硅橡胶材料吸湿性及介电特性的研究

摘要

近年来中国多个地区的输电线路在运行中发现复合绝缘子异常温升现象，水分在温升现象中扮演着重要角色。本文首先从与湿度相关的复合绝缘子异常温升现象入手，对异常温升的原因进行分析，提出温升的主要发热来源，揭示相对湿度和硅橡胶材料在温升现象中的作用。针对硅橡胶材料可能的老化因素，设计并开展硅橡胶材料的电晕老化和紫外老化试验。以新硅橡胶材料、紫外老化后的材料以及不同电晕老化时间和不同电晕电压老化后的材料为试验对象，在不同相对湿度下开展吸湿性试验并同步开展介电特性测试，对比分析电晕老化和紫外老化对硅橡胶材料吸湿性和介电特性的影响，进而提出与湿度相关的复合绝缘子异常温升现象的主要起因。
　　针对岭深线交流500kV复合绝缘子与湿度相关的异常温升现象，对异常温升的原因进行分析。发现复合绝缘子异常温升部位的电气特性与其他无温升部位明显不同。电导性发热以及芯棒材料的介质损耗发热在异常温升中所起的作用很微弱，异常温升主要是来源于高压端硅橡胶护套材料老化后的介质损耗发热，并且主要集中在护套表面约1mm的表层。
　　硅橡胶材料吸湿性和介电特性试验结果表明，随着相对湿度的增加，硅橡胶材料的吸湿率、介电常数实部和介损因数基本呈上升趋势，体电阻率基本呈下降趋势。电晕老化后试样的吸湿率均高于新试样，原因是电子轰击、硝酸和臭氧老化造成试样物理缺陷（如孔洞、裂缝等）和化学降解，硅橡胶材料中的自由体积和亲水性基团增加，导致材料的吸湿率上升。
　　当电晕电压不变时，老化后材料的吸湿率、介电常数实部和介损因数总体上随着老化时间的增加而增大，体电阻率总体上随着老化时间而减小，这种趋势随着电晕电压的增加变得更加明显和规律。当电晕老化时间不变时，电晕电压对吸湿性和介电特性的影响规律与老化时间类似。
　　紫外老化3000h后硅橡胶试样的吸湿性和介电特性与新试样的差别都不显著，此强度的紫外老化并不能明显引起复合绝缘子的温升。电晕老化对硅橡胶材料的吸湿性和介电特性影响显著，是复合绝缘子异常温升的主要起因。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及其意义

1．2 复合绝缘子异常温升现象研究现状

1．3 复合材料吸湿性及介电特性研究现状

1．3．1 复合材料吸湿性的研究现状

1．3．1 复合材料吸湿与介电特性关系研究现状

1．4 论文主要研究内容

第2章 复合绝缘子异常温升原因分析

2．1 复合绝缘子异常温升现象简介

2．2 相对湿度的影响

2．3 表面污秽的影响

2．4 复合绝缘子沿串不同部位温升情况

2．5 温升部位护套、芯棒和二者之间界面对温升的贡献

2．5．1 护套与芯棒间的界面

2．5．2 护套和芯棒

2．6 高压端表层护套对温升的影响

2．6．1 1cm短试样削去表层护套前后温升试验

2．6．2 异常温升复合绝缘子削去高压端表层护套前后的温升试验

2．7 本章小结

第3章 试验方法与试样制备

3．1 电晕老化试验

3．1．1 试样

3．1．2 固体电介质耐电晕试验装置

3．1．3 电晕老化试验方法和步骤

3．2 紫外老化试验

3．2．1 试样

3．2．2 紫外老化试验装置

3．2．3 紫外老化试验方法

3．3 吸湿性试验及介电特性测试

3．3．1 试样

3．3．2 试验装置

3．3．3 试验方法

第4章 电晕老化对硅橡胶吸湿性及介电特性的影响

4．1 电晕老化时间的影响

4．1．1 吸湿率

4．1．2 介电常数

4．1．3 介损因数

4．1．4 体电阻率

4．2 电晕电压的影响

4．2．1 吸湿率

4．2．2 介电常数

4．2．3 介损因数

4．2．4 体电阻率

4．3 本章小结

第5章 紫外老化对硅橡胶吸湿性及介电特性的影响

第6章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