复合绝缘子芯棒湿热老化特性研究

由于长期运行在湿热的气候环境下,近年来我国南方地区复合绝缘子异常发热、击穿断裂等故障时有发生,严重威胁了电网的安全稳定运行。为了研究复合绝缘子芯棒的湿热老化特性,首先对芯棒材料进行湿热老化实验,然后利用扫描电镜、红外光谱、热重分析和介电分析等手段对湿热老化和酥朽断裂芯棒进行分析,结果表明:湿热的联合作用能够显著加速芯棒的老化进程,随着湿热老化时间的增加,样品的表面微观形貌、化学基团、热解性能和介电性能均逐渐劣化,其中环氧树脂的碳链和碳氧链的吸收峰、热解剩余质量、介电参数可作为芯棒材料的老化特征参量,用以评估其老化状态;湿热老化和酥朽断裂的芯棒均发生了环氧树脂的劣化分解和玻纤的水解与离子交换反应,环氧树脂和玻纤的劣化程度与老化时长正相关;烘干后芯棒的介电参数显著降低,表明水分入侵对其介电性能具有重要影响,湿热老化充分考虑了这一因素,相比于其他老化方式更加全面合理。     

湿热环境下复合绝缘子HTV硅橡胶 伞裙的吸湿特性研究

由于长期运行在湿热的气候环境下,近年来我国南方地区复合绝缘子异常发热、击穿断裂等故障时有发生,严重威胁了电网的安全稳定运行。为了描述湿热环境下复合绝缘子高温硫化(high temperature vulcanization,HTV)硅橡胶伞裙的吸湿行为,首先对复合绝缘子HTV硅橡胶伞裙开展湿热老化实验,然后利用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)分析样品的微观形貌,基于称重法得到不同温度下硅橡胶的吸湿率随时间变化规律,利用Fick扩散模型对实验数据进行拟合,并与运行老化伞裙进行对比,分析HTV硅橡胶的吸湿特性。结果表明:HTV硅橡胶的吸湿过程符合基于随机热运动的Fick扩散模型。随着湿热老化时间的增加,HTV硅橡胶表面微观形貌逐渐劣化,出现孔洞等缺陷,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促进HTV硅橡胶的吸湿进程,在硅橡胶的生产、储存和运输过程中可适当降低环境温度,抑制材料的吸湿,提高复合绝缘子的质量。     

自然老化对复合绝缘子绝缘材料老化的影响研究

复合绝缘子自然老化状态评估对于提升电网可靠性，保证电网安全运行具有重要作用。为此笔者采用两种自然老化的复合悬式绝缘子，研究评估了电场老化对绝缘子绝缘材料(EPDM和HTV SIR)的影响，研究所采用的绝缘子已在沿海输电网上使用了十余年，运行过程中主要暴露在海上盐雾、风吹土壤沉积物和太阳紫外线辐射等环境中。采用了目视检查、润湿性检查、红外光谱、扫描电镜和EDX分析的方法来评估绝缘子老化状况。结果表明绝缘子在带电运行过程中，由自然老化导致的形态和材料退化仅限于复合材料表面的上表面层，EPDM、HTV SIR材料的耐漏电起痕性均不受老化的影响。试验结果显示EPDM材料的表面劣化程度比HTV SIR材料更严重，自然老化条件下的EPDM表面为亲水性，去除污秽后其疏水性得到改善；HTV SIR表面疏水性仅略微降低，去除污秽前后疏水性不变；光谱分析结果表明老化应力主要引起材料结构变化，导致材料性质发生劣化。     

棒形悬式复合绝缘子老化性能的评估

为了评估运行中棒形悬式复合绝缘子的老化性能,保证线路安全性,从实际运行线路选取不同运行年限的110kV棒形悬式复合绝缘子作为研究对象,对其进行了外观检查试验、机械性能试验和憎水性试验的研究,并借助所使用HTV材料的微观试验(FTIR、SEM、TGA),从微观上分析和探讨棒形悬式复合绝缘子的老化机理。研究表明:定期对运行中棒形悬式复合绝缘子进行宏观和微观试验,可实现对棒形悬式复合绝缘子老化性能的评估。     

