硅脂廣泛用于電纜附件安裝過(guò)程的表面潤(rùn)滑和密封。但電纜附件絕緣在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中受到硅脂的溶脹作用,且電纜與附件絕緣界面易發(fā)生沿面電暈放電乃至擊穿故障。而不同硅脂在電暈老化作用下對(duì)界面電氣性能和硅橡膠機(jī)械性能的影響未見(jiàn)報(bào)道。為此選擇了6種不同涂覆硅脂,研究涂覆不同硅脂的硅橡膠在電暈老化后表面粗糙度、分子基團(tuán)與交聯(lián)結(jié)構(gòu)、復(fù)合界面擊穿電壓和硅橡膠本體機(jī)械性能的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn):電暈老化破壞了硅脂和硅橡膠的表面形態(tài)和硅橡膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致界面絕緣強(qiáng)度和硅橡膠機(jī)械性能下降嚴(yán)重;硅脂和硅橡膠表面出現(xiàn)的裂紋孔洞以及極性分子等使涂覆硅脂的試樣表面粗糙度增加;而XLPE/SR復(fù)合試樣界面擊穿電壓與硅橡膠試樣表面粗糙度值呈負(fù)相關(guān):表面粗糙度越大的試樣其復(fù)合界面擊穿電壓越低。另外,本文提供了一種簡(jiǎn)單的硅脂性能測(cè)試思路:通過(guò)對(duì)涂覆不同硅脂的硅橡膠試樣在電暈老化后的界面電氣性能和機(jī)械性能等測(cè)試,可以篩選出性能穩(wěn)定的硅脂。 

【文章來(lái)源】：高電壓技術(shù). 2020年11期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

XLPE/SR復(fù)合界面擊穿電極圖Fig.2ElectrodepatternusedforXLPE/SRsamples’interfacialbreakdown

3980高電壓技術(shù)2020,46(11)另外，1號(hào)硅脂表面存在針狀尖峰和白色絮狀物。由圖3可知：電暈老化后試樣表面出現(xiàn)凸峰和凹谷或者較大范圍內(nèi)的波紋。凸峰即表面的針狀凸起或絮狀物，而凹谷是電暈放電使試樣表面出現(xiàn)的裂紋和孔洞坑，硅脂的溶脹使得硅橡膠體積膨脹，即輪廓上的波紋。電暈老化使得涂覆硅脂的硅橡膠試樣表面粗糙度增加。2.2XLPE/SR復(fù)合界面的擊穿特性涂覆不同硅脂的硅橡膠電暈老化240h后，XLPE試片與老化后的硅橡膠試樣構(gòu)成的復(fù)合界面擊穿電壓的Weibull分布如圖6所示。圖7中的虛線表示未涂覆硅脂時(shí)復(fù)合界面的擊穿電壓14.96kV，涂覆不同硅脂的試樣在相同的電暈老化240h后，復(fù)合試樣界面擊穿電壓的下降程度不同，如圖7所示，例如涂覆1號(hào)硅脂的試樣在電暈老化240h后其復(fù)合界面擊穿電壓下降了21.6%。結(jié)合電暈老化后試樣表面粗糙度值，發(fā)現(xiàn)界面擊穿電壓與硅橡膠試樣表面粗糙度相關(guān)性較高，相同的電暈老化條表1Ra的取樣長(zhǎng)度和評(píng)定長(zhǎng)度選用值Table1SamplinglengthandevaluationlengthofRaRa/μm取樣長(zhǎng)度l/mm評(píng)定長(zhǎng)度ln(=5l)/mm[0.008,0.02]0.080.4(0.02,0.1]0.251.25(0.1,2.0]0.84.0(2.0,10.0]2.512.5(10.0,80.0]8.040.0表2涂覆不同硅脂的試樣表面粗糙度Table2Surfaceroughnessofsamplescoatedwithdifferentsiliconegreases硅脂編號(hào)取樣長(zhǎng)度/mm評(píng)定長(zhǎng)度/mmRa/μm18.040.028.170328.040.026.832232.512.57.130448.040.028.100852.512.52.386062.512.54.8914圖3不同組試樣的表面輪廓Fig.3Surfaceprofileofdifferentsamples

王霞，王華楠，陳飛鵬，等：電暈放電加速硅脂劣化對(duì)硅橡膠絕緣表面性能的影響3981圖4不同組試樣的表面粗糙度曲線Fig.4Surfaceroughnesscurveofdifferentsamples圖5硅橡膠試樣表面Fig.5Surfaceofsiliconerubbersamples件下，二者的關(guān)系滿足硅橡膠試樣表面粗糙度值越大，其與XLPE構(gòu)成的復(fù)合試樣界面擊穿電壓越小的規(guī)律，即當(dāng)Ra滿足：1號(hào)>4號(hào)>2號(hào)>3號(hào)>6號(hào)>5號(hào)時(shí)，擊穿電壓滿足：1號(hào)<4號(hào)<2號(hào)<3號(hào)<6號(hào)<5號(hào)。2.3紅外光譜未老化的硅橡膠以及涂覆不同硅脂在電暈老化240h后的硅橡膠的紅外光譜見(jiàn)圖8，硅橡膠與硅脂的典型特征峰見(jiàn)表3。選擇可以表示硅橡膠主鏈Si—O—Si和側(cè)鏈Si(CH3)2吸收峰的面積進(jìn)行老化前后的對(duì)比，如圖9所示。圖9中黑色虛線表示硅橡膠表面的Si—O—Si鍵吸收峰面積1.098，紅色虛線表示硅橡膠表面的Si(CH3)2鍵吸收峰面積1.040。另外，從圖8可以看到涂覆1號(hào)硅脂的硅橡膠的紅外光譜在1630~1730cm1之間出現(xiàn)了新峰，說(shuō)明硅橡膠表面出現(xiàn)了原本沒(méi)有的C=O基團(tuán)，硅橡膠表面的氧化較為明顯。電暈老化使硅橡膠中—OH基團(tuán)的含量增加，旁側(cè)甲基或亞甲基中的—H容易被—OH取代形成硅醇或烷醇，且—OH的強(qiáng)極性使得硅橡膠內(nèi)部的大分子不穩(wěn)定，發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，會(huì)生成水和其他產(chǎn)物[17]，可以解釋試樣表面出現(xiàn)的白色絮狀物。


本文編號(hào)：2919108