一種複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法
2023-07-03 11:25:46
一種複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法
【專利摘要】本發明提供一種複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法，包括以下步驟：矽橡膠的紫外老化性能試驗；採用TSC測試方法對矽橡膠的紫外老化性能進行評價。本發明提供的複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法，本發明通過對矽橡膠進行長時間的紫外輻射，並定期採用TSC測試進行老化性能的判斷，明確紫外輻射對矽橡膠陷阱參數的老化影響；通過試驗實現對紫外輻射的矽橡膠材料老化的評價。
【專利說明】一種複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種評價方法，具體涉及一種複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試 驗及評價方法。
【背景技術】
[0002] 在高壓輸電線路絕緣領域，複合絕緣子因為其強度高，重量輕，防汙閃能力強，維 護方便，不易破碎，得到了很廣泛的使用。但是隨著運行年限的增長，複合絕緣子傘裙老化 問題已經越來越受到人們的關注。
[0003] 探索複合絕緣子矽橡膠材料的抗紫外老化性能並作出評價是非常有必要的。絕緣 材料中的缺陷能態的研宄是近年來國外電氣絕緣領域的研宄熱點之一，通過介質中的缺陷 能態以及能態密度的分布分析可以判斷電介質材料電氣性能的變化、電介質的老化狀態。 熱刺激電流（Thermal-stimulatedCurrent，TSC)測試技術可以較方便地研宄介質材料中 陷阱、偶極子和可動離子的性質，準確地測量介質材料的活化能AE(或陷阱深度）等微觀 參數。複合絕緣材料TSC特性已越來越廣泛地用於材料老化特性的研宄中。
[0004] 作為長期作用於複合絕緣子的重要因素，紫外輻射對複合絕緣子的傘裙材料的老 化得到了較為廣泛的關注。一方面由於紫外線的輻照波長較短，能量較高，對有機複合材料 的老化影響不容忽視；另一方面，我國的西電東送戰略實施過程，高海拔強紫外輻射地區對 複合絕緣子的老化性能同樣值得關注。近年來，TSC測試技術開始應用於複合絕緣子傘裙 矽橡膠材料性能的評估，一般來說，在矽橡膠材料的老化過程中材料本身可能會發生許多 微觀結構的變化，出現更多的陷阱。陷阱的密度和能級的增加，可以作為複合材料老化程度 判斷的一個有效手段，由於聚合物材料中的陷阱或缺陷與空間電荷有著非常密切的關係， 因此可以通過測量陷阱的電荷量來判斷出聚合物材料的老化程度。
【發明內容】
[0005] 為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化 性能試驗及評價方法，本發明通過對矽橡膠進行長時間的紫外輻射，並定期採用TSC測試 進行老化性能的判斷，明確紫外輻射對矽橡膠陷阱參數的老化影響；通過試驗實現對紫外 輻射的矽橡膠材料老化的評價。
[0006] 為了實現上述發明目的，本發明採取如下技術方案：
[0007] 本發明提供一種複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法，所述方法 包括以下步驟：
[0008] 步驟1 :娃橡膠的紫外老化性能試驗；
[0009] 步驟2 :採用TSC測試方法對矽橡膠的紫外老化性能進行評價。
[0010] 所述步驟1具體包括以下步驟：
[0011] 步驟1-1 :依照紫外老化試驗箱的照射窗口大小，將矽橡膠裁剪為 75mm*150mm*2mm的樣本，採用無水酒精擦拭樣本表面後，放置在紫外老化試驗箱內；
[0012] 步驟1-2 :將紫外老化試驗箱中UVB-313紫外燈管設置為全力輸出，將樣本進行 20h光照後和放入暗室4h循環交替操作，其中，環境溫度始終設置為50°C。
[0013] 所述紫外老化試驗箱由燈管組、溫控系統、溼度調節系統及噴淋系統組成，滿足矽 橡膠的自然運行環境。
[0014] 所述紫外老化試驗箱採用不鏽鋼材料，腔內設計兩排UVB-313紫外燈管，UVB-313 紫外燈管中心間距70mm。
[0015] 所述步驟2具體包括以下步驟：
[0016] 步驟2-1:老化過程中，進行試片的TSC測試，得到TSC曲線；
[0017] 步驟2-2 :對TSC曲線進行處理分析，確定陷阱參數。
[0018] 所述步驟2-1具體包括以下步驟：
[0019] 步驟2-1-1:將圓片放入TSC設備中，以2K/min的升溫速率升溫至極化溫度，在極 化溫度下施加直流極化電壓，保持該直流極化電壓使原片極化；
[0020] 步驟2-1-2:到達極化時間後，將圓片以15K/min的降溫速率降溫至極低溫度後， 移除直流極化電壓，將樣本上下表面短路2min;
[0021] 步驟2-1-3:採用2K/min的升溫速率將圓片升溫至120°C，同時將圓片接到靜電計 迴路，測量樣本兩端的短路電流，該短路電流與溫度的關係曲線即為樣本的TSC曲線。
[0022] TSC測試過程中，極化溫度為65°C，極化時間為30min，極低溫度為-80°C，極化電 場為 300V/mm。
[0023] 所述步驟2-2中，陷阱參數包括陷阱電荷量QTS。和陷阱能級E，分別表示為：
【權利要求】
1. 一種複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法，其特徵在於：所述方法 包括以下步驟： 步驟1 :矽橡膠的紫外老化性能試驗； 步驟2 :採用TSC測試方法對矽橡膠的紫外老化性能進行評價。
2. 根據權利要求1所述的複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法，其特 徵在於：所述步驟1具體包括以下步驟： 步驟1-1 :依照紫外老化試驗箱的照射窗口大小，將娃橡膠裁剪為75mm*150mm*2mm的 樣本，採用無水酒精擦拭樣本表面後，放置在紫外老化試驗箱內； 步驟1-2 :將紫外老化試驗箱中UVB-313紫外燈管設置為全力輸出，將樣本進行20h光 照後和放入暗室4h循環交替操