500 kV输电线路在运复合绝缘子典型缺陷及分析

500 kV输电线路复合绝缘子运行10年以上,出现伞裙粉化、对折开裂、异常发热等缺陷.为了分析其中的原因,对故障绝缘子进行外观检查、红外测温、额定拉力试验、硬度测试、机械性能测量、傅里叶红外光谱分析、X射线光电子能谱分析、解剖试验,结果表明500 kV输电线路复合绝缘子在户外环境里长期运行,受到电、光、热、污秽等因素的影响,绝缘子伞裙表面污秽受潮放电,导线电晕放电等将产生高能带电粒子,在放电产生的带电粒子及太阳紫外光子的作用下,硅橡胶材料分子中的Si-O-Si主链和Si-CH3侧链将发生断链,引发硅橡胶性能劣化,表现为粉化、劣化现象;对故障绝缘子发热部位进行解剖,芯棒表面明显酥朽,芯棒缺陷处的玻璃纤维明显裸露,表面存在一定的蚀损痕迹,环氧树脂严重缺损,颜色呈现棕黄色,结合芯棒解剖结果分析异常温升是由于芯棒酥朽老化引起的局部放电等过程产生.     

复合绝缘子用硅橡胶材料的配方设计与老化性能评估

从复合绝缘子的设计、制造、运行等各阶段,就如何开展硅橡胶材料的性能检测和评估,如何采取有效方法去甄别各个制造企业所提供复合绝缘子材料性能的优劣,阐述了当前的技术认识和发展方向。研究认为,为保证复合绝缘子正常的使用寿命,避免复合绝缘子非正常老化,需从设计阶段的配方筛选试验、制造阶段的型式试验和抽样试验、运行阶段的抽检试验、微观检测分析技术等多方面实施质量管控,确保使用设计合理、制造质量合格的复合绝缘子产品。为指导运行维护,最后还提出了硅橡胶材料老化特征参量和分级方法,实现现场评估硅橡胶材料的运行性能。     

基于傅立叶变换红外光谱测试的硅橡胶老化分析

分别对高温硫化硅橡胶(HTV)和液体硅橡胶(LSR)未老化样品,盐雾老化1 000 h、2 000 h,紫外老化1 000 h、2 000 h试样进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试,通过特征峰峰值以及特征峰面积的变化来分析不同老化条件对HTV及LSR主链以及侧链的影响,推测其憎水性、机械以及电气性能的变化。实验表明,盐雾以及紫外老化均会引起HTV主链Si-O-Si和侧链Si-CH3、Si-(CH3)2的减少,且增加老化时间会引起化学键持续断裂,这表明盐雾和紫外老化会使HTV憎水性降低,机械以及电气性能也会发生不同程度的改变,而-OH的变化没有明显的规律。盐雾以及紫外老化会使LSR侧链Si-CH3有微弱的下降,会引起LSR的憎水性降低,而其他官能团几乎未发生改变。     

硅橡胶复合绝缘子耐低温性能研究

硅橡胶以其特有的化学稳定性,使其具有耐高低温性、憎水性、耐漏电起痕性和抗电蚀损性、电绝缘性等诸多优异性能,在输电线路中得到广泛应用。在运行中,绝缘子在低温下要承受较高的电压,保持绝缘子在低温状态下的机械稳定性是运行安全的必要保证。笔者主要研究在低温条件下硅橡胶复合绝缘子材料的机械强度、击穿强度、体积电阻率、耐漏电起痕及电蚀损性能和憎水性,探讨了输电线路用硅橡胶复合绝缘子材料的耐低温性能及其作用机理。实验结果表明:硅橡胶复合绝缘子材料具有优异的耐低温性能。     

