基于电导电流测试的复合绝缘子伞裙材料老化特性研究

作     者：黄成才 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李永刚

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：复合绝缘子 老化评估 电导电流 电老化阈值 陷阱能级 

摘      要：鉴于复合绝缘子在电力系统中的广泛应用及其老化问题日益严重的现状,其老化状态评估变得尤为重要和迫切。一种精确、合理的老化状态评估方法对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。基于绝缘材料的电导特性分析在聚乙烯、聚酰亚胺等材料的老化状态评估中得到了相应的应用,而其在复合绝缘子老化状态评估中的应用还未见报道,本文提出了基于硅橡胶材料电导电流测试的复合绝缘子老化状态评估新方法,从理论上推导了该方法评估绝缘子老化状态的可行性,并利用其分析了现场运行复合绝缘子的老化特性。以转轮法人工加速老化试验和现场运行的复合绝缘子为研究对象,对其进行了电导电流测试、憎水性测试、扫描电镜分析及红外光谱分析。基于人工加速老化试验中的绝缘子,探究了基于电导电流测试评估其老化状态的可行性;基于现场运行的复合绝缘子,探究了伞群位置、运行年限、环境污秽及运行电压等级等因素对硅橡胶材料电导电流特性的影响规律。设计了绝缘材料的电导电流测量装置,确定了试样的尺寸参数及制备方案。对人工加速老化试验中绝缘子的性能测试结果表明:未经老化的试品电老化阈值在10 k V/mm左右,人工加速老化10000转后的试品电老化阈值在8.0k V/mm左右,人工加速老化20000转后的试品电老化阈值在6.5 k V/mm左右。加速老化时间越长、老化越严重的试样,其电导电流数值越大、电老化阈值越低、陷阱能级越深。对现场运行的复合绝缘子老化特性研究结果表明:绝缘子串上场强分布高的位置、运行年限较长的绝缘子及运行地区环境污秽严重的绝缘子,其伞群材料的电老化阈值较低、电导电流较大,内部陷阱数量较多;运行电压等级对绝缘子老化程度的影响较小。电导电流测试与静态接触角测量、扫描电镜分析及红外光谱分析评估试样的老化状态评估具有高度的一致性。研究结果初步表明:基于材料电导电流测试得到的电老化阈值及其相关参数可以用来评估复合绝缘子的老化状态,能够准确反映现场运行复合绝缘子的老化特性,电老化阈值成为复合绝缘子老化状态评估的新判据是可能的。