多因素老化对复合绝缘横担界面特性的影响研究

发布时间：2020-06-30 16:27

【摘要】：复合绝缘横担以其强度大、质量轻、耐腐蚀以及耐久性能和电绝缘性能好等特点,逐渐取代传统钢材横担应用于输电线路的架设中。与复合绝缘子相比,复合绝缘横担在运行过程中更多地承受垂直于轴心方向的弯曲应力,以及风偏、导线的舞动等,会导致横担长期处在无规律的应力振动及摆动中,引起复合横担应力疲劳老化。此外,昼夜温差或季节变化也会造成复合绝缘横担承受高低温的循环作用。这些可能导致复合横担界面出现缝隙分层等老化现象,降低复合绝缘横担的使用寿命。众所周知,复合绝缘横担存在硅橡胶护套和芯棒以及芯棒与芯棒内部填充物两种宏观界面,硅橡胶护套和芯棒的界面问题国内外已经进行了大量卓有成效的研究。鉴于此,本文拟模拟复合绝缘横担的运行工况,对复合横担绝缘试样进行机械应力、循环热应力和电场应力作用的多因素人工加速老化试验,进而借助泄漏电流、介质损耗等宏观特性测试以及扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等微观特性测试技术,开展复合绝缘横担芯棒(FRP)与聚氨酯界面特性在多因素作用下的变化规律研究。研究成果有望为复合绝缘横担的界面特性评估及检测提供一定的借鉴。首先,根据江苏神马电力股份有限公司提供的复合绝缘横担的实际工况和材料、尺寸等参数,搭建了复合绝缘的实体模型,计算了复合绝缘横担的实际受力情况,得出了在本文试验中试样所加力的大小;利用所给尺寸参数在Solidworks软件中构建复合绝缘横担的真型模型,利用Comsol仿真分析软件计算横担的电场分布情况,确定了试验所需电压大小;同时,参照IEC 62217-2012等标准,确定了试验的温度范围。基于上述试验参数研究成果,借鉴复合绝缘子老化平台搭建标准,搭建了用于本课题研究的复合绝缘横担试样多因素人工老化试验平台;根据复合绝缘横担界面特性测试项目,确定了试样数量,设计了复合绝缘横担在机械应力、循环热应力和电场应力作用下的老化试验方案。通过对复合绝缘横担试样老化后进行剥离功测试、水扩散试验、泄漏电流测量和介质损耗试验,从宏观上研究了FRP与聚氨酯界面在多因素老化下的变化情况;通过SEM和FTIR测试,从微观上观测了FRP与聚氨酯界面的微观结构和化学键的变化规律。得出以下结果:随着老化时间的增加,剥离功越低,泄漏电流和介质损耗越大,老化因素越多,介质损耗越大,并且力的作用对老化界面的泄露电流和剥离功影响最显著;SEM结果表明,随着老化时间的增加,试样界面分离越明显,交变的力比恒力破坏更严重,FTIR测试结果表明,随着老化时间的增加,界面处两种材料的化学键变化十分明显,大量化学键发生断裂。分析结果表明多因素老化对界面特性影响更明显,并且机械老化对界面破坏更严重。介质损耗的测量和FTIR检测对界面的特性反应更灵敏。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM216
【图文】：

图 1-1 复合绝缘横担受力简图 Hcos sin sin sin

本文编号：2735532