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低温下硅橡胶绝缘材料电气性能研究

代冲  
【摘要】:硅橡胶含有独特的硅氧键,主键键能高,化学稳定性好,分子间相互作用力小,表现出很好的耐热性能和耐寒性。由于硅橡胶耐臭氧、耐电晕、电气绝缘性能好以及表面憎水,在不同环境中能保持稳定的机械性能,它成为了生产复合绝缘子的主要材料。在低温环境下,硅橡胶分子的结晶能力会有所增强,结晶度会增加,这对硅橡胶的性能有较大影响。对于北欧、俄罗斯等高纬度区域以及我国西北的一些高海拔地区,低温时间持续长,电力设施的运行对硅橡胶绝缘材料的性能提出了更高的要求,因此研究低温环境下硅橡胶绝缘材料电气性能的变化具有重要意义。本文主要研究了硅橡胶绝缘材料在低温下的憎水性、介质损耗、沿面闪络以及工频击穿四个方面的特性,为评估低温环境中硅橡胶材料电气性能提供一定的参考依据。本文采用静态接触角法的方式来评价低温环境下硅橡胶绝缘材料憎水性的变化,首先通过恒温试验箱对复合绝缘子用硅橡胶材料进行了低温冷冻处理,利用JC2000DM接触角测量仪得出硅橡胶试品的静态接触角,发现了不同温度下硅橡胶材料的憎水性随时间的变化趋势,并分析了硅橡胶憎水性变化的原因机理。研究结果表明,不同温度处理下的硅橡胶试品的静态接触角均值均大于最初常温时的测量值,并且随着低温处理时间的延长,硅橡胶正常试样的静态接触角均值呈现出显著增大的特点,整体变化趋势为先快速增大后逐渐趋于稳定。利用圆形板—板电极将圆形硅橡胶试片固定,通过介质损耗测量仪得到低温下硅橡胶材料的介质损耗,发现随着温度的降低硅橡胶绝缘材料的介质损耗展现出先增大后减小的特性。考虑到环境温度和氢氧化铝含量对硅橡胶性能的影响,测量了低温环境下硅橡胶沿面闪络电压、工频击穿电压值,得到低温下不均匀电场中硅橡胶材料沿面闪络电压和击穿电压的变化曲线,对该特征量的变化规律进行了相关分析,并利用comsol软件对不同电极形式的电场分布进行了仿真验证。


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