高溫硫化(HTV)硅橡膠電暈老化特性及機(jī)理的研究.pdf

1、硅橡膠合成絕緣子由于具有重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高以及極好的耐濕閃和污閃性能等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。隨著使用年限的增加，原本認(rèn)為無(wú)需維護(hù)的合成絕緣子也引發(fā)了不少危害輸電線路可靠性的事故，合成絕緣子老化問(wèn)題正越來(lái)越受到運(yùn)行部門(mén)和研究單位的關(guān)注。本文著重研究由于電暈引起的硅橡膠合成絕緣子的老化問(wèn)題，對(duì)于更好地理解合成絕緣子的耐電暈老化機(jī)理以及科學(xué)評(píng)估合成絕緣子的使用壽命等具有重要意義。 本文以合成絕緣子常用的外絕緣材料——高溫硫化

2、(HighTemperatureVulcanization，HTV)硅橡膠為研究對(duì)象，利用自行研制的固體絕緣材料耐電暈老化試驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)觀測(cè)硅橡膠在不同條件下的表面態(tài)、憎水性及陷阱特性的變化，首次系統(tǒng)地研究了電暈電壓、硝酸、濕度對(duì)硅橡膠老化特性的影響規(guī)律，并對(duì)硅橡膠的電暈老化機(jī)理進(jìn)行了研究。同時(shí)，探索了以陷阱特性為參考的合成絕緣子耐電暈老化性能評(píng)價(jià)方法。取得了以下成果： 1．通過(guò)研究硅橡膠在不同電暈電壓和不同電暈時(shí)間后的憎水性發(fā)

3、現(xiàn)，當(dāng)停止電暈作用后，若電暈電壓較低且作用時(shí)間不長(zhǎng)，硅橡膠暫時(shí)喪失的憎水性通?？梢曰就耆謴?fù)；若長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度電暈作用后，硅橡膠的憎水性并不能完全恢復(fù)，并且憎水性恢復(fù)速率在電暈老化的不同階段呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)：硅橡膠表面針孔的出現(xiàn)使憎水性恢復(fù)加快，而晶體層的形成將阻礙憎水性恢復(fù)，晶體層的破裂會(huì)重新加快憎水性恢復(fù)，裂縫等更嚴(yán)重缺陷的形成使憎水性恢復(fù)減緩甚至不能完全恢復(fù)。因此，憎水性恢復(fù)單因子用于評(píng)價(jià)硅橡膠的老化狀態(tài)時(shí)存在一定局限性，結(jié)合硅橡

4、膠的表面態(tài)，能夠更準(zhǔn)確地反映硅橡膠的電暈老化程度。 2．通過(guò)研究硅橡膠在不同相對(duì)濕度下電暈后的憎水性，發(fā)現(xiàn)電暈時(shí)間較短時(shí)相對(duì)濕度對(duì)硅橡膠的憎水性喪失及憎水恢復(fù)特性的影響很小，但當(dāng)電暈時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，硅橡膠的憎水性恢復(fù)速率隨著相對(duì)濕度的增加而減慢，表面態(tài)也發(fā)生了更大的變化。與帶電粒子、硝酸的單獨(dú)作用相比較，指出濕度的提高加強(qiáng)了電暈放電中的帶電粒子和硝酸的協(xié)同作用，從而導(dǎo)致了更嚴(yán)重的老化。 3．采用熱刺激電流(Thermally

5、StimulatedCurrent，TSC)技術(shù)，首次從硅橡膠陷阱分布特性的角度來(lái)研究硅橡膠的老化特性，結(jié)合硅橡膠的表面態(tài)，發(fā)現(xiàn)電暈老化過(guò)程中硅橡膠的陷阱分布與其表面態(tài)變化存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系：硅橡膠表面出現(xiàn)針孔時(shí)，TSC主峰值小于50pA，且所對(duì)應(yīng)的陷阱能級(jí)低于0.533eV，稱(chēng)為輕度劣化；形成裂紋或較淺裂縫時(shí)，TSC峰值小于90pA，且所對(duì)應(yīng)的陷阱能級(jí)低于0.680eV，為中度劣化：形成深裂縫或溝壑時(shí)，TSC峰值大于90pA或所對(duì)應(yīng)的