电晕放电加速硅脂劣化对硅橡胶绝缘表面性能的影响
发布时间：2020-12-15 23:44
硅脂广泛用于电缆附件安装过程的表面润滑和密封。但电缆附件绝缘在长期运行过程中受到硅脂的溶胀作用,且电缆与附件绝缘界面易发生沿面电晕放电乃至击穿故障。而不同硅脂在电晕老化作用下对界面电气性能和硅橡胶机械性能的影响未见报道。为此选择了6种不同涂覆硅脂,研究涂覆不同硅脂的硅橡胶在电晕老化后表面粗糙度、分子基团与交联结构、复合界面击穿电压和硅橡胶本体机械性能的变化。结果发现:电晕老化破坏了硅脂和硅橡胶的表面形态和硅橡胶的交联结构,导致界面绝缘强度和硅橡胶机械性能下降严重;硅脂和硅橡胶表面出现的裂纹孔洞以及极性分子等使涂覆硅脂的试样表面粗糙度增加;而XLPE/SR复合试样界面击穿电压与硅橡胶试样表面粗糙度值呈负相关:表面粗糙度越大的试样其复合界面击穿电压越低。另外,本文提供了一种简单的硅脂性能测试思路:通过对涂覆不同硅脂的硅橡胶试样在电晕老化后的界面电气性能和机械性能等测试,可以筛选出性能稳定的硅脂。
【文章来源】：高电压技术. 2020年11期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
XLPE/SR复合界面击穿电极图Fig.2ElectrodepatternusedforXLPE/SRsamples’interfacialbreakdown
3980高电压技术2020,46(11)另外，1号硅脂表面存在针状尖峰和白色絮状物。由图3可知：电晕老化后试样表面出现凸峰和凹谷或者较大范围内的波纹。凸峰即表面的针状凸起或絮状物，而凹谷是电晕放电使试样表面出现的裂纹和孔洞坑，硅脂的溶胀使得硅橡胶体积膨胀，即轮廓上的波纹。电晕老化使得涂覆硅脂的硅橡胶试样表面粗糙度增加。2.2XLPE/SR复合界面的击穿特性涂覆不同硅脂的硅橡胶电晕老化240h后，XLPE试片与老化后的硅橡胶试样构成的复合界面击穿电压的Weibull分布如图6所示。图7中的虚线表示未涂覆硅脂时复合界面的击穿电压14.96kV，涂覆不同硅脂的试样在相同的电晕老化240h后，复合试样界面击穿电压的下降程度不同，如图7所示，例如涂覆1号硅脂的试样在电晕老化240h后其复合界面击穿电压下降了21.6%。结合电晕老化后试样表面粗糙度值，发现界面击穿电压与硅橡胶试样表面粗糙度相关性较高，相同的电晕老化条表1Ra的取样长度和评定长度选用值Table1SamplinglengthandevaluationlengthofRaRa/μm取样长度l/mm评定长度ln(=5l)/mm[0.008,0.02]0.080.4(0.02,0.1]0.251.25(0.1,2.0]0.84.0(2.0,10.0]2.512.5(10.0,80.0]8.040.0表2涂覆不同硅脂的试样表面粗糙度Table2Surfaceroughnessofsamplescoatedwithdifferentsiliconegreases硅脂编号取样长度/mm评定长度/mmRa/μm18.040.028.170328.040.026.832232.512.57.130448.040.028.100852.512.52.386062.512.54.8914图3不同组试样的表面轮廓Fig.3Surfaceprofileofdifferentsamples
王霞，王华楠，陈飞鹏，等：电晕放电加速硅脂劣化对硅橡胶绝缘表面性能的影响3981图4不同组试样的表面粗糙度曲线Fig.4Surfaceroughnesscurveofdifferentsamples图5硅橡胶试样表面Fig.5Surfaceofsiliconerubbersamples件下，二者的关系满足硅橡胶试样表面粗糙度值越大，其与XLPE构成的复合试样界面击穿电压越小的规律，即当Ra满足：1号>4号>2号>3号>6号>5号时，击穿电压满足：1号<4号<2号<3号<6号<5号。2.3红外光谱未老化的硅橡胶以及涂覆不同硅脂在电晕老化240h后的硅橡胶的红外光谱见图8，硅橡胶与硅脂的典型特征峰见表3。选择可以表示硅橡胶主链Si—O—Si和侧链Si(CH3)2吸收峰的面积进行老化前后的对比，如图9所示。图9中黑色虚线表示硅橡胶表面的Si—O—Si键吸收峰面积1.098，红色虚线表示硅橡胶表面的Si(CH3)2键吸收峰面积1.040。另外，从图8可以看到涂覆1号硅脂的硅橡胶的红外光谱在1630~1730cm1之间出现了新峰，说明硅橡胶表面出现了原本没有的C=O基团，硅橡胶表面的氧化较为明显。电晕老化使硅橡胶中—OH基团的含量增加，旁侧甲基或亚甲基中的—H容易被—OH取代形成硅醇或烷醇，且—OH的强极性使得硅橡胶内部的大分子不稳定，发生脱水缩合反应，会生成水和其他产物[17]，可以解释试样表面出现的白色絮状物。
