基于硅橡膠微觀性能的復(fù)合絕緣子老化評(píng)估方法
聶永欣1，張璐2，孫蕾3，陳煜2，劉孝為2，穆海寶1
（1 西安交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，陜西 西安 710049；2 國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院，陜西 西安 710100；
3 中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065）
摘 要：隨著運(yùn)行時(shí)間增加，復(fù)合絕緣子老化愈加嚴(yán)重。對(duì)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行老化絕緣子試品進(jìn)行了掃描電子顯微鏡、X 射線光電子能譜測(cè)試，針對(duì)復(fù)合絕緣子老化后材料微觀特性進(jìn)行了研究，并提取新型老化表征參數(shù)，提出復(fù)合絕緣子運(yùn)行性能綜合檢測(cè)方法和老化診斷指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著絕緣子運(yùn)行年限增加，其表面Al、S元素含量下降，C/Si、O/Si比例增大；復(fù)合絕緣子表面元素含量隨其運(yùn)行年限增加呈現(xiàn)一定規(guī)律，且與絕緣子HC分級(jí)對(duì)應(yīng)。將上述老化診斷指標(biāo)與傳統(tǒng)老化判據(jù)結(jié)合，可對(duì)復(fù)合絕緣子老化狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。
關(guān)鍵詞：復(fù)合絕緣子；老化評(píng)估；掃描電子顯微鏡；X 射線光電子能譜
中圖分類號(hào)：TM216；TM852 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3175(2020)10-0013-04
The Aging Assessment Method of Composite Insulator Based on Micro Properties of Silicon Rubber
NIE Yong-xin1, ZHANG Lu2, SUN Lei3, CHEN Yu2, LIU Xiao-wei2, MU Hai-bao1
（1 School of Electrical Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China;
2 State Grid Shaanxi Electric Power Research Institute, Xi’an 710100, China;
3 Powerchina Northwest Engineering Corporation Limited, Xi’an 710065, China）
Abstract: With increasing of service time, the aging of composite insulator becomes more and more serious, which proves to be the important influencing factor on safe and reliable operation of transmission line. The samples of aging insulator in laboratory and field are tested by scanning electron microscope (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The micro characteristics of composite insulator after aging are studied, and new aging characterization parameters are extracted, and the comprehensive detection method and aging diagnosis index of composite insulator operation performance are proposed. The results show that with increasing of service time, the contents of Al and S elements on the surface of insulators decrease, and the contents of C/Si and O/Si increase. The element content present certain rules with increasing of service time of insulator, which also corresponds to HC classes of insulator. In the practical application, combining the above
mentioned diagnosing indexes with traditional aging criterion, the aging condition of insulator can be evaluated accurately.
Key words: composite insulator; aging assessment; scanning electron microscopy (SEM); X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)
參考文獻(xiàn)
[1] 謝從珍，袁超，胡長(zhǎng)猛，等.±800 kV直流耐張串復(fù)合絕緣子傘裙材料的老化特性[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35(3)：735-741.
[2] 傅佳，覃永雄，王勇，等.248 nm紫外激光照射高溫硫化硅橡膠實(shí)驗(yàn)及老化機(jī)理探討[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2012，36(11)：277-282.
[3] 冉學(xué)彬，魯茲，成立，等.500 kV復(fù)合絕緣子脆斷事故研究與劣化機(jī)理分析[J]. 高壓電器，2013，49(9)：35-43.
[4] 宋偉，申文偉，王國(guó)利，等. 電暈放電老化對(duì)高溫硫化硅橡膠材料陷阱特性的影響[J]. 高電壓技術(shù)，2013，39(4)：979-986.
[5] 申文偉，宋偉，王國(guó)利，等. 復(fù)合絕緣子HTV硅橡膠材料老化特性的研究[J]. 高壓電器，2013，49(2)：1-7.
[6] 吳經(jīng)鋒，袁檢，張建榮，等. 復(fù)合絕緣子老化評(píng)估方法淺析[J]. 高壓電器，2003，39(2)：32-33.
[7] 黃成才，李永剛. 復(fù)合絕緣子老化狀態(tài)評(píng)估方法研究綜述[J]. 電力建設(shè)，2014，35(9)：28-34.
[8] 李立浧，蔣興良，孫才新，等.±800 kV直流復(fù)合絕緣子短樣人工污穢閃絡(luò)特性研究[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007，27(10)：14-19.
[9] 戴罕奇，梅紅偉，王希林，等. HTV硅橡膠用不同高嶺土染污后的憎水遷移特性對(duì)比[J]. 高電壓技術(shù)，2014，40(4)：1030-1037.
[10] MA B，GUBANSKI S M, HILLBORG H.AC and DC zoneinduced ageing of HTV silicone rubber[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2011，18(6)：1984-1994．
[11] REYNDERS J P，JANDRELL I R，REYNDERS S M. Review of aging and recovery of silicone rubber insulation for outdoor use[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，1999，6(5)：620-631．
[12] 梁曦東，李震宇，周遠(yuǎn)翔. 交流電暈對(duì)硅橡膠材料憎水性的影響[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007，27(27)：19-23.
[13] 傅觀君，王黎明，侯鐳，等.±800 kV特高壓直流耐張串應(yīng)用復(fù)合絕緣子的可行性[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31(22)：119-125.
[14] 吳維寧，吳光亞，張勤，等.1 000 kV特高壓交流絕緣子的使用及運(yùn)行特性[J]. 高電壓技術(shù)，2011，37(1)：15-20.
[15] 關(guān)志成，彭功茂，王黎明，等. 復(fù)合絕緣子的應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 高電壓技術(shù)，2011，37(3)：513-519.
[16] 張喬根，周建博，奚海波，等. 復(fù)合絕緣子表面不同狀態(tài)時(shí)的放電特征[J]. 高電壓技術(shù)，2014，40(4)：987-994.
[17] KARADY G G, SHAH M, BROWN R L.Flashover mechanism of silicone rubber insulators used for outdoor insulation-I[J].IEEE Transactions on Power Delivery，1995，10(4)：1965-1971.