复合绝缘子的承力杆件分析

对热固性环氧树脂基复合材料的绝缘子承力杆件进行了分析,指出此种材质存在弹性模量低、耐热性差、易老化、力学性能的各相异性以及材料性能多呈分散性等缺点;尤其是存在水解现象。提出用高温硫化硅橡胶(HTV)作为基材,以缠绕方式和端部附件连接而成的芯体作为复合绝缘子受力杆件,直接承受拉力负荷。分析表明,将高温硫化硅橡胶为基材的复合绝缘子作承力杆件,可充分、有效地发挥玻璃纤维的承载能力,提高了各拉力等级的复合绝缘子承力杆件的可靠性、稳定性,克服了热固性环氧树脂基复合材料的缺点。     

重工业地区高温硫化硅橡胶材料运行情况分析

选取重工业地区运行两年的高温硫化(HTV)硅橡胶增爬伞裙,通过对表面污秽形貌现察,以及污秽元素、物相、离子组成分析,发现由于受环境中二氧化硫的影响重工业地区污秽中硫酸盐含量较高,进一步通过对新旧HTV硅橡胶材料的内部结构与表面性能的比较,证明重工业地区HTV硅橡胶材料老化情况明显,疏水性能下降.     

高温硫化硅橡胶材料的运行特性及分析

对大量运行的高温硫化硅橡胶(HTV)绝缘子进行了憎水性试验、低温模拟试验、灰密对憎水性的影响以及耐漏电起痕及电蚀损试验,认为高温硫化硅橡胶因老化而引起的憎水性下降、机械强度下降及积污性能下降影响其长期工作的可靠性,所以评价复合硅橡胶的憎水性能除憎水性分级HC值外,还应重点突出评价憎水性的减弱(丧失)特性、憎水性的恢复特性及憎水性的迁移特性。低温模拟试验表明,低温下憎水性有一定程度的下降,应针对性地开发应用于低温地区的高温硫化硅橡胶,并制订新的判定准则。最后对硅橡胶材料老化试验方法进行了讨论,三种试验方法各有其特点,但在短时间内对长期运行性能进行评估,应进一步积累实验室经验,提出1000h盐雾法和5000h老化试验法污液盐度或流速的合理试验条件和现行标准中应规定的允许蚀损开裂数试验判据,从而达到用人工加速老化来准确评估绝缘于长期运行性能的目的。     

运行中复合绝缘子质量的分析

表征复合绝缘子老化情况的一个重要判据是其污闪电压的变化 ,然而电力运行部门一般并不具备污闪试验的条件 ,笔者介绍了评估运行中复合绝缘子质量的一些其它参数 ,分析了老化后复合绝缘子表面微观结构的变化。     

基于灰色模型GM(1,N)的运行复合绝缘子硅橡胶材料剩余寿命研究

由于恶劣的运行环境，复合绝缘子往往不能达到厂家设定的运行年限，其剩余寿命逐渐成为研究重点。笔者以某东部地区运行0～14年、不同劣化程度的正常运行复合绝缘子为研究对象，采用静态接触角法、硬度测试等方法对其老化特性进行分析。随后基于测试结果提出了一系列与运行年限具有显著相关性的寿命预测参数，并利用灰色模型提出剩余寿命计算方法。研究结果表明，通过本研究剩余寿命模型得到的复合绝缘子理论运行时间与实际老化时间的相对误差在15%以内，具有较高的可行度，可以在未来研究中对复合绝缘子真实的劣化程度进行准确地评估。     

基于SVM复合绝缘子老化性能的判断方法

复合绝缘子是绝缘材料在电力系统外绝缘应用之一,其绝缘老化性能与表面憎水性有密切关系,因此需要对其绝缘老化判断方法进行研究。本文提出了一种基于支持向量量机(SVM)的复合绝缘子硅橡胶材料绝缘老化性能的判断方法。支持向量机以结构风险最小化为原则,统计学习训练为基础,具有较强的泛化能力。该文以最大水珠形状因子、面积比等特征参数为输入,硅橡胶材料的绝缘老化性能为输出,建立特征参数与绝缘老化性能间的关系。实验结果表明:该方法能判断出复合绝缘子硅橡胶材料绝缘性能良好、正常、差3种状态,尤其以最大水珠面积比为输入时,分类正确率到达了93.33%。     

