硕士答辩-复合绝缘子老化过程的微结构研究

复合绝缘子老化过程的微结构研究,硕 士 学 位 论 文,目 录,FTIR、DMA与表面接触角分析,人工加速老化试验,研究背景,复合绝缘子的老化机理,全文总结,第一章 研究背景,绝缘子,杆塔,架空导线,低电位,高电位,.,机械强度高抗震、质量轻盈表面憎水,绝缘子按照材料分类,玻璃绝缘子,高湿,强紫外线,老化,干旱、高温、昼夜温差大,绝缘子失去绝缘作用或是力学性能下降而导致机械损坏,安全事故,研究意义,检测,最大泄漏电流法,喷水分级法,等值盐密法,泄漏电流脉冲计数法,积分电导率法,局部电导率法,受主观因素印象较大,没有揭示内部成分、结构的变化与整体性能变化的关系,研究思路,FT-IR,DMA,表面接触角,紫外线辐射,交流电晕放电,晶区,非晶区,研究内容,进行交流电晕老化试验与人工紫外加速老化试验，观察外观特征,对运行样与交流电晕老化样进行傅里叶变换红外光谱检测，通过自动逐点扫描成像技术对运行样的横截面进行微区分析。综合测试结果分析样品中各化学基团的变化情况。,对人工紫外加速老化样进行动态力学热分析检测，分析样品玻璃化转变温度与粘弹性的变化。,对运行样与人工紫外加速老化样进行静态接触角检测，分析样品表面憎水性的变化。,参考以往文献、综合测试结果，对复合绝缘子可能的老化机理进行总结。,第二章 人工加速老化试验,人工加速老化,实地运行老化,老化条件可控试验周期较短,老化条件错综复杂不可人工可控观察整个老化过程需要上十年,实验部分,样品：,硅橡胶片,A、B、R三种配方,东莞高能实业有限公司提供,厚度约为2 mm,运行过的绝缘子,从不同地区的电网上卸下,运行年限不同,交流电晕老化实验：,恒定室温（251），施加的交流电压有效值为 8kV，样品平放在板电极上，尺寸为40 mm40 mm2 mm,分别制备了交流电晕老化时间为0h、20h、48h、108h、150h与204h的A、B两类样品,人工紫外加速老化试验：,紫外老化箱内温度保持在50，相对湿度保持在40%。紫外光源由UV-A型和UV-B型荧光紫外灯提供，UV-A型荧光紫外灯紫外光波长为340nm，UV-B型荧光紫外灯紫外光波长为313nm。样品水平放置，尺寸为40 mm40 mm2 mm。,分别制备了紫外老化时间分别为0h、120h、240h、360h、480h、600h、720h与1000h的A、R两类样品。,广东,河北,人工老化样的外观特征：,针电极放电处出现了大小深浅不一的灰黑色圆斑。圆斑的颜色从中心到边缘逐渐变浅。交流电晕老化时间相同配方不同的样品上的圆斑范围未见明显差别，然而随着交流电晕老化的时间增加，在圆斑的颜色逐渐加深的同时圆斑的范围也在增大,所有人工紫外加速老化样的外观都未见明显变化。,第三章 傅里叶变换红外光谱分析,朗伯比尔定律,定量分析,根据峰面积,Si-CH3,Si-O,C=O,CH3中的C-H,Si-OH中的-OH,实际运行过的绝缘子其附着的污秽的表面、清洗掉污秽后的露出的硅橡胶材料表面以及硅橡胶材料内部所包含的化学基团的种类大致相同,硅醇（Si-OH）有可能是绝缘子上所积累的污秽的主要成分之一。有些绝缘子上所积累的污秽中硅醇的含量几乎可以忽略不计从而观察不到Si-OH中的-OH的红外吸收峰,38号样品,内,外,70m,70m,1260 cm-1,2960 cm-1,绝缘子的老化是从外表面开始而逐渐向内发展,主链上的甲基逐渐脱落，而硅橡胶分子主链断裂之后，断裂的硅橡胶分子主链又会再次重新发生交联反应而使得交联密度增大，交联点为Si-O,硅橡胶分子链的变化是动态而这导致了图中曲线的波折,第四章 动态力学热分析,(t)=0sint,弹性材料：(t)=0sint,粘性材料：(t)=0sin(t-90),粘弹性材料：(t)=0sin(t-)（090）,热运动的多重性,松弛过程,高分子的粘弹性,A配方,Tg=-110,Tm=-20,R配方,Tg=-110,Tm=-20,硅橡胶具有很强的抗紫外老化能力,紫外线的照射会使得硅橡胶分子链断裂，从而使得交联度下降。,第五章 表面接触角分析,存在小分子硅氧烷并易迁移至表面,憎水性恢复,甲基屏蔽作用,表面憎水性,小分子硅氧烷在各种不同成分的污秽中以及硅橡胶材料自身内部的扩散情况可能很不相同,小分子硅氧烷在硅橡胶材料自身内部扩散速度较快,总体上来看B配方硅橡胶片在紫外线照射的条件下对于憎水性保持更好。,第六章 复合绝缘子的老化机理,外部：酸雨内部：各种配合剂,表面放电,更一般的影响因素,紫外辐射与高温,第七章 全文总结,硅橡胶的憎水迁移性可能与污秽的具体成分有关，憎水迁移性在没有表面污秽物的硅橡胶材料中表现的十分明显。,在复合绝缘子老化的过程中高分子链发生了主链的断裂、重排式降解、交换、水解、解扣式降解、交联与侧基的氧化等复杂的反应。,硅橡胶具有很强的抗紫外老化能力。但是紫外线照射仍然会使得硅橡胶分子链断裂，从而降低了交联密度。,硅醇有可能是绝缘子上所积累的污秽的主要成分之一。绝缘子的老化是从外表面向内发展。随着交流电晕老化时间的增加，硅橡胶主链上甲基的含量在逐渐的减少而交联密度在增大。,致 谢,在论文完成之际，我要特别感谢我的导师方鹏飞老师。无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了方鹏飞老师悉心细致的教诲和无私的帮助。在此谨向方老师表示真诚地感谢和深深的谢意。感谢物理学院的所有老师在本人攻读硕士期间细心教授给我各科的专业知识。感谢戴益群老师在文章的修改过程中给予的指导与无私的帮助。感谢实验室的高远鹏师兄、刘福伟师兄、陈飞台师兄与郑峰师兄对我在科研过程中遇到问题时耐心细致的指导，感谢颜紫霞、贺丽娟、胡勤伟、罗伟才、王聪、黄琴琴、刘杨、周剑等