特高压输电用复合绝缘子HTV硅橡胶的湿热老化特性研究
赵彦华
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赵彦华,. 特高压输电用复合绝缘子HTV硅橡胶的湿热老化特性研究[J]. 中国能源进展,2022.9. DOI:10.12721/ccn.2022.157081.
摘要:
复合绝缘子在特高压输电线路中有着重要的应用,对复合绝缘子的性能进行分析,并对其老化规律等进行掌握,这对于复合绝缘子的周期性更换与特高压输电的安全性维持有突出的现实意义。现阶段的特高压输电中使用比较普遍的复合绝缘子为HTV硅橡胶材料,对这种材料的复合绝缘子湿热老化特性进行掌握,这对于更好的控制特高数输电安全等有积极的意义。文章对特高压输电用复合绝缘子HTV硅橡胶的湿热老化特性进行研究,旨在为实践工作组织开展提供指导。
关键词: 特高压输电复合绝缘子硅橡胶老化特性
DOI:10.12721/ccn.2022.157081
基金资助:

从上世纪八十年代开始,我国开启了针对复合绝缘子的研究,到1985年的时候,HTV硅橡胶作为主要材料的复合绝缘子在实践中获得了应用。对HTV硅橡胶材料进行分析可知其具有非常优异的憎水性,而且其力学性能比较稳定,绝缘性也比较的突出[1]。通过大量的实验分析发现,在电力系统的外绝缘中强调HTV硅橡胶材料的时候可以有效减少污闪问题的发生,这能够让电网运行安全性显著提升,所以在特高压电网的应用中,HTV硅橡胶材料的应用越来越普遍。在特高压电网使用HTV硅橡胶材料复合绝缘子材料的过程中,因为南方自然条件呈现温湿的特点,而HTV硅橡胶材料复合绝缘子在这样的环境下比较容易发生老化情况。为了对HTV硅橡胶材料复合绝缘子在温湿情况下的老化问题进行掌控,研究老化特性并做针对性的控制现实意义显著。在老化特性分析的过程中,主要采用实验分析的方法,以下是对实验分析的整体阐述。

一、试验部分

在执行试验的过程中需要强调的内容是比较多的。以此次的实验组织实施进行分析,实验部分需要注意的内容有:1)试样的准备。为了具体分析湿热环境对特高压用复合绝缘子用HTV硅橡胶材料老化特性的具体影响,需要基于目前的市场遴选出参与试验的复合绝缘子。在此次的试验中,最终选定的实验对象是两款特高压用复合绝缘子用HTV硅橡胶材料。2)试验方法。在此次的试验中采用的是人工加速老化试验。此次实验的执行参照为GB/T15905-1995《硫化橡胶湿热老化实验方法》。对试验的具体条件进行确定,最终确定了三个试验条件,分别是70℃×85%RH、80℃×85%RH、90℃×85%RH。3)测试项目与仪器。在此次试验过程中,主要测试三个具体的项目,分别是力学性能项目、电气绝缘性能项目和憎水性[2]。为了保证结果测试的准确性和有效性,需要对测试不同项目的设备仪器进行检查,要保证仪器本身的专业性和运行的稳定性。

总的来讲,对试验准备工作的内容进行强调,保证试验条件的规范和专业,这样的环境下测出的最终结果才会更具说服力。在试验准备工作完成之后接下来需要强调的便是实验工作。

二、结果与讨论

组织实施试验,并对试验的结果数据进行记录,通过数据结果的分析可以准确的掌握HTV硅橡胶材料在湿热环境下的老化特性。以下是对具体试验结果的汇总。

第一是力学性能。在执行试验之后记录试验结果,并将结果数据和原始样品的数据进行对比会发现在经过不同湿热条件老化1000h以后试样的力学性能均发生了一定程度的下降。对三种条件下的试样力学性能下降情况进行具体的对比分析可知在70℃×85%RH湿热条件下进行老化测试,两种试样的断裂伸长率均发生了显著的下降[3]。在90℃×85%RH的湿热条件下进行老化测试,两种试样均保持着比较高的力学强度,但是二者的伸长率发生了明显的下降。基于结果进行分析可知在一定的范围内,环境的温度越高,硅橡胶材料的交联反应表现越突出,其力学强度会明显的增加。

第二是电气绝缘性能。材料的电气绝缘性质常常会用体积电阻率进行表示,所以材料的体积电阻率越高,其作为电绝缘部件的性能表现会越高。复合绝缘子HTV硅橡胶老化之后其会发生相对介电常数增大的情况,这种情况下电场会发生畸变,因此会出现电晕以及局部放电现象。就介电损耗增大而言,其不仅会导致电能消耗增大,还会导致材料异常放热,这两种情况均会导致复合绝缘子产生老化。基于试验结果进行分析,在相同的条件下进行测试,两种试样在70℃×85%RH湿热条件下,体积电阻率与表面电阻率发生了一定程度的下降,这说明在70℃×85%RH的湿热条件下试样老化导致了材料内部容易产生自由移动的载流子,其会随着外部电场而发生运动[4]。当湿热环境保持湿度一致,温度不断升高的情况下,体积电阻率和表面电阻率会呈现逐渐增大的趋势。就试验结果来看,第一种试样的相对介电常数在湿热环境中出现了随温度升高而增大的情况,在90℃×85%RH的湿热条件下,相对介电常数明显增大。由此可见在90℃×85%RH湿热条件下试样明显劣化。第二种试样在湿热环境下随着温度的降低出现了绝缘性逐渐变差的情况。

第三是憎水性。在HTV硅橡胶材料复合绝缘子的性能考核中,其是否能够获得广泛应用需要参考的重要指标之一是憎水性。也就是说只有HTV硅橡胶材料的复合绝缘子具有了比较好的憎水性,其才能够获得广泛的应用。对此次试验的结果进行分析可知在经过老化试验之后两种试样在70℃×85%RH湿热条件均发生了憎水性轻微下降的情况,其他两种湿热条件下憎水性没有发生显著变化。这说明湿热老化对HTV硅橡胶材料复合绝缘子的憎水性影响是比较小的。

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湿热条件对HTV硅橡胶材料复合绝缘子的老化影响

结束语:

综上所述,HTV硅橡胶材料复合绝缘子在目前的特高压输电中有着重要的应用,基于复合绝缘子安全应用的要求和标准对湿热条件下的HTV硅橡胶材料复合绝缘子老化性能进行分析,在掌握了HTV硅橡胶材料复合绝缘子在湿热环境下的老化特性之后基于特性做针对性的维护,这对于保证特高压输电安全有突出现实意义。

参考文献:

[1]周军,方泳皓,邓禹,等.东南沿海地区复合绝缘子用硅橡胶老化特性研究[J]. 绝缘材料,2020,53(3):8.

[2]曾磊磊,张宇,缪雪梅,等.复合绝缘子芯棒湿热老化与吸湿特性研究[J].绝缘材料,2020,53(1):6.

[3]毕茂强,潘爱川,董扬,等.高湿度条件下HTV硅橡胶材料电晕老化特性[J]. 中国材料进展,2021,40(1):7.

[4]彭静,刘云蔚,危鹏,等.硬质复合绝缘子用伞套材料憎水性研究[J].电工技术学报,2021,036(0z1):14-21.

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