沿海工业地区复合绝缘子老化寿命预测研究

以沿海工业地区运行0～13年复合绝缘子为研究对象,根据以往的研究经验,采用静态接触角法、硬度测试法等方法对复合绝缘子样品寿命预测参数进行测试.基于测试结果通过统计学方法得出与老化年限显著相关的参数,并利用BP神经网络系统对沿海工业地区复合绝缘子的运行寿命进行预测.研究结果表明:寿命预测参数HC级别HC、静态接触角θ、硬度A、拉伸强度T、Si-O-Si与Si(CH3)2吸收峰高度比值H、O元素相对含量Xo与老化年限具有显著的相关性,可以对复合绝缘子的老化程度进行精准的评价;通过检验,预测的复合绝缘子运行寿命与实际老化年限误差在5％.     

运行断裂的500kV棒形悬式复合绝缘子蚀损试验和电场计算分析

应用有限元数值计算方法,依据实际运行中的工况,对运行环境相近的两种典型结构500kV棒形悬式复合绝缘子,进行了电场和电位分布计算。得出受杆塔和高压导线分布电容的影响,绝缘子导线侧和接地侧的电场畸变严重;导线侧和接地侧的电场强度均高出绝缘子中部十几倍,电场分布极不均匀。结合运行实际,对复合绝缘子及伞套材料的耐漏电起痕和耐电蚀损性进行了试验。发现500kV棒形悬式复合绝缘子断裂掉线原因是硅橡胶伞套蚀损,内部芯棒暴露后经电晕烧蚀,进而水解引起脆断;复合绝缘子出现的电蚀老化,外部因素主要是电场分布不均匀和大气污湿,本体因素是伞套材料的耐漏电起痕及电蚀损性能较低。     

基于泄漏电流和环境条件的超高压复合绝缘子在线监测与评估

因大气、污秽、局放等因素作用而造成运行中的硅橡胶复合绝缘子表面憎水性降低或丧失,将影响电网的运行可靠性。基于泄漏电流和煤粉严重污染环境的500 kV交流葛双一回线(当阳马店段)运行复合绝缘子的在线监测。分析研究随四季环境变量影响而变化的泄漏电流特征量数据,对复合绝缘子憎水性冬季下降夏季恢复的变化特性进行了分析。提出"动态"性能劣化的概念,指出其与季节性运行环境变量的关系,掌握运行中复合绝缘子憎水性暂时损失现象、以及憎水性迁移特性和恢复特性的运行特征,获得对运行复合绝缘子憎水性有效评估。     

复合绝缘子硅橡胶伞裙老化状态评估方法综述

随着复合绝缘子运行数量和时间的增加,并长期承受电场、机械负荷和复杂多变的环境作用,其硅橡胶伞裙的老化问题日益突出,威胁了电网的安全稳定运行.结合笔者的研究成果,从传统和新的老化评估方法两个方面,综述了当前复合绝缘子硅橡胶伞裙的老化评估进展.传统方法包括外观检查、喷水分级法、静态接触角法及红外热像法等.这些方法比较简便、...     

乙丙烯橡胶复合绝缘子的自然老化

<正> 用乙丙烯橡胶作伞套的长棒形复合绝缘子已在高压交直流自然污秽下现场运行多年。研究了其性能随时间的变化及老化现象,结果表明,绝缘子伞裙材料经历了缓慢的劣化过程,逐渐丧失其增水性能。这一点正是乙丙烯橡胶复合绝缘子优于无机玻璃及瓷缘子之处。伞裙材     

一种复合绝缘子的寿命评估方法

正确把握复合绝缘子在运行中表现出来的各种老化特性,探索提出寿命评估方法是保障复合绝缘子安全运行的关键。为此,对不同运行年限的复合绝缘子进行了外观检查试验、憎水性试验、红外测温试验和扫描电镜试验,试验发现复合绝缘子的外观表现和憎水性表现均会随着其老化程度的加深而下降,同时红外测温试验可以对复合绝缘子进行在线监测,扫描电镜试验则可以从微观上解释和衡量复合绝缘子的老化状态。在这些试验的基础上,采用并改进一种复合绝缘子的寿命评估方法,对复合绝缘子的运行维护和退运进行指导。