电场/电晕对复合绝缘子芯棒的劣化影响

作     者：董楷 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张志劲

授予年度：2022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：芯棒 环氧树脂 玻璃纤维 电场 电晕放电 

摘      要：复合绝缘子在输电线路中得到广泛的应用,但是复合绝缘子芯棒和护套在运行中容易受到环境、电气、外力等多方面因素的影响从而产生劣化,芯棒最严重的劣化形式就是断裂,芯棒断裂对输电线路的危害极大。本文从微观形貌、电气特性和材料特性三个角度分析电场和电晕对芯棒劣化的影响,得到如下结论:(1)在均匀电场下,随着耐压时间和电场强度的增加,芯棒的电导率、相对介电常数和介电损耗角正切均随之增加,电气参数的畸变会引发局部电晕的发生,局部电晕作用一定程度上会加速芯棒材料的劣化。芯棒表面微观形貌出现轻微的劣化,环氧树脂表面出现轻微降解,玻璃纤维有裸露的趋势。环氧树脂的主要官能团都出现了不同程度的降解。从上述分析可知长时间高场强的均匀电场作用会导致环氧树脂出现轻微的降解。(2)在均匀电场的基础上设计人工电晕系统,对芯棒样品施以均匀的电晕放电作用,发现随着耐压时间和电场强度的增加,芯棒的电气参数会发生畸变,相对介电常数、介电损耗角正切以及电导率均随之增加。芯棒的宏观表面形貌出现了明显的变化,芯棒表面逐渐褪色,玻璃纤维痕迹越发明显,裸露的玻璃纤维位置出现了碳化痕迹。从微观形貌上分析发现,环氧树脂基体出现了大面积的烧蚀,表面出现了大量的气孔,玻璃纤维和环氧树脂界面分离,玻璃纤维分布杂乱,部分出现断裂。环氧树脂的主要官能团均出现了降解,在耐压的过程中检测出了氨基化合物的生成,同时C-N化学键的数量也逐渐增加,说明芯棒劣化过程中产生了硝酸,加速了芯棒的降解劣化。与电场对芯棒的劣化影响对比发现:在电场作用条件下,电晕放电是芯棒劣化的主要原因。(3)在电晕放电的作用下,随着耐压时间和电场强度的增加,硅橡胶护套的理化特性出现劣化,从预防芯棒被电场作用影响劣化的角度分析,应该尽量选择那些在表面电晕作用下,本体性能不发生劣化的HTV硅橡胶作为复合绝缘子的护套材料。这样可以降低表面电晕作用对护套的老化影响,从而保护芯棒不受外界环境的影响。