现场运行复合绝缘子老化及憎水恢复性研究

分类号密级UDC编号10486武汉大学硕士学位论文现场运行复合绝缘子老化及憎水性恢复性研究研究生姓名林宏升学号2013282020089指导教师姓名、职称方鹏飞教授学科、专业名称材料工程研究方向电介质物理与绝缘材料二一五年五月MASTERDEGREETHESISSTUDIESONTHEAGEINGANDHYDROPHOBICITYRECOVERYOFSILICONRUBBERINSULATORINSERVICEBYHONGSHENGLINDIRECTEDBYPROFESSORPENGFEIFANGWUHANUNIVERSITYMAY12,2015郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，否则，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。学位论文作者（签名）年月摘要现场运行复合绝缘子老化行为是一个长期、由表及里的缓慢过程恶劣天气时表面连续放电，表面被破坏后，环境的污秽、水附着于表面，使得绝缘子表面憎水性下降，产生泄露电流乃至击穿，并持续加速自身的老化，最终失去绝缘性。这一老化过程涉及复合绝缘子表面老化结构的变化，涉及复合绝缘子的憎水性，涉及对复合绝缘子老化程度描述的检测技术。因此，针对目前研究中存在的一些问题并结合电力部门的需求，本工作的本论文围绕运行复合绝缘子老化问题开展了三方面的工作基于红外显微成像技术发展一种微米尺度的定量判定硅橡胶复合绝缘子老化程度的微观检测方法，讨论该方法诊断硅橡胶绝缘子的原理、步骤、最优试验参数以及不同试验条件下的可靠性；利用慢正电子束技术，结合XPS、SEM、EDS、TGDTA比较研究了自然老化对表面带来的影响，讨论相应的机理；采用等离子老化、气相色谱质谱联用（GCMS）技术，从憎水恢复特性和小分子种类及含量变化的角度讨论自然老化对憎水性恢复性和体层小分子种类含量的影响。主要研究内容如下（1）显微红外法测定老化深度的方法选择侧链2960CM1甲基峰面积变化作为依据指标的测定运行硅橡胶复合绝缘子老化影响深度。厚度会影响峰面积的大小，但对老化深度的判断影响不大；硅橡胶内部同一深度区域的老化是相对均匀的；在受边界影响和老化共同影响的深度区间，自然老化样比起转轮和盐雾老化样对线性的拟合度更差；测得了实地运行硅橡胶复合绝缘子老化影响深度，并进一步应用玻尔兹曼拟合函数给出了判断老化程度替代指标一个。0XD（2）通过慢正电子技术、SEMBYSLOWPOSITRONBEAMTECHNIQUE,COMBINEDWITHXPS,SEM,EDS,TGDTACOMPARATIVESTUDYOFTHEINFLUENCEOFNATURALAGINGONTHESURFACEOFTHEDISCUSSION,THECORRESPONDINGMECHANISMCHROMATOGRAPHYMASSSPECTROMETRYUSINGPLASMAGAS,AGINGGCMSTECHNOLOGY,RECOVERYCHARACTERISTICSANDTHESMALLMOLECULETYPEANDCONTENTFROMTHEPERSPECTIVEOFHYDROPHOBICDISCUSSEDNATURALAGINGONTHEHYDROPHOBICITYRECOVERYEFFECTANDSMALLMOLECULARSPECIESCONTENTTHEMAINRESEARCHCONTENTSAREASFOLLOWS1THEMETHODOFDETERMININGTHEAGINGDEPTHBYMICROINFRAREDMETHODWASUSEDTODETERMINETHECHANGEOFTHEAREAOFTHESIDECHAIN2960CM1METHYLAREAASTHEBASISFORDETERMININGTHEAGINGINFLUENCEDEPTHOFTHESILICONERUBBERCOMPOSITEINSULATORTHICKNESSEFFECTONPEAKAREASIZE,BUTDEPTHJUDGMENTHASLITTLEEFFECTONTHEAGINGAGINGOFSILICONERUBBERINTERNALSAMEDEPTHREGIONISRELATIVELYUNIFORMINBYTHEBOUNDARYEFFECTANDAGINGEFFECTONCODEPTHINTERVAL,NATURALAGINGTHANRUNNERANDSALTFOGAGINGOFLINEARQUASIWORSEDEGREEHADBEENTESTEDINTHEFIELDOPERATIONOFSILICONRUBBERCOMPOSITEINSULATORSAGINGINFLUENCEDEPTHANDFURTHERAPPLICATIONOFTHEFITTEDTOBOLTZMANNFUNCTIONGIVENTHEJUDGEMENTAGINGDEGREEOFALTERNATIVEINDICATORSOFA2BYSEMTHESAMEAREAOFTHESAMPLEHYDROPHOBICRECOVERYCHARACTERISTICOFSOMEOFTHEMORESIMILAR,SUCHASYANGJIANG,QINGYUAN,SOMEDIFFERENCESINTHELARGER,SUCHASZHONGSHAN,SHANWEI,HYDROPHOBICRECOVERYCHARACTERISTICSOFREGIONALDIFFERENCESINTHEPATTERNOFPERFORMANCEISNOTOBVIOUSTHESAMESTRINGINSULATORINTHEPOSITIONOFUMBRELLASKIRTTHEHYDROPHOBICRECOVERYRATEOFTHESLOWEST,INCUMBENTPOSITIONONTHERECOVERYRATEDMAXIMUMMANUFACTURERSCANEXTRACT259OFTHEMATERIAL,WHILETHEMATERIALOFTHEMATERIALCANBEEXTRACTEDFROMTHERUNNINGOFTHEMATERIALDECREASED,RESPECTIVELY,160,097,105ANEWKINDOFFACTORYD4WASD21,D6,D15PEAKHIGH,OPERATINGINSULATORSMALLMOLECULESOFSIMILARTYPES,WHILED6DECREASEDPEAKTHANTHED15PEAKTOTHEMANYINANEWKINDOFOPERATIONSAMPLESDONOTEXISTIND3,D3MAYBEASILICONRUBBERINSULATORINOPERATIONENVIRONMENTTHEAGINGGENERATIONOCCURS,THEDEGRADATIONOFMOLECULARFRACTURETHEDIFFERENCEOFTHETOTALCONCENTRATIONFURTHERBYINTERNALSTANDARDMETHODTOOBTAINANEWKINDOFINSULATORSANDMANUFACTURERSOFSMALLMOLECULESISVERYSIGNIFICANT,25G,A1,C6,XIANGFAN5G17OPERATIONCANBEEXTRACTEDDNINSULATINGSAMPLEN323MOLECULARCONCENTRATIONOF6632103,6676MOL/G107MOL/G,66MOL/G,7308X107X107MOL/G,VISIBLEAFTERRUNNINGAFEWYEARSINTHECYCLOSILOXANESSMALLMOLECULELOSSISVERYSERIOUSTHESMALLMOLECULEDNCONCENTRATIONDISTRIBUTIONFROMTHEORIGINALOBVIOUS“SHUANGFENG“INTO“SINGLEPEAK“,NAMELYLOWMOLECULARWEIGHTD6ALKYLENEOXIDEFASTERTHANSMALLMOLECULERELATIVELOSSHIGHMOLECULARWEIGHTD15KEYWORDSCOMPOSITEINSULATORS,INFRAREDMICROSCOPYIMAGINGTECHNIQUE,SLOWPOSITRONBEAM,SCANNINGELECTRONMICROSCOPYSEM,XRAYPHOTOELECTRONSPECTROSCOPY,HYDROPHOBICRECOVERY,DETECTIONMETHODS目录摘要IABSTRACTIII第一章绪论111研究背景112硅橡胶复合绝缘子2121复合绝缘子的配方和结构2122硅橡胶复合绝缘子优越性能成因513硅橡胶绝缘子自