硅橡胶/SiO2纳米复合材料沿面放电特征研究

摘要

随着电压输送等级的升高以及环境的日益恶化，传统的陶瓷与玻璃绝缘子受到体积、重量以及耐污性等多方面的影响，已经难以满足电力系统安全与可靠运行的基本要求。硅橡胶（SiR）以其优异的憎水性以及憎水迁移性，逐渐取代其他有机材料，在电力系统外绝缘中得到了大量应用，并取得了相当可观的效果。但是，经过长期的运行发现，硅橡胶材料的绝缘可靠性也受到诸多因素的影响，其中表面电弧放电引起的劣化是最主要的影响因素之一。本文在交流电压下进行了斜面漏电起痕试验，从电流特征、电弧特征以及表面侵蚀与内部裂纹等方面分析了电弧放电对SiR绝缘可靠性的影响，并研究了纳米SiO2颗粒添加对硅橡胶材料表面电弧破坏的影响。论文主要内容与结论如下：
　　1．试样表面发生电弧放电时，利用数据采集系统采集泄漏电流信号并进行后续分析。研究发现，泄漏电流主要由基波、三次谐波以及五次谐波构成，并且放电越剧烈，电流幅值越大。通过计算不同频段电流的累积放电量，发现试样中纳米颗粒越多，相同时间内各频段电流的累积放电量越少。
　　2．剧烈的电弧放电不仅对SiR表面造成烧蚀，形成亲水性碳化物质，降低绝缘性能；同时对试样内部造成损伤，形成微裂纹，促进SiR的憎水恢复性。在硅橡胶中添加纳米SiO2颗粒能够减弱电弧放电造成的表面侵蚀以及内部裂纹。
　　3．放电过程中会产生可见光，可用来分析SiR表面电弧放电的位置以及剧烈程度。电弧释放的能量是造成试样表面与内部侵蚀的主要原因，通过能量的分析可表征SiR试样的电弧侵蚀程度。研究发现，随着硅橡胶中纳米SiO2颗粒含量的增加，同时期同时间段内电弧释放的能量减小，对硅橡胶材料造成的侵蚀减小。因此，向硅橡胶材料中添加纳米SiO2颗粒能够显著提高它的耐电弧侵蚀能力。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 选题背景与研究意义

1.3 硅橡胶在外绝缘中的应用现状

1.4 干燥带电弧放电研究现状

1.5 硅橡胶材料改性研究现状

1.6 本论文的主要工作

第2章 实验系统与方法

2.1 试样制备

2.2 实验装置

2.3 实验过程与方法

2.4 数据处理

2.5 本章小结

第3章 基于电流特征的电蚀分析

3.1 干燥带放电

3.2 泄漏电流特征

3.3 泄漏电流分析

3.4 本章小结

第4章 基于物化特征的电蚀分析

4.1 表面侵蚀分析

4.2 内部侵蚀分析

4.3 憎水性变化

4.4 本章小结

第5章 基于电弧特征的电蚀分析

5.1 电弧放电过程分析

5.2 放电模型建立

5.3 电弧分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