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硅脂溶胀协同电晕老化对硅橡胶性能和XLPE/SR界面电荷特性的影响

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高电压技术 2020年第5期46卷 1639-1648页

作者：王华楠王霞陈飞鹏吴锴崔江静仇炜西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 广东电网有限责任公司珠海供电局珠海519000

电缆附件绝缘在长期运行过程中受到涂覆硅脂的溶胀作用,同时电缆与附件绝缘界面易发生沿面电晕放电,但是硅脂溶胀协同电晕放电老化对复合界面电荷以及硅橡胶性能的影响尚缺乏研究。为此选取2种极性相近但分子基团不同的硅脂,研究了硅脂... 详细信息

电缆附件绝缘在长期运行过程中受到涂覆硅脂的溶胀作用,同时电缆与附件绝缘界面易发生沿面电晕放电,但是硅脂溶胀协同电晕放电老化对复合界面电荷以及硅橡胶性能的影响尚缺乏研究。为此选取2种极性相近但分子基团不同的硅脂,研究了硅脂溶胀协同电晕老化对硅橡胶表面形态、分子结构与交联结构、表面陷阱分布以及界面空间电荷分布的影响。结果表明:硅脂溶胀协同电晕老化使得硅脂和硅橡胶的表面出现裂纹,破坏了硅脂和硅橡胶的交联结构。老化后的硅橡胶浅陷阱密度增大,载流子迁移率增加。涂覆与硅橡胶的分子基团相近的硅脂,硅橡胶的迁移率增加更多;而涂覆含有烷烃、环烷烃以及芳香烃的硅脂的硅橡胶氧化较为明显,其红外光谱显示试样表面出现了羰基等极性基团。另外,硅橡胶表面极性和体电导率决定了老化后XLPE/SR界面电荷的极性和衰减速率,涂覆含有烷烃、环烷烃以及芳香烃的硅脂的硅橡胶表面极性大、残余电荷衰减慢,而涂覆与硅橡胶分子基团相近的硅脂的硅橡胶电导率高、电荷衰减快。

关键词：硅橡胶硅脂溶胀电晕老化界面电荷

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基于高光谱的复合绝缘子电晕老化状态评估

西南交通大学学报 2020年第2期55卷 442-449页

作者：张血琴高润明郭裕钧康永强李院生吴广宁西南交通大学电气工程学院四川成都611756

复合绝缘子由于其良好的憎水性和憎水迁移性在输电线路上得到了广泛应用,而电晕放电会造成复合绝缘子老化加剧而丧失性能.为此提出了一种基于高光谱技术的复合绝缘子电晕老化状态评估方法.首先,对全新硅橡胶复合绝缘片进行电晕老化,分... 详细信息

复合绝缘子由于其良好的憎水性和憎水迁移性在输电线路上得到了广泛应用,而电晕放电会造成复合绝缘子老化加剧而丧失性能.为此提出了一种基于高光谱技术的复合绝缘子电晕老化状态评估方法.首先,对全新硅橡胶复合绝缘片进行电晕老化,分析样本的傅里叶红外光谱变化,以傅里叶红外光谱图像作为老化状态分类的依据,将样品分为6个类别;然后,利用高光谱成像仪获取硅橡胶片表面不同波段的反射强度,采用主成分分析(principal component analysis,PCA)对原始谱线进行特征提取;最后,建立基于支持向量机的电晕老化状态评估(support vector machines-insulator corona aging status evaluation,SVM-CASE)模型,对60组预测数据进行分类验证,并对比分析了不同核函数对于模型评估准确率的影响.高光谱检测及评估结果表明:不同老化时间下试样的高光谱图像有明显的区别,随着老化时间的增加,硅橡胶绝缘材料的光谱曲线在600~900 nm呈现反射率下降趋势;采用PCA算法进行特征提取后,利用polynomial核函数建立的评估模型的分类准确率达93.333%.