然老化6131自然老化的主要特征6132自然老化因素714实地运行绝缘子的老化检测手段9141宏观理化性能检测手段9142微观诊断技术1015研究现状与存在问题11151老化诊断技术的研究现状11152复合绝缘子表面结构研究现状12153复合绝缘子的憎水恢复研究现状1316本文的研究目的与内容13第二章显微红外法测定硅橡胶复合绝缘子老化程度的研究及讨论1521显微红外法技术原理1522实验1623显微红外法的测试条件1724显微红外测定复合绝缘子老化程度所涉及的问题1925试验参数对硅橡胶绝缘子实验结果23251切片厚度对数据分析的影响24252显微红外考察样品同一深度区域的老化分布25253不同老化类型分析2526实地运行样品的实验结果与讨论28261显微红外法可视化分析28262运行绝缘子老化影响深度31263玻尔兹曼函数拟合3227本章小结33第三章运行绝缘子的表面微结构3531引言3532实验部分35321样品准备35322表征手段3633结果与讨论37331慢正电子束37332扫描电镜B15MINC30MIND45MINE60MINF90MING120MINH150MINI180MINJ210MINK240MINL300MIN）如图44所示，在等离子体刚辐照完成的绝缘子表面，表现为完全亲水，展开成连续的水膜，在憎水性恢复初期（060MIN），接触角大小快速上升，后期（60180MIN）接触角上升较缓慢，最后趋于稳定值125，将接触角随时间的变化曲线表示成图45。050101502025030306090120A1CONTAGELDTIMEININTAL13472图45等离子处理后A1样接触角随时间的变化特性若以接触角大于90定义为憎水，由图45知，等离子体处理的样品表面恢复一个小时后可达到憎水状态，之后接触角也不断恢复并趋近于初始角度。其次，等离子体处理结束后，表面甲基团绝大部分被打断，所有样品的表面接触角均为0，这种情况下，表面的憎水恢复是依赖于小分子从体内迁移到表面的方式。等离子体的影响深度仅仅为几十个纳米，可以认为在处理时间相同的情况下，样品在憎水恢复速度上的差异只与材料本身的结构及老化程度有关，为了定量的描述憎水恢复速度，我们需要引进一个参数来描述憎水恢复的快慢。MMEINCKEN等人74,169在利用AFM研究硅橡胶的表面憎水恢复性时发现接触角与恢复时间服从下列分布（46）/12DAE式中COS为实验得到的接触角余弦值，A1，A2为常数，LOGT，T为恢复时间，D为描述小分子扩散速率常数，D越大则小分子扩散越快。我们按公式（46）对图45中数据进行拟合。将LOGT对COS作图并示于图46，由该图拟合得到的A1上样小分子扩散速率常数。063D101520253008040040812A1FITOFCOSLOGTMODELEXPDEC1EQUATINYA/T0RCCHISR52ADJQUA946VALUESTNDAREEY01081396A15374074T65K922TAU09图46等离子处理后A1样憎水恢复拟合曲线452不同地区运行绝缘子的憎水恢复性我们选取广东地区中山、阳江、汕尾、清远四个地区线路中绝缘子串同一位置的八个伞裙样品来分析等离子体处理样品后样品间憎水恢复性的状况，现场运行样品试验的信息如下表41。表41运行试样信息表试样编号线路名称电压等级机械负荷杆塔号位置地区A1峰香甲线500KV210KNN45AC6桂香甲线500KV210KNN04B中山D9/500KV180KN/F13/500KV180KN/阳江G17惠茅甲线500KV160KNN186AJ23榕茅甲线500KV160KNN243/汕尾L29山花乙线500KV240KNN252B小号L32山花乙线500KV240KNN252B大号清远每个地区选取2个样品，考察其等离子体处理后的憎水恢复特性，并作出憎水恢复拟合曲线，求出憎水恢复速率常数，如图47。