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复合绝缘子具有憎水性强、整体质量轻、机械强度高、不测零值、制造成本低和维护方便等优点,我国复合绝缘子使用数量已居世界首位。复合绝缘子在户外运行会受到紫外线、化学污染、电晕放电、冰雪覆盖等环境因素影响,产生老化现象,导致复合绝缘子性能劣化、使用寿命缩短。为保证老化严重的复合绝缘子不影响输电线路的安全运行,需要发展复合绝缘子硅橡胶老化评价方法。
本文选取海南地区的运行复合绝缘子试品,从复合绝缘子上取硅橡胶伞裙材料,开展了硅橡胶拉伸性能、X射线光电子能谱和红外光谱测试,分析了复合绝缘子硅橡胶老化特性,从伞裙力学性能、特征元素含量和红外光谱特征参数老化特性三个方面对复合绝缘子硅橡胶老化评价方法开展了研究。
开展了复合绝缘子伞裙力学拉伸性能测试,分析了复合绝缘子不同部位硅橡胶伞裙的力学性能,研究了力学性能与伞裙破损与否的关系,并与红外光谱进行了验证。研究结果表明,复合绝缘子不同部位伞裙的力学性能差异很小,拉伸强度差异平均值为0.266Mpa,断裂伸长率差异平均值为0.09,不会影响对复合绝缘子硅橡胶老化程度的判定。伞裙破损复合绝缘子与未破损复合绝缘子力学性能存在明显破损阈值界限,破损阈值对应的拉伸强度为4.4Mpa,断裂伸长率为1.1,当复合绝缘子伞裙拉伸强度和断裂伸长率在破损阈值以下时容易发生破损,提出了依据伞裙力学性能评价复合绝缘子硅橡胶老化程度的方法,并给出了详细步骤及检测方法流程。
开展了复合绝缘子伞裙X射线光电子能谱测试,分析了复合绝缘子伞裙表面和内部元素分布,研究了碳氧元素含量变化特征及机理。研究结果表明,未老化复合绝缘子硅橡胶中C、O、Si含量分别在48%、28%和24%左右,老化后表面C元素含量降低,O元素含量增加,且C元素最高增加超过28%。通过分峰拟合分析发现O元素含量增加越大,C-O键含量越高。基于C元素含量降低、O元素含量增加和C-O键含量,提出了基于特征元素含量定量评价复合绝缘子硅橡胶老化程度的方法。
开展了复合绝缘子硅橡胶伞裙红外光谱测试,分析了电晕老化和运行老化硅橡胶红外光谱特征参数变化。研究结果表明,电晕老化后硅橡胶红外光谱中新增-OH吸收峰和两个含N基团吸收峰,复合绝缘子硅橡胶伞裙内部材料基本没有老化,取表面吸收峰峰高与内部吸收峰峰高比值作为参数,提出了基于红外光谱吸收峰评价复合绝缘子硅橡胶老化程度的方法。
本文研究成果发展了复合绝缘子老化程度特征参数的定量评价方法,提高了对检复合绝缘子硅橡胶老化鉴别的准确度和可靠性,对于保障复合绝缘子的安全运行具有重要意义。
本文选取海南地区的运行复合绝缘子试品,从复合绝缘子上取硅橡胶伞裙材料,开展了硅橡胶拉伸性能、X射线光电子能谱和红外光谱测试,分析了复合绝缘子硅橡胶老化特性,从伞裙力学性能、特征元素含量和红外光谱特征参数老化特性三个方面对复合绝缘子硅橡胶老化评价方法开展了研究。
开展了复合绝缘子伞裙力学拉伸性能测试,分析了复合绝缘子不同部位硅橡胶伞裙的力学性能,研究了力学性能与伞裙破损与否的关系,并与红外光谱进行了验证。研究结果表明,复合绝缘子不同部位伞裙的力学性能差异很小,拉伸强度差异平均值为0.266Mpa,断裂伸长率差异平均值为0.09,不会影响对复合绝缘子硅橡胶老化程度的判定。伞裙破损复合绝缘子与未破损复合绝缘子力学性能存在明显破损阈值界限,破损阈值对应的拉伸强度为4.4Mpa,断裂伸长率为1.1,当复合绝缘子伞裙拉伸强度和断裂伸长率在破损阈值以下时容易发生破损,提出了依据伞裙力学性能评价复合绝缘子硅橡胶老化程度的方法,并给出了详细步骤及检测方法流程。
开展了复合绝缘子伞裙X射线光电子能谱测试,分析了复合绝缘子伞裙表面和内部元素分布,研究了碳氧元素含量变化特征及机理。研究结果表明,未老化复合绝缘子硅橡胶中C、O、Si含量分别在48%、28%和24%左右,老化后表面C元素含量降低,O元素含量增加,且C元素最高增加超过28%。通过分峰拟合分析发现O元素含量增加越大,C-O键含量越高。基于C元素含量降低、O元素含量增加和C-O键含量,提出了基于特征元素含量定量评价复合绝缘子硅橡胶老化程度的方法。
开展了复合绝缘子硅橡胶伞裙红外光谱测试,分析了电晕老化和运行老化硅橡胶红外光谱特征参数变化。研究结果表明,电晕老化后硅橡胶红外光谱中新增-OH吸收峰和两个含N基团吸收峰,复合绝缘子硅橡胶伞裙内部材料基本没有老化,取表面吸收峰峰高与内部吸收峰峰高比值作为参数,提出了基于红外光谱吸收峰评价复合绝缘子硅橡胶老化程度的方法。
本文研究成果发展了复合绝缘子老化程度特征参数的定量评价方法,提高了对检复合绝缘子硅橡胶老化鉴别的准确度和可靠性,对于保障复合绝缘子的安全运行具有重要意义。