2026首届能源电力材料创新大会：基于太赫兹的绝缘材料老化与缺陷检测及应用

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云南电网有限责任公司电力科学研究院基于太蒜蒸的绝缘材料老化与缺陷检01

背景02

绝缘材料老化检测CONTENTS03

太赫兹技术应用目录太赫兹具备无损性、

穿透性、

无辐射、

宽带性等优点

，

以及对极性物质强响应的特点。l

极性物质响应性---材质检测、

材料老化检测l

非金属材料穿透性---内部缺陷无损检测及缺陷定位l

信息采集多元化--多物质、

多指标检测>

太赫兹技术被美国评为

uc改变未来世界的十大技术"

之一,被日本列为

u国家支柱十大重点战略目标之首

无损性

穿透性

信噪比背景一些特定有机生化分子太赫兹指纹特征吸收谱背景成像检测绝缘材料老化过程l

随着绝缘材料老化程度的增加

，极性物质增加l

极性物质适合于太赫兹检测•

绝缘材料老化缺少前期及过程检测手段背景--绝缘材料老化过程绝缘材料老化过程老化过程受水分、紫外、电场等多种因素的影响。老化产物包含羟基、羧基等多种极性物质在材料极化时

，若有N种不同机制的介电弛豫同时存在

，

并伴

随着M个均匀展宽的振动模式一起发生

，则总的介电常数：

第1项：德拜弛豫→分子/分子间取向极化、原子/电子极化等(快)第2项：洛仑兹振动→分子内/间振动等（慢）第3项：ϵ∞是实部的高频相对介电常数值l

太赫兹的谱图（介电谱图等）

可以有效反映出材料的极化程度l

材料早期老化与极化状态呈正相关关系绝缘材料极化状态与太赫介电常数的关系模型

绝缘材料老化检测介质损耗因数与介电常数由实部ε

′和虚部ε

′′关系介质损耗因数是绝缘材料老化和绝缘的重要指标频段主导损耗机制敏感因素tanδ典型特征工频(50/60Hz)电导损耗（离子电导为主）+缓慢极化（界面

/

空间电荷）水分、离子杂质、宏观劣化对整体绝缘性

能太赫兹波段

(0.

1-10THZ)快速极化弛豫（偶极子、分子转动）水分、老化产物（如酸、油泥）、分子结构变化对微观

/早期劣

化（敏感）绝缘材料早期老化可以通过太赫兹介电损耗进行检测介电常数由实部ε

′和虚部ε

′′构成折射特性（折射率n）：吸收特性（吸收系数α

)

：（消光系数k）绝缘老化状态与太赫谱图的关系

绝缘材料老化检测l

随着老化增加

，介电损耗呈逐渐增加趋势l

当材料表面出现可见损伤时

，介质损耗则会在极大值之后出现降低三元乙丙橡胶老化状态的太赫兹检测方法

绝缘材料老化检测硅橡胶绝缘子老化反射式太赫兹的检测方法老化越严重回波损耗越大老化等级S11/dBⅠⅡⅢⅣⅤ-10.85及以下-10.7至-10.85-10.45至-10.7-10.35至-10.45-10.25及以上l

老化越严重

，

回波损耗越大l

建立了回波信号与硅橡胶老化的关系l

为硅橡胶绝缘子老化非接触式检测建立方法

绝缘材料老化检测根据微观形貌分5类老化等级（等级越高，老化越严重）根据形貌特征分成五类老化等级硅橡胶绝缘子老化反射式太赫兹的检测方法l

太赫兹时域光谱内部空洞（气泡等）缺陷检测方法

飞行时间缩短

计算与正常厚度的差值、

可快速定位缺陷位置、

大小等信息(对照与空洞下对比

，计算差值

，进而确定缺陷位置及大小)

绝缘材料老化检测现场应用测试图片应用后应用前应用前流程复杂、

效率低下

，

应用后实现带电、

非接触、

在线快速检测

，效率与安全性显著提升。应用1-现场绝缘子老化等级检测太赫兹非接触带电