0510520530306901210520530840812AFITOFCSLGTMODELEXPDC1QUATINYA/0RCHSR52J946VLTADR837TKA1CONTAGELDTIMEININTAL3470510520530306901210520530840812C6SFITOFCLGTMODELEXPDC1QUATINYA/T0RHSR23J956VLUESANDREO741T8K346INTALCONTAGELDTIMEINA中山地区的A1和C6样憎水恢复特性05105205303069012139710520530840812G7FITOFCSLGTMODELEXPDC1QUATINYA/T0RCHSR526J97VLR48T3K1G17CONTAGELDTIMEININTAL0510520530306901210520530840812J3FITOFCSLGTMODELEXPDC1QUATINYA/T0RCHSR532J978VALUESTNDREO64372T91K05J2CONTAGELDTIMEININTALB汕尾地区的G17和J23样憎水恢复特性0510520530306901213810520530840812D9FITOFCSLGTMODELEXPDC1QUATINYA/T0RCHSR46J9823VLANDRO5T7K10D9CONTAGELDTIMEININTAL0510520530306901210520530840812F3ITOFCSLGTMODELEXPDC1QUATINYA/T0RCHSR48J9763VLUESANDRO25TKF1CONTAGELDTIMEININTAL256C阳江地区的D9和F13样憎水恢复特性0510520530306901210520530840812L9FITOFCSLGTMODELEXPDC1QUATINYA/T0RCHSR892J47VLANDRO63T5K1L29CONTAGELDTIMEININTAL2040510520530306901210520530840812L3FITOFCSLGTMODELEXPDC1QUATINYA/T0RCHSR5J9267VALUESTNDREO43812T79K6L2CONTAGELDTIMEIN26INTALD清远地区的L29和L32样憎水恢复特性图47中山、汕尾、阳江、清远四个地区同一位置的八个样品的憎水恢复特性图47中8个样品的憎水恢复曲线具有如下特征1）等离子体未处理前，表面初始接触角有差异（120138），辐照后表面完全亲水，接触角为0。之后接触角开始恢复，在憎水性恢复初期（060MIN），接触角大小快速上升，后期（60180MIN）接触角上升较缓慢，最后趋于稳定值，但始终没有超过未老化的初始值。2）同一地区的样品憎水恢复特性有些比较类似，如阳江、清远的样品在恢复过程中相同时间的接触角相比其他两个地区样品更为接近，有些差异较大，如中山、汕尾。憎水恢复特性的地区差异的规律性表现的不明显，可能是样品空间小，以及不同线路的样品配方可能存在一定差异等原因导致的。等离子体处理后的硅橡胶复合绝缘子的憎水恢复过程对应于表面憎水结构的变化过程，主要来源于体层小分子的扩散过程，因此其接触角恢复快慢可视为小分子到达表面的快慢。根据高聚物的自由体积理论，小分子扩散快慢则取决于小分子的数量和种类以及扩散通道的数量和大小，这些差异虽然与配方有关，一定程度上也对应了老化的程度。以上样品的拟合得到的恢复速率常数D如表42所示。表42不同地区绝缘子伞裙憎水恢复速率地区样品编号恢复速率常数DA11060136中山C60540037G171100334汕尾J230380049D90610088阳江F130700128L290560135清远L32048004453不同位置运行绝缘子的憎水恢复性绝缘子串连接着输电线和杆塔，在一串绝缘子上存在不同的场强分布，往往不同位置老化存在差异。为了了解线路中不同位置处的绝缘子串憎水性变化差异，我们选取3串样品考察了同一串复合绝缘子上、中、下位置的伞裙憎水恢复特性，结果如图48。（A）A1样上、中、下位置的样品接触角恢复特性左和憎水拟合曲线右（B）F13样上、中、下位置的样品接触角恢复特性左和憎水拟合曲线右（C）L32样上、中、下位置的样品接触角恢复特性左和憎水拟合曲线右图48A1、F13、L32上中下位置的样品接触角恢复特性和憎水拟合曲线由图48知，运行线路绝缘子串A1、F13、L32样在上中下位置的憎水恢复特性曲线相似，上中下的位置带来的憎水恢复差异不是非常明显，但也有不同，三个样品在位置下的恢复速率最慢，在位置上的恢复速率D最大，这可能是由于绝缘子串位置下最靠近输电线，电场最强，老化最严重导致体层的小分子较少使得恢复速率最慢。恢复速率常数如下表43所示。