关键词：高光谱技术电晕老化傅里叶红外光谱(FTIR) 支持向量机主成分分析

高湿电晕老化对复合绝缘子端部护套异常温升的影响及抑制措施

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华北电力大学学报(自然科学版) 2023年

作者：张育铭刘云鹏侯思祖耿江海河北省电力网联网技术重点实验室(华北电力大学) 河北省输变电安全防御重点实验室(华北电力大学)

以我国南方某沿海地区220kV交流线路复合绝缘子异常温升巡检结果为背景，搭建了湿热电晕老化平台对复合绝缘子护套硅橡胶材料开展了人工加速老化试验，结合扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）及热重分析（TG）的方法对高场强... 详细信息

以我国南方某沿海地区220kV交流线路复合绝缘子异常温升巡检结果为背景，搭建了湿热电晕老化平台对复合绝缘子护套硅橡胶材料开展了人工加速老化试验，结合扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）及热重分析（TG）的方法对高场强条件下硅橡胶的劣化规律进行了分析；对老化后硅橡胶开展了吸湿增重试验及饱和吸湿介损的测量，分析了引起复合绝缘子端部护套异常发热的原因；通过温升试验及电热耦合有限元仿真计算研究了均压环配置方式对复合绝缘子高压端电热场分布的影响。试验及仿真结果表明：电晕老化会对硅橡胶表面形貌产生影响。PDMS分子链不断裂解导致与材料憎水性相关的基团含量减少使得其憎水性变差，且硅橡胶材料劣化及吸湿能力的增强导致其饱和吸湿介质损耗角正切值增加，进而导致复合绝缘子端部护套异常发热。通过合理配置均压环可以有效缓解复合绝缘子端部的电热场畸变程度，延长绝缘子服役寿命，同时减少护套老化复合绝缘子被误诊为酥朽绝缘子的概率。

关键词：复合绝缘子硅橡胶异常温升电晕老化均压环

电晕老化表面改性硅橡胶材料对介质阻挡放电的影响

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高电压技术 2010年第5期36卷 1191-1198页

作者：许金豹李成榕詹花茂成艳国核电力规划设计研究院北京100032 华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206 廊坊供电公司廊坊065000

在介质阻挡放电（DBD）研究中,人们认为阻挡材料对放电有重要影响,但相关机理研究较少。为此,以6个不同电晕表面改性时间（0 h、14 h、24 h、48 h、96 h和120 h）的硅橡胶作为阻挡介质材料,研究了低气压（0.5~52kPa）下的介质阻挡放电... 详细信息

在介质阻挡放电（DBD）研究中,人们认为阻挡材料对放电有重要影响,但相关机理研究较少。为此,以6个不同电晕表面改性时间（0 h、14 h、24 h、48 h、96 h和120 h）的硅橡胶作为阻挡介质材料,研究了低气压（0.5~52kPa）下的介质阻挡放电现象。发现维持均匀放电的气压范围与硅橡胶材料有关,硅橡胶电晕表面改性时间越长,形成均匀放电的气压范围越宽,电晕表面改性120 h的试样均匀放电的气压范围达到了46 kPa,较未表面改性时（35 kPa）提高了30%。另外,利用扫描电镜分析和热刺激电流法,测量了6个试样的陷阱特性。结果表明：电晕表面改性时间越长,峰值电流越大,陷阱电荷量越大,陷阱能级越大但数值都≤1 eV。该工作结果说明阻挡介质材料表面的浅陷阱对均匀放电具有重要影响。

关键词：介质阻挡放电电晕老化硅橡胶均匀放电低气压浅陷阱

电晕老化前后100HN和100CR聚酰亚胺薄膜的电导电流特性实验研究

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中国电机工程学报 2010年第13期30卷 109-114页

作者：雷清泉石林爽田付强杨春何丽娟王毅工程电介质及其应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150040 北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海市闵行区200240 哈尔滨理工大学应用科学学院黑龙江省哈尔滨市150080

为研究无机纳米掺杂对聚酰亚胺电荷输运特性的影响,测量了美国杜邦公司生产的原始聚酰亚胺薄膜(100HN型)和纳米Al2O3掺杂耐电晕聚酰亚胺薄膜(100CR型)电晕老化前后的电导电流特性。实验发现,电晕老化前100CR的欧姆区电流明显大于100HN的... 详细信息

