼水性是造成压敏电阻器湿热劣主要原因。     

湿热环境下脂环族环氧树脂绝缘子和硅橡胶复合绝缘子芯棒-护套界面老化特性研究

脂环族环氧树脂绝缘子因其优异的电气性能和良好的芯棒-护套界面粘接能力,有效地解决了早期硅橡胶体系复合绝缘子的界面问题,有望广泛应用于输电线路上。目前缺少对环氧树脂复合绝缘子和硅橡胶复合绝缘子芯棒-护套界面吸水老化特性的对比研究。该文对比了脂环族环氧树脂材料和硅橡胶材料的吸水、脱水、透水和透湿特性,并进行了水扩散试验方法,结果表明脂环族环氧树脂绝缘子具有更好的芯棒-护套界面粘接和耐老化性能。该文同时研究了氢氧化铝(alumina trihydrate,ATH)填料对环氧树脂吸水渗水特性的影响,为绝缘子用脂环族环氧树脂配方中ATH粒径和添加量的确定提供了理论支持。