表43同一串绝缘子不同位置伞裙的憎水恢复速率样品上中下A1106013604900500490048F13090016007501030700128L32076008507200600480038454运行绝缘子GCMS结果上节我们考察了广东不同地区、不同位置的硅橡胶复合绝缘子憎水特性，这个憎水恢复过程依赖于小分子的扩散，于是我们选取峰香甲线的A1、桂香甲线的C6、惠茅甲线的G17以及对照用的厂家未老化样襄5，使用正己烷抽提了这几个运行绝缘子，并利用气象色谱质谱联用仪分析了抽提液中的小分子种类和含量。实验发现抽提出小分子多为环状硅氧烷小分子，如表44所示。虽然抽提液也有少量链状的硅氧烷，但质谱仪中检出的绝大部分小分子均为环硅氧烷，并且环硅氧烷为非极性分子，表现为憎水性，因此我们认为在憎水恢复过程中起主要作用的是环状硅氧烷。如图48为八甲基环四硅氧烷分子和链状硅氧烷结构示意图。图48环状小分子（N4）和直链小分子（N4）表44运行硅橡胶复合绝缘子中常见的环状硅橡胶小分子的沸点名称分子式简式相对分子质量沸点C六甲基环三硅氧烷C6H18O3SI3D3222135八甲基环四硅氧烷C8H24O4SI4D4296173十甲基环五硅氧烷C10H30O5SI5D5370207十二甲基环六硅氧烷C12H36O6SI6D6444245十四甲基环七硅氧烷C14H42O7SI7D7518254265十六甲基环八硅氧烷C16H48O8SI8D8592275290我们称量了抽提前后硅橡胶复合绝缘子的质量，结果如表45。在未老化的襄5样可以抽取259的物质，而C6、A1、G17样抽取的物质依次减少，分别为160、105、097，均低于未老化的襄5。这说明实地运行环境中，体层的小分子会不断扩散到表面以保持绝缘子表面的憎水性，这个过程虽然绝缘子的交联度会上升，但小分子仍会不断损失。表45抽提后绝缘子的质量损失样品抽提前质量/G抽提后质量/G损失质量/G失重率C625001246020399160A125080248360244097G1725008247460262105襄52505624406065259为了进一步分析运行线路硅橡胶复合绝缘子的小分子与憎水恢复特性关系，我们对抽提液的小分子含量定量化。为此，将10ML提取液对分成2份，其中一份加入05ML的001MOL/L的D4正己烷溶液，另一份不加；两份均定容成10ML，分别测试GCMS，其结果如下图49。051052053055E61075E2075EINTESIYAURETNIOTMI5D210918D716541231098D76D54051052053053E609612E751872EINTESIYAURETNIOTMI5D21019817D61542310987D6D54A厂家样襄5样抽提液及内标抽提液的GCMS色谱图051052053051E823E84D3D21198176D154123109876INTESIYAURETNIOTMIA14051052053055E71085E2085E308D3INTESIYAURETNIOTMIA1D21198716D5142309876D4BA1样抽提液及内标抽提液的GCMS色谱图051052053055E71085E2085ED3INTESIYAURETNIOTMIC6D21198176D154231098764051052053055E71085E2085ED3INTESIYAURETNIOTMIC6D2119817D1651423109876D4CC6样抽提液及内标抽提液的GCMS色谱图051052053051E823E845E86INTESIYAURETNIOTMIG17D21198716D5142310D98764051052053051E823E84INTESIYAURETNIOTMIG17D21198176D15421310D98764DG17样抽提液及内标抽提液的GCMS色谱图图49襄5、A1、C6、G17样抽提液及其内标液的GCMS色谱图由图49，以未老化的厂家襄5样为基准，其中检出了D4D21，A1、C6、G17小分子的分布相似，不同的是，比起襄5样D6、D15的峰较高，运行样的D6峰值下降的远比D15峰来的多，这说明在运行过程中低分子量的小分子损失更多些，可能是由于低分子的小分子分子量更小，沸点更低，更容易通过扩散通道到达表面并蒸发；而运行样之间小分子种类分布差异不明显，只是每种小分子峰下降的比例略有不同。其次，在运行样A1、C6中检出了新样中是不存在的D3，这意味着D3是运行环境中生成的，硅橡胶绝缘子在线路老化会发生材料降解、分子断裂，这些断裂的分子会重新聚合成环状的小分子量的硅氧烷【】，因而推测小分子的产生方式有两种，一种是如同厂家新样襄5一样，在合成硅橡胶过程中交联生成，另一种是硅橡胶绝缘子服役过程中由于材料不断发生老化降解生成的小分子。