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SMS复合质料制成的绝缘子能否提升自身的抗紫外线老化性能原创2023-05-31 09:14·云边小鲤娱文 | 古梦今说编辑 | 古梦今说-＜SMS复合质料＞-在高压输电系统中绝缘是一个要害参数因此绝缘子对系统的可靠性起着主要作用在已往的几十年里由于聚合物绝缘子比古板的陶瓷和玻璃绝缘子具有更多的优点以及差别的优良特征如机械强度、高热能力和轻质等因此被用于户外高压绝缘接下来小梦将为各人讲述SMS复合质料制成的绝缘子能否提升自身的抗紫外线老化性能聚合物绝缘子还拥有特殊的疏水性在污染闪络方面有更好的体现相反由于其有机性子聚合物绝缘体对情形条件很敏感特殊是紫外线风化会导致化学结构逐渐剖析因此疏水性损失、粉化、开裂、剖析损失、机械强度和化学链的损坏都会爆发导致性能不佳和较少的使用寿命别的关于使用聚合物绝缘子作为户外绝缘抗紫外线和其他情形压力是CIGRE WG D1.14中指出的12个物理参数之一为了相识聚合物绝缘子的恒久性能、老化行为和使用寿命已经开发和应用了种种模拟风化条件的实验要领可是关于特定天气条件下的老化行为和填充物的选择仍需要更多的起劲来提高聚合物绝缘子的性能关于户外聚合物绝缘子许多研究小组已经形貌了在役老化和实验室在众多因素风化下的人工老化别的还举行了一些研究来视察硅橡胶作为户外绝缘体的性能最近硅橡胶及其复合质料的抗追踪性和侵蚀性与热漫衍一起被评估同样使用STRI疏水性的分类指南研究了硅橡胶在差别温度下的疏水性效果发明新硅橡胶的外貌疏水性纵然在浸泡8天后也没有完全损失这批注硅橡胶的可一连性获得了改善差别的研究评估了差别填料和尺寸的环氧树脂及其复合质料的绝缘性能同样在直流电压下研究了用差别负载量的巴克明斯特-富勒烯C60填充的环氧树脂的外貌电荷积累效果发明在环氧树脂中添加200ppm的富勒烯C60可以显着镌汰绝缘体外貌的电荷积累凭证液体渗透试验研究环氧树脂和SiR及其含有纳米/微米二氧化硅填料的复合质料的性能效果批注抗浸透性受填料颗粒巨细和重量的制约关于高压交流电的聚合物绝缘子的外貌退化、老化和寿命预计已经举行了大宗的研究然而为了远距离传输更多的电力HVDC和UHVDC被以为是一个经济的选择与全天下的HVAC相比别的由于绝缘子上的污染积累较多在高压直流的情形下老化和退化征象是主要的因此研究聚合物绝缘子在HVDC压力下的性能以及紫外线和热老化是一项主要使命研究职员对交流和直流压力举行了一些研究以评估思量差别参数的恒久性能如抗紫外线风化、电晕效应、抗跟踪和侵蚀这些研究报告指出在直流电压下绝缘子的质料特征有相当大的损失同样在对聚合物绝缘子在直流电压下的恒久性能剖析中与交流电压相比视察到了较高的外貌退化和泄泄电流然而有关紫外线风化、吸水征象、热降解以及在高压直流下对复合绝缘子的硬度参数评估的信息还不敷充分-＜实验设置＞-A. 试样的制备低粘度原始PDMS质料SiR（RTV-615）从WiLKON分销商（中国）处采购分为A和B两部分而环氧树脂（二缩水甘油醚-双酚A：DER-331）从陶氏化学北京公司（中国）处购置尺寸为10nm和5μm的SiO2颗粒的填料来自中国武汉新立信化工四甲基秋兰姆二硫化物（TMDT）、氧化锌、巯基苯并噻唑（MBT）和硬脂酸被用来作为制备样品的辅助添加剂关于SiR复合质料使用重量百分比举行制造制备样品时坚持基础聚合物（A）和策剂（B）的比例为10：1为了使二氧化硅填料匀称地疏散到硅橡胶基体中使用了高剪切力混淆器和超声机在最先加工之前二氧化硅颗粒在160°C的烘箱中坚持24小时以吸收水分首先将干燥的二氧化硅加入到RTV-615 SiR中并混淆以润湿填料搅拌直到完全去除块状物在混淆历程中搅拌器的温度、时间和速率划分坚持在150℃、20分钟和50rpm随后加入凝固剂并缓慢混淆几分钟以获得匀称的最大的二氧化硅疏散然后在真空中对混淆物举行脱气以去除气泡最后脱气后将混淆物倒入模具为了制备环氧树脂样品纳米二氧化硅最初使用乙醇溶液举行疏散以阻止粘连然后将该溶液置于超声波�。�40 kHz）中90分钟以抵达细腻疏散随后使用转速为3600rpm的剪切混淆器将环氧树脂添加到混淆物中一连30分钟最后将乙醇、填料和环氧树脂的混淆物在80℃的烤箱中坚持4小时直到乙醇完全蒸发选择的温度高于乙醇的沸点然后将该混淆物置于真空中以去除气泡脱气后将混淆物放在模具中在室温下生涯24小时下表中给出了样品的名称以及它们的代码和研究中思量的填料浓度B. 