为研究无机纳米掺杂对聚酰亚胺电荷输运特性的影响,测量了美国杜邦公司生产的原始聚酰亚胺薄膜(100HN型)和纳米Al2O3掺杂耐电晕聚酰亚胺薄膜(100CR型)电晕老化前后的电导电流特性。实验发现,电晕老化前100CR的欧姆区电流明显大于100HN的,而空间电荷限制电流区的电流则明显小于100HN的;电晕老化后,100HN陷阱载流子密度和电老化阈值都减小,而100CR的对应值均增大。分析实验结果后得知,纳米掺杂既可能增加导带热激发自由电子浓度,又可能增大聚合物中电荷陷阱的深度和密度,这2种因素对电导电流的影响效果是相反的,分别主导着低场强和高场强电导电流大小的变化。此外,电晕老化对100CR和100HN电导电流影响不同的机制还有待进一步的研究。

关键词：聚酰亚胺薄膜纳米掺杂电晕老化电导电流电介质

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基于正交试验的复合绝缘子电晕老化特性

高电压技术 2018年第12期44卷 4083-4089页

作者：梁英董平平高丽娟华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003 国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司宿迁223800 国网河北省电力有限公司衡水供电分公司衡水053000

为研究气压、湿度及老化时间对硅橡胶复合绝缘子电晕老化过程的影响,首先构建气压、湿度可调的硅橡胶电晕加速老化试验平台,采用正交试验法开展了硅橡胶材料的电晕老化试验,对老化后的试样进行了热刺激电流(TSC)测试、扫描电镜(SEM)和... 详细信息

为研究气压、湿度及老化时间对硅橡胶复合绝缘子电晕老化过程的影响,首先构建气压、湿度可调的硅橡胶电晕加速老化试验平台,采用正交试验法开展了硅橡胶材料的电晕老化试验,对老化后的试样进行了热刺激电流(TSC)测试、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)测试。基于陷阱电荷量的极差结果表明:气压水平的变动对陷阱电荷量的影响最大,其次是湿度和老化时间;同时,通过TSC和SEM分析发现,低气压下,湿度越高,试样的陷阱电荷量越多,且老化时间越长,湿度的影响越显著;随着气压的升高,湿度对陷阱电荷量的贡献逐步减少,而与老化作用时间有关,老化时间越长,试样的陷阱电荷量越多。同时,通过TSC测试、SEM和FTIR测试得到的老化程度排序结果并不一致,而TSC测试结果能够更全面地体现由于材料物化缺陷而导致的电晕老化特性。因此,可将TSC测试结果作为老化程度的有效判据。

关键词：复合绝缘子电晕老化陷阱特性正交试验 TSC SEM FTIR

电晕老化对硅橡胶材料热刺激电流和表面情况影响研究

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高压电器 2014年第8期50卷 93-98页

作者：鲁大勇李朝伟史敬天王高勇濮阳市供电公司河南濮阳457000 中国电力科学研究院北京100192

文中使用了电晕老化测试平台,对硅橡胶进行了初步的电晕老化试验,然后对电晕老化后的试样进行了热刺激电流和扫描电镜测试,并对测试结果进行了初步分析。试验结果表明电晕老化造成了硅橡胶绝缘材料热刺激电流增大、表面裂解的现象,从而... 详细信息

文中使用了电晕老化测试平台,对硅橡胶进行了初步的电晕老化试验,然后对电晕老化后的试样进行了热刺激电流和扫描电镜测试,并对测试结果进行了初步分析。试验结果表明电晕老化造成了硅橡胶绝缘材料热刺激电流增大、表面裂解的现象,从而造成了绝缘材料的劣化。