比较每个样品的色谱图与其内标抽提液的色谱图，二者峰一致，唯一不同的是，样品的内标色谱的D4峰要比未内标的色谱峰数值要高，其来源正是加入的5103MOL的物质的量的内标D4。由于我们已知所加入的D4的量，可以算出原提取液的浓度，并利用色谱图的小分子间峰比值换算出其他小分子的浓度。结果如下图410所示。246810214618200468102416CONCETRAIMOL/LDN5246810241682040501502CONCETRAIMOL/LDNA124681021461820240501502CONCETRAIMOL/LDNC624681021461820240501502CONCETRAIMOL/LDNG17图41010MOL浓缩抽提液中含有的DN323浓度分布如图410，未老化的襄5小分子的总浓度与运行绝缘子差异非常显著，25G的襄5、A1、C6、G17样在10ML定容瓶的DN323分子总浓度分别为1658MOL/L、1669103MOL/L、165103MOL/L、1827103MOL/L，襄5样的DN分子总浓度是运行样的3个数量级，换算成单位质量的DNN323分子浓度为6632103MOL/G、6676107MOL/G、66107MOL/G、7308107MOL/G，可见运行数年后体内环硅氧烷小分子的损失是非常严重。其次，DN小分子浓度分布图由原来比较明显的“双峰”变成“单峰”，即低分子量D6的环氧烷损失速度要大于相对较大分子量的小分子D15。46本章小结本章采用自制的等离子老化仪处理实地运行的不同位置、不同线路的一系列的硅橡胶复合绝缘子表面，使其达到表面完全亲水（接触角为零），并通过静态接触角仪测量绝缘子表面憎水恢复过程；其次，选取一部分相同的绝缘子进行抽提实验，对提取液利用气相色谱质谱联用技术（GCMS）测量其小分子种类和含量的变化，结果如下1）等离子体辐照后表面完全亲水，接触角为0。之后接触角开始恢复，在憎水性恢复初期（060MIN），接触角大小快速上升，后期（60180MIN）接触角上升较缓慢，最后趋于稳定值，但始终没有超过未老化的初始值。同一地区的样品憎水恢复特性有些比较类似，如阳江、清远，有些差异较大，如中山、汕尾，但憎水恢复特性的地区差异的规律性表现的不明显。A1、F13、L32样品在位置下的恢复速率最慢，在位置上的恢复速率D最大，这与绝缘子串位置下电场最强，老化最严重有关。2）未老化的襄5样可以抽取259的物质，而C6、A1、G17样抽取的物质依次减少，分别为160、105、097，均低于未老化的襄5。未老化的厂家襄5样检出了D4D21，其中D6、D15的峰较高，运行样A1、C6、G17小分子种类相似，不同的是，运行样的D6峰值下降的远比D15峰来的多，在运行过程中低分子量的小分子损失更多些，而运行样之间小分子种类分布差异不明显，只是每种小分子峰下降的比例略有不同；在运行样A1、C6中检出了新样中是不存在的D3，D3可能是运行环境中硅橡胶绝缘子在线路老化会发生材料降解、分子断裂后重新聚合生成。通过内标法发现未老化的襄5小分子的总浓度与运行绝缘子差异非常显著，25G的襄5、A1、C6、G17样单位质量的DN323分子浓度为6632103MOL/G、6676107MOL/G、66107MOL/G、7308107MOL/G，可见运行数年后体内环硅氧烷小分子的损失是非常严重；DN小分子浓度分布图由原来比较明显的“双峰”变成“单峰”，即低分子量D6的环氧烷损失速度要大于相对较大分子量的小分子D15。第五章全文总结本论文围绕运行复合绝缘子老化问题开展了三方面的工作，一是基于红外显微成像技术发展一种微米尺度的定量判定硅橡胶复合绝缘子老化度的微观检测方法，通过对大量运行复合绝缘子的显微红外表征结果，讨论该方法诊断硅橡胶绝缘子的原理、步骤、最优试验参数以及不同试验条件下的可靠性；二是利用慢正电子束技术，结合XPS、SEM、EDS、TGDTA比较研究了厂家样、一般老化性的运行样A1和出现白化、开裂等老化严重的运行复合绝缘子1避雷器端护套和1间隙端护套表面结构和成分，研究了自然老化对表面带来的影响，讨论相应的机理；三是采用等离子老化、气相色谱质谱联用（GCMS）技术，从憎水恢复特性和小分子种类及含量变化的角度分析不同位置、不用线路的一系列运行复合绝缘子的差异，以了解自然老化对憎水性恢复性和体层小分子种类含量的影响。