情形室和风化条件一个由亚克力板组成的情形室被用来做实验2.5千伏的正极性直流电压与所需的加速紫外线应力的模拟风化条件一起被施加在箱体内应用的直流电压是通过一个整流器从一个220V/5kV的中心抽头变压器获得的为了坚持50°C的热应力在试验室内装置了四个各500瓦的电加热器和一个温度控制器三个UVA-340 (20-W)荧光灯被装置在试验室中以模拟加速的紫外线风化条件由于UVA-340在从365纳米到295纳米的太阳能阻止点的要害短波长区域可以最好地模拟太阳光别的对样品外貌的紫外线强度的丈量是用Lutron测光仪（UV-340A）完成的测试样品被装置在紫外灯前的铜电极上这样每个样品的一面被袒露在紫外光下复合质料的目的面的紫外线应力坚持在15W/m2所有的样品都凭证IEC61109的划定以20mm/kV的特定爬电距离通电为了评估复合质料的耐候性紫外线耐候性一连举行了3600小时的直流电压力别的在老化后还举行了一再浸水试验以评估紫外线老化对复合质料的抗水渗透性的影响一个电热恒温干燥箱（XMTD-702）被用作烤箱来举行滚水试验-＜特征＞-A. 视觉检查在老化期竣事后举行了视觉检查看是否有由加速的紫外线风化、热和电应力引起的重大开裂、粉化和变色所有的样品都在灯下通过la ens举行适当的剖析通过一个高区分率的数码相机拍摄照片纪录每个样品的外貌状态B. 疏水性疏水性的评估是监测复合绝缘体性能的基本参数之一复合质料的外貌化学和润湿性可能会由于风化而改变这就需要在老化后对其举行视察测试程序如下每个样品用自来水喷洒20秒在10秒内用高区分率数码相机拍摄照片为了评估疏水性凭证STRI指南[34]将样品图像与标准图像（HC1-HC7）举行较量C. 泄泄电流泄泄电流剖析是聚合物绝缘体老化视察中的一个要害参数泄泄电流的丈量接纳了间接丈量法1MΩ的电阻器与每个绝缘体样品的死端串联使用UT-70B万用表通过识别每个电阻上的电压在距离240小时后丈量泄泄电流泄泄电流是通过使用以下数学盘算来丈量的如下所示：D. 硬度和重量研究了应力对机械性能的协同影响如试样的重量和硬度每个样品的硬度和重量都在每10天的老化后举行丈量同时纪录这两个参数以相识老化对复合质料吸水率的影响硬度测试是凭证GB/T 531-2008（类似于ASTM D2240）使用硬度计（Shor-A0-100 HA）举行的而样品的重量是使用ANDi电子压缩秤（GT-500）丈量的E. 扫描电子显微镜扫描电子显微镜（SEM）被用来视察所有样品的外貌形态在举行显微镜检查之前在每个样品上举行了2.5纳米的溅射金涂层由于溅射涂层关于通过SEM视察的绝缘质料是须要的F. 傅立叶变换光谱法在老化期最先和竣事时使用FTIR光谱仪对原始样品的结构转变举行剖析样品吸收峰的光谱图是用Perkin-Elmer Spectrum 2000 FTIR光谱仪获得的所有测试中使用的透明质料是溴化钾粉末G. 抗水渗透性凭证ASTM-570划定的程序对样品的耐水浸泡性和渗透性举行了较量研究因此在25℃下举行了24小时的浸泡测试而在100℃的滚水中举行了2小时的测试对样品的重量和硬度举行了丈量和纪录以供剖析-＜效果和讨论＞-A. 目测检核对样品的视觉视察显示没有重大的裂纹或外貌损伤然而所有试样都泛起了显着的外貌变色注重到NE的外貌粗糙有白色黑点同样地NS在紫外线照射的一侧泛起了深灰色的外貌而关于ENS、EMS和SMS样品可以看到外貌有白色粉末状的粉化征象聚合物绝缘体外貌的粉化和变色征象可能是由于分子内历程的环化和高电应力与其他应力团结而爆发的别的低分子量（LMW）分子的消除和外貌氧化的启动也会导致聚合物的降解、外貌变色和疏水性的损失B. 疏水性由于羟基的形成和交联的爆发复合质料的外貌疏水性可能随着紫外线的风化而改变别的高压直流造成的一连电应力也会影响复合质料的外貌疏水性使用STRI疏水性标准对样品的拒水水平的转变举行了视察如下图所示在老化试验之前和之后对每个样品举行了照相每个样品在原始和老化状态下的疏水性品级显示在表中-＜结论＞-基于SiR和环氧树脂复合质料在高压直流应力下对紫外线耐候性的反应在直流电压下两种质料的绝缘性能损失和加速紫外线老化的效果都获得了磨练两种质料的较量研究包括外貌变色、疏水性、泄泄电流、SEM、FTIR和抗水/湿度实验举行了3360个小时效果批注所有试样的几种特征都有差别带有微型和纳米二氧化硅的SiR混淆物显示出更好的抗疏水性损失的能力然而在SMS的外貌发明了显着的褪色和黑点其余的样品也泛起了外貌褪色和粉化征象泄泄电流丈量批注在所有样品中SNS的泄泄电流抑制效果更好其次是SMS扫描电子显微镜（SEM）检查显示NE和NS的外貌粗糙度很高而ENS、SMS和SNS提供了更好的抗裂性和外貌畸变别的FTIR效果批注环氧树脂和SiR试样的吸收峰高度在主要组别中显着镌汰在SiR复合质料的情形下发明文数为1008cm-1的主要峰值的损失这批注相识聚征象只管SNS和SMS在所有性能方面都有改善但在硬度测试中纪录的效果相对较弱其中两种SiR复合质料的硬度都有增添在水渗透试验中EMS在高温水浸泡试验后的硬度体现相对更好其次是SNS和SMS然而SMS和SNS在质量吸收值方面显示出更好的抗水能力总体视察批注SiR和环氧树脂中的微/纳米填料显示出更好的性能由于一连的紫外线照射和直流电压下的高温导致降解时间推迟
2025-10-19 10:13:00
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