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复合绝缘的材料特性
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复合绝缘的材料特性

January 9, 2016 • Utility Practice & Experience, Utility Practice & Experience, 最近文章汇总

确定要求 在过去几年,复合绝缘子在架空线路和电气设备中 的应用得到了迅猛发展。由于这个原因,这一市场 形成了全球激烈竞争的局面。除了一些有多年生产 经验的工厂外,也相 继建成了许多新的工厂, 他们采 用了便捷的数据管理系统。这些都为绝缘子提供了 系列产品的生产方法和可供选择的原材料。 相反,这又使得一些用户在某些问题上难以决断,如 电力部门如何选择符合要求的供应商。因此,对复合 绝缘原材料的关键特性制定一个基本的判别标准越 来越引起重视。但是,要实现这一目标,必须分析现有 的测试程序及其适应性(例如, 结果的可重复性,模拟试 验与户外运行经验的一致 性等)。显然,这是一个 很有 科学研究价值的课 题,因此 2001 年国际大电网组织 为此目的成立了一个工作组 - D1.14。 该工作组以德 国的约瑟夫·肯德博格教授为首,包括来自各个国家 的专家。 D1.14 的第一阶段 2004 年,一份名为 “非瓷质户外绝缘材料特性 - 技术 发展现状”(国际大电网组织 CIGRE 样 本 255)报告 的提交标志着第一阶段工作的完成。这份文件成为 国际电 工委员会(IEC)技术委 员会(TC112)编制技术 报告(TR) 62039 “在高电压下户外复合材料选 择指 南”标准的基础,该技术报告于2007年3月出版。它 适用于大于 1 kV 的电力设备中使用的 绝缘材料,并提 供了相关材料特性的资料。遗憾的是,它不能为绝缘 子提供一个直接相关的运行经验。这是因为复合材 料的标准没有考虑绝缘子几何形状以及环境和应力间的相互影响这一重要因素。
因为电压范围包括配电和输电,所以高分子绝缘存 在不同的设计原则。这就需要根据材料的功能来 进行一些区分,即: ● 伞盘材料(如硅橡胶, 三元乙丙橡胶等) ● 芯棒材料(环氧玻璃钢棒) ● 结构材料(如环氧树脂) 复合材料的最低要求反映了其物理特性,为它们提 供相匹配的标准化测试方法已经产生。复合绝缘 子的户外特性往往是用最小的量化指标来表征。 总的来说,现在已经有了 12 项相关的性能鉴定, 其 中 8 项已经成为标准化测试方法并确定了最小量 化指标。
憎水性的转移特性试验装置 复合绝缘 复合绝缘的材料特性 testtool

图 二:憎水性的转移特性试验装置

D1.14 的第二阶段 其余 4 个特性为防紫外线,憎水性,防止电晕 和臭氧 以及可燃性,它们仍然在研究中。下面将更详细地 讨论其中一个。 众所周知,憎水性是硅橡胶的一个特性,它可以使一 个绝缘子的寿命得以维持(至少三十年)。憎水性对 污秽条件下的绝缘子有至关重要的影响。 复合绝缘的材料特性 出于这个原因,自上世纪 80 年代以来研究人员和 厂商一直在关心着这个特性,现在对其动态机制已 经有了充分的了解。然而,在电应力和电解同时作 用下憎水性的稳定性标准化测试还没有进行。憎 水性转移特性也是同样。
对此,一个新的替代性测试程序的目标可以定义如下: 测试 的高度可重复性; 所有憎水性材料通用性;简单易行且经济 有效;人工加速老化的强度因子与户外环境因子的一 致性。 复合绝缘的材料特性 复合绝缘 复合绝缘的材料特性 frankschnuch耐憎水性 在某些环境条件下, 耐憎水性很重要,它可以使绝缘子表面 不形成污秽层。某些情况下有可能暂时丧失憎水性,主要 是由 于水、湿度和表面电场强 度的同时作用。 这个新试验(称为动态液滴试验)的基本思想很巧妙。 可以使用(IEC60587)斜面法中的一些硬件设备,但需要 采用不同的电极,不同的电解质和不同的测试方法(见图 一)。因此,评价的原则是记录一个持久化液体路径在电 极之间形成的时间。测试是加上电压进行的,例如 4kV 或者 5kV。 与标准化斜面试验相比, 电解液中没有润 湿剂。这项试验在个别实验室已经被证明是可行的。 下一步是在其他实验室针对这项实验循环做实验,其目 的是在更大范围内评估其重复性。 憎水性的迁移特性与其他材料相比,憎水性的迁移特性对 污秽层有一个显著的性能改善, 这种现象不会在一些材料 中(如玻璃,陶瓷,三元乙丙橡胶,环氧树脂等)出现。虽然这 种特性来自运行经验,但在实验室条 件下模拟这种特性仍然是一个挑战。例如,人工污秽层必须没有裂缝,否则将影 响模拟结果。而且人工污秽层不应包含其它物质也不能 进行特殊处理, 这会使转移特性要么受到干扰要么加速。
测试的原则是在表面确定一定厚度的污秽层。然后,测量 接触角增量随时间的变化关系。简单形状的试样允许使 用统计方法。必须注意在特定的环境条件下储存污秽层 标本。在德国,目前这个测试已在不同的实验室进行,下一 步将进行循环试验。 总结 国际电工委员会 (IEC)技术报告 TR 62039 作为新的标准, 它初步完成了对原标准修订的科研工作,提出了高分子材 料户外绝缘的基本要求。国际大电网组织 (CIGRE)工作组 的目标是在今年年底完成剩下尚未解决的问题。憎水性 就是其中之一,并有资料显示有望完成这项检测的标准化 工作。  

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