结论如下（1）以侧链2960CM1甲基峰面积变化为依据指标的测定运行硅橡胶复合绝缘子老化影响深度，切取的硅橡胶样品厚度为1020UM，扫描模式为透射模式，光阑尺寸为50UM50UM，扫描长度200UM，扫描步长5UM；厚度会影响峰面积的大小，但对老化深度的判断影响不大；硅橡胶内部同一深度区域的老化是相对均匀的；在受边界影响和老化共同影响的深度区间，自然老化样比起转轮和盐雾老化样对线性的拟合度更差，这来源于老化因素对峰面积变化曲线的“扭曲”；测得了实地运行硅橡胶复合绝缘子老化影响深度，并进一步应用玻尔兹曼拟合函数给出了判断老化程度替代指标一个。0XD（2）慢正电子技术结果说明，1避雷器端绝缘子护套、间隙端绝缘子护套及2高压端护套的表面都形成了一层比体层更致密的结构，且高压端2样致密层密度更高。SEMEDS结果说明，相较于平整、光滑的厂家襄5，运行样A1和1避雷器端绝缘子护套表面均为凹凸不齐、有裂纹、沟壑以及一些细小的碎屑状物，在运行样A1的表面元素检出了有C、O、SI、ZN、MG、AL，其中AL的比例最高，而避雷器端的表面元素则未检出AL元素和N元素，怀疑该硅橡胶未添加填料氢氧化铝。X射线光电子能谱结果表明，未老化厂家样襄5表现为较高的碳比例，运行样A1、间隙端护套、避雷器端护套的碳比例依次下降，而SI和O的比例上升，这反映了表面老化过程中侧链基团不断断裂或氧化成SIOH，可能进一步生成无机致密的硅氧层，运行复合绝缘子的老化微观共性特征运行复合绝缘子老化过程中，随着表面结构的破坏，会有填料析出，表面C元素比例下降，SI和O的元素比例上升，形成一层致密化SIO无机层SILICALIKELAYER。TGDTA分析说明，整个硅橡胶的体层成分，运行样A1服役过程中不断降解、低分子量的小分子扩散损失，导致有机物含量不如未老化的厂家样。间隙端绝缘子护套和避雷器端绝缘子护套的配方和厂家样及运行样A1相差较大，主成分中不含AL元素，而二者成分可能种类相似，比例差异较大。（3）等离子体辐照后表面完全亲水，接触角为0。之后接触角开始恢复，在憎水性恢复初期（060MIN），接触角大小快速上升，后期（60180MIN）接触角上升较缓慢，最后趋于稳定值，但始终没有超过未老化的初始值。同一地区的样品憎水恢复特性有些比较类似，如阳江、清远，有些差异较大，如中山、汕尾，但憎水恢复特性的地区差异的规律性表现的不明显。A1、F13、L32样品在位置下的恢复速率最慢，在位置上的恢复速率D最大，这与绝缘子串位置下电场最强，老化最严重有关。未老化的襄5样可以抽取259的物质，而C6、A1、G17样抽取的物质依次减少，分别为160、105、097，均低于未老化的襄5。未老化的厂家襄5样检出了D4D21，其中D6、D15的峰较高，运行样A1、C6、G17小分子种类相似，而D6峰值下降的远比D15峰来的多；另外，在运行样A1、C6中检出了新样中是不存在的D3，D3可能是运行环境中硅橡胶绝缘子在线路老化会发生材料降解、分子断裂生成的。通过内标法求得未老化的襄5小分子的总浓度与运行绝缘子差异非常显著，25G的襄5、A1、C6、G17样单位质量的DNN323分子浓度为6632103MOL/G、6676107MOL/G、66107MOL/G、7308107MOL/G，可见运行数年后体内环硅氧烷小分子的损失是非常严重；DN小分子浓度分布图由原来比较明显的“双峰”变成“单峰”，即低分子量D6的环氧烷损失速度要大于相对较大分子量的小分子D15。参考文献1崔江流,宿志一我国硅橡胶合成绝缘子的应用与展望J中国电力,1999,32138412蓝磊室温硫化硅橡胶纳米复合防污绝缘特性研究D武汉武汉大学,20043KARADYGG,TORGERSONM,TORGERSOND,ETALNEWTESTMETHODFOREVALUATIONOFCORONACAUSEDAGINGINFIBEROPTICCABLESC/TRANSMISSIONANDDISTRIBUTIONCONFERENCE,1999IEEEIEEE,1999,27347384MORENOVM,GORURRSIMPACTOFCORONAONTHELONGTERMPERFORMANCEOFNONCERAMICINSULATORSJDIELECTRICSANDELECTRICALINSULATION,IEEETRANSACTIONSON,2003,10