关键词：电晕老化硅橡胶材料热刺激电流电镜扫描

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环氧基非线性复合材料电晕老化及改性研究

环氧基非线性复合材料电晕老化及改性研究

作者：王梓哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

在气体绝缘线路、电机等电力设备中的三结合点位置处,电场通常比较集中,极易引起电晕放电,威胁着电力设备的安全运行。非线性复合材料具有均匀化电场分布的特点,在气体绝缘线路和电机端部等起到较好地抑制电晕放电的作用。但是,电晕放... 详细信息

在气体绝缘线路、电机等电力设备中的三结合点位置处,电场通常比较集中,极易引起电晕放电,威胁着电力设备的安全运行。非线性复合材料具有均匀化电场分布的特点,在气体绝缘线路和电机端部等起到较好地抑制电晕放电的作用。但是,电晕放电对非线性复合材料的影响规律及机理却尚不清楚。因此,有必要开展非线性复合材料电晕老化性能的研究。本文以碳化硅为填料,环氧树脂为基体,制备了碳化硅/环氧树脂非线性复合材料,并对其进行了电晕老化处理。首先,探究了电晕老化时间对40wt%碳化硅/环氧树脂非线性复合材料微观及电气性能的影响规律。然后,研究了填料含量(即,30、40和60wt%)对非线性复合材料电晕老化特性的影响规律。最后,探明了有机小分子填料的含量(即,1、2和5wt%)、分子量及类型(即,APEG、OP和OPP)对非线性复合材料抗电晕老化特性的影响规律及机理。实验结果表明,电晕老化会引起非线性复合材料羟基的氧化分解,同时使C-H键发生断裂。电晕老化导致非线性复合材料的表面结构更加不规整。随着电晕老化时间的增加,非线性复合材料的相对介电常数与损耗角正切逐渐增加,浅陷阱密度逐渐增大,击穿场强降低,非线性电导特性的非线性系数和阈值场强也降低。随着碳化硅填料含量的增加,电晕老化对非线性复合材料电气性能的影响越来越小。APEG有助于降低电晕老化后非线性复合材料的相对介电常数和损耗角正切,并且降低了其浅陷阱密度,还有助于提高电晕老化后非线性复合材料的非线性系数。OP降低了电晕老化后非线性复合材料的相对介电常数和损耗角正切,提高其非线性系数。与APEG和OP相比,相同含量OPP的加入降低了电晕老化后非线性复合材料的相对介电常数,提高了其浅陷阱密度,降低了其击穿场强与非线性系数。不同类型有机小分子填料对非线性复合材料电气性能的影响是不同的。

关键词：电晕老化非线性复合材料非线性电导特性有机小分子填料

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硅橡胶电晕老化特性的微观机理研究

绝缘材料 2022年第6期55卷 64-70页

作者：熊媛媛李志伟龚瑞四川化工职业技术学院四川泸州646300 重庆市畜牧科学院重庆402460 国网四川省电力公司眉山供电公司四川成都610072

对硅橡胶进行电晕加速老化,测量不同老化时间下硅橡胶的绝缘特征参量,并通过特征参量分析深入研究了硅橡胶的老化机理。结果表明:电晕老化使得硅橡胶表面结构遭受严重的破坏,且在其表面形成了明显的孔洞和裂纹,并造成严重的粉化现象。... 详细信息

对硅橡胶进行电晕加速老化,测量不同老化时间下硅橡胶的绝缘特征参量,并通过特征参量分析深入研究了硅橡胶的老化机理。结果表明:电晕老化使得硅橡胶表面结构遭受严重的破坏,且在其表面形成了明显的孔洞和裂纹,并造成严重的粉化现象。电晕老化导致硅橡胶的分子长链断裂成小分子链,使得硅橡胶分子链柔顺度降低,形成各种缺陷并造成硅橡胶绝缘性能下降。电子和空穴陷阱能级中心随着电晕老化时间的增加呈现先缓慢下降后快速下降的变化趋势。且电晕老化导致深陷阱逐渐发展成浅陷阱,对电子的束缚作用减弱,最终造成硅橡胶沿面闪络的发生。

关键词：硅橡胶电晕老化绝缘性能陷阱能级闪络电压