复合绝缘子用硅橡胶材料的陷阱对其闪络特性的影响

发布时间：2017-10-11 11:15

  本文关键词：复合绝缘子用硅橡胶材料的陷阱对其闪络特性的影响

  更多相关文章： 高温硫化硅橡胶 热刺激电流(TSC) 表面电荷 沿面闪络 老化 电晕

【摘要】：硅橡胶材料复合绝缘子由于重量轻、防污闪性能好,在现代输电线路中得到了广泛的应用,尤其是特高压输电线路使用的更为广泛。但作为复合材料其老化问题不可避免,因此被更多研究人员所关注。电晕老化作为复合绝缘子一种主要的老化形式,其对沿面闪络特性、憎水性等特性的变化情况已经成为现代电力系统备受关注的问题。相关研究表明,陶瓷、聚乙烯等材料的陷阱特性对其沿面闪络有较大的影响。结合电晕老化对高温硫化硅橡胶材料表面的特性的影响,研究电晕老化后试样的闪络特性可以对电网运行高温硫化硅橡胶材料的沿面闪络现象提供一种思路。首先,研制了一套针对小尺寸硅橡胶试样的沿面闪络试验平台。借助该平台,可实现小尺寸且韧性较大材料的人工闪络试验及闪络电压、闪络电流和表面电荷分布等特性的测试;对表面电荷测试系统进行了校准测试,表明了该装置的测试有效性。通过多针 板的人工电晕加速老化试验,得到了较为均匀的硅橡胶电晕老化试样。对老化不同阶段的试样进行了沿面闪络试验和热刺激电流测试,研究分析了老化进程中的闪络特性变化和陷阱特性的变化规律。测试结果表明,随着老化时间的加长,试样表面陷阱能级不断加深,表面电荷量逐渐增加,闪络电压相应的也有所下降,湿闪电压下降明显。同时,发现表面电荷在试样表面的分布有许多尖峰出现,对照试样表面发现,尖峰的位置基本出现在针电极所在试样区域。结合老化试样表面特性分析,针尖区域老化程度较大,陷阱能级较深,致使捕获电荷能力大。另外,抽取了现场退运的来自两厂家运行不同年限的试样,对相应试样的闪络特性和陷阱特性进行了测试分析。结果发现,试样随着运行年限的增长,绝缘子试样表面粉化情况严重且有机高分子链段打断而小分子大量生成,材料表面的空洞变多变深,也由开始的分散性絮状物逐渐变成集中性的孔洞,闪络电压降低、陷阱能级增高。最后,借助FTIR、SEM等方法,对人工电晕加速老化和现场试样的微观化学结构和微观形貌变化进行了分析,以探索硅橡胶材料的陷阱特性对其闪络特性的影响。结果表明,随着电晕老化时间的增加,硅橡胶试样表面的FTIR特征峰逐渐减小,甚至可能消失,同时有新的小特征峰出现,从而可以说明,电晕老化打断硅橡胶试样表面的大分子特征键,同时有小的短的特征键的形成,对老化后的试样表面形貌的观察可以看到黑色甚至白色物质的析出可以说明这一点。另外,根据SEM试验的测试分析可知,试样的表面随着老化的加深,表面逐渐出现了絮状物以及裂纹、孔洞等可以表征陷阱的现象。从而通过辅助性试验也可说明陷阱能级增大的原因。基于上述试验的测试分析,可以得出,电晕老化会对HTV试样表面结构产生影响,随着老化时间的增加陷阱能级不断加深,从而使得表面电荷量逐渐增加,畸化试样局部场强,最终影响闪络电压的大小,使得闪络电压有下降的趋势。陷阱增多,陷阱能级增大,使得试样表面容易吸收水分,致使湿闪电压显著降低。
【关键词】：高温硫化硅橡胶 热刺激电流(TSC) 表面电荷 沿面闪络 老化 电晕
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM216
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究现状12-14
• 1.2.1 硅橡胶材料陷阱特性的研究现状12
• 1.2.2 复合绝缘子沿面闪络特性的研究现状12-14
• 1.3 存在的问题14-15
• 1.4 本文的研究内容15-16
• 第2章 试验装置及其测试方法16-27
• 2.1 热刺激电流（TSC）试验系统16-18
• 2.1.1 介质陷阱的测量方法16
• 2.1.2 系统简介16-18
• 2.2 沿面闪络试验系统18-25
• 2.2.1 直流电压源18-19
• 2.2.2 电极形式19
• 2.2.3 闪络电压和电流的测量19-20
• 2.2.4 表面电荷测量装置的设计与校验20-25
• 2.3 试验用试样的制备25-26
• 2.4 试验测量方法26
• 2.5 小结26-27
• 第3章 硅橡胶材料的陷阱能级特性27-36
• 3.1 介质材料的陷阱特性27
• 3.2 TSC介质陷阱的计算方法27-29
• 3.3 老化时间对硅橡胶陷阱能级的影响29-32
• 3.4 现场运行硅橡胶绝缘子的热刺激电流测试32-35
• 3.4.1 现场运行复合绝缘子试样的选取方法32-33
• 3.4.2 现场运行复合绝缘子的陷阱特性33-35
• 3.5 小结35-36
• 第4章 电晕老化硅橡胶试样的沿面闪络特性36-48
• 4.1 电晕老化后试样憎水性随放置时间的变化36-37
• 4.2 随加压的变化硅橡胶试样表面电荷的分布37-42
• 4.3 老化时间对硅橡胶试样闪络特性的影响42-46
• 4.4 现场运行硅橡胶复合绝缘子沿面闪络试验46-47
• 4.5 小结47-48
• 第5章 硅橡胶的陷阱对其闪络特性的影响48-60
• 5.1 傅立叶变换红外光谱分析48-50
• 5.1.1 试验使用仪器48
• 5.1.2 红外光谱分析方法48-49
• 5.1.3 不同电晕老化时间试样的红外光谱分析49-50
• 5.2 SEM测试分析50-51
• 5.3 表面电荷分布与沿面闪络特性的内在联系51-52
• 5.4 试样的陷阱深度与沿面闪络特性的内在联系52-53
• 5.5 现场运行的硅橡胶复合绝缘子的陷阱与闪络电压的关系53-59
• 5.6 小结59-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 结论60-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果66-67
• 致谢67

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本文编号：1012205