180955郑峰硅橡胶绝缘材料老化及憎水恢复性的正电子研究D武汉武汉大学,20146殷禹硅橡胶合成绝缘子人工加速老化试验及方法的研究D清华大学,20047赵翮选,赵书荣,王联章等高海拔地区紫外辐射对硅橡胶复合绝缘子老化的影响J华北电力技术,2009,38魏小琴,余淑华,许明等用X射线光电子能谱法研究氟硅橡胶的热氧老化机理J橡胶工业,2008,74414439梁英高温硫化（HTV）硅橡胶电晕老化特性及机理的研究D华北电力大学（河北）,2008DOI107666/DY145656110MORENOVM,GORURRSEFFECTOFLONGTERMCORONAONNONCERAMICOUTDOORINSULATORHOUSINGMATERIALSJDIELECTRICSANDELECTRICALINSULATION,IEEETRANSACTIONSON,2001,8111712811KOSHINOY,UMEDAI,ISHIWARIMDETERIORATIONOFSILICONERUBBERFORPOLYMERINSULATORSBYCORONADISCHARGEANDEFFECTOFFILLERSC/ELECTRICALINSULATIONANDDIELECTRICPHENOMENA,1998ANNUALREPORTCONFERENCEONIEEE,1998,1727912杨堃,丁立健,梁英等硝酸对合成绝缘子老化作用的初步研究C/中国电机工程学会高压专业委员会高电压新技术学组学术年会200613李敏硅橡胶材料臭氧老化的研究D华北电力大学（北京）,200914屠幼萍,佟宇梁,王倩等湿度对HTV硅橡胶臭氧老化特性的影响J高电压技术,2011,415GUSTAVSSONTG,GUBANSKISM,HILLBORGH,ETALAGINGOFSILICONERUBBERUNDERACORDCVOLTAGESINACOASTALENVIRONMENTJDIELECTRICSANDELECTRICALINSULATION,IEEETRANSACTIONSON,2001,861029103916KUMOSAM,KUMOSAL,ARMENTROUTDCAUSESANDPOTENTIALREMEDIESOFBRITTLEFRACTUREFAILUREOFCOMPOSITENONCERAMICINSULATORSJDIELECTRICSANDELECTRICALINSULATION,IEEETRANSACTIONSON,2004,1161037104817李震宇,梁曦东,周远翔直流电晕对硅橡胶材料憎水性的影响J中国电机工程学报,2007,2418梁曦东,李震宇,周远翔交流电晕对硅橡胶材料憎水性的影响J中国电机工程学报,2007,2719PHILLIPSAJ,CHILDSDJ,SCHNEIDERHMAGINGOFNONCERAMICINSULATORSDUETOCORONAFROMWATERDROPSJPOWERDELIVERY,IEEETRANSACTIONSON,1999,1431081108920申文伟,宋伟,王国利等复合绝缘子HTV硅橡胶材料老化特性的研究J高压电器,2013,221关志成，刘瑛岩，周远翔，等绝缘子及输变电设备外绝缘北京清华大学出版社，2006116022赵旭涛，刘大华合成橡胶工业手册北京化学工业出版社，20061049108723KOPAPAILIOUCOMPOSITEINSULATORSAREGAININGGROUND25YEARSOFSWISSEXPERIENCEIEEETRANSMISSIONANDDISTRIBUTIONCONFERENCE,NEWORIEANSLA,1999,82783324周志敏硅橡胶合成绝缘子的发展及其应用大众用电，2004，6202225邱志贤高压复合绝缘子及其应用M中国电力出版社，2006162426宿志一运行中合成绝缘子存在的问题与原因分析J中国电力，1995，723227崔江流，宿志一，易辉我国硅橡胶合成绝缘子的应用与展望J中国电力，1999，321384128付秋兰,吴向荣缩合型室温硫化硅橡胶耐热性的研究进展J有机硅材料,2003,171283129林修勇硅橡胶在电气绝缘方面的应用进展J特种橡胶制品,2003,2457930张福林复合绝缘子外绝缘基材硅橡胶表面的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