本文编号：2919108
【文章来源】：高电压技术. 2020年11期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
XLPE/SR复合界面击穿电极图Fig.2ElectrodepatternusedforXLPE/SRsamples’interfacialbreakdown
3980高电压技术2020,46(11)另外，1号硅脂表面存在针状尖峰和白色絮状物。由图3可知：电晕老化后试样表面出现凸峰和凹谷或者较大范围内的波纹。凸峰即表面的针状凸起或絮状物，而凹谷是电晕放电使试样表面出现的裂纹和孔洞坑，硅脂的溶胀使得硅橡胶体积膨胀，即轮廓上的波纹。电晕老化使得涂覆硅脂的硅橡胶试样表面粗糙度增加。2.2XLPE/SR复合界面的击穿特性涂覆不同硅脂的硅橡胶电晕老化240h后，XLPE试片与老化后的硅橡胶试样构成的复合界面击穿电压的Weibull分布如图6所示。图7中的虚线表示未涂覆硅脂时复合界面的击穿电压14.96kV，涂覆不同硅脂的试样在相同的电晕老化240h后，复合试样界面击穿电压的下降程度不同，如图7所示，例如涂覆1号硅脂的试样在电晕老化240h后其复合界面击穿电压下降了21.6%。结合电晕老化后试样表面粗糙度值，发现界面击穿电压与硅橡胶试样表面粗糙度相关性较高，相同的电晕老化条表1Ra的取样长度和评定长度选用值Table1SamplinglengthandevaluationlengthofRaRa/μm取样长度l/mm评定长度ln(=5l)/mm[0.008,0.02]0.080.4(0.02,0.1]0.251.25(0.1,2.0]0.84.0(2.0,10.0]2.512.5(10.0,80.0]8.040.0表2涂覆不同硅脂的试样表面粗糙度Table2Surfaceroughnessofsamplescoatedwithdifferentsiliconegreases硅脂编号取样长度/mm评定长度/mmRa/μm18.040.028.170328.040.026.832232.512.57.130448.040.028.100852.512.52.386062.512.54.8914图3不同组试样的表面轮廓Fig.3Surfaceprofileofdifferentsamples
王霞，王华楠，陈飞鹏，等：电晕放电加速硅脂劣化对硅橡胶绝缘表面性能的影响3981图4不同组试样的表面粗糙度曲线Fig.4Surfaceroughnesscurveofdifferentsamples图5硅橡胶试样表面Fig.5Surfaceofsiliconerubbersamples件下，二者的关系满足硅橡胶试样表面粗糙度值越大，其与XLPE构成的复合试样界面击穿电压越小的规律，即当Ra满足：1号>4号>2号>3号>6号>5号时，击穿电压满足：1号<4号<2号<3号<6号<5号。2.3红外光谱未老化的硅橡胶以及涂覆不同硅脂在电晕老化240h后的硅橡胶的红外光谱见图8，硅橡胶与硅脂的典型特征峰见表3。选择可以表示硅橡胶主链Si—O—Si和侧链Si(CH3)2吸收峰的面积进行老化前后的对比，如图9所示。图9中黑色虚线表示硅橡胶表面的Si—O—Si键吸收峰面积1.098，红色虚线表示硅橡胶表面的Si(CH3)2键吸收峰面积1.040。另外，从图8可以看到涂覆1号硅脂的硅橡胶的红外光谱在1630~1730cm1之间出现了新峰，说明硅橡胶表面出现了原本没有的C=O基团，硅橡胶表面的氧化较为明显。电晕老化使硅橡胶中—OH基团的含量增加，旁侧甲基或亚甲基中的—H容易被—OH取代形成硅醇或烷醇，且—OH的强极性使得硅橡胶内部的大分子不稳定，发生脱水缩合反应，会生成水和其他产物[17]，可以解释试样表面出现的白色絮状物。
本文编号：2919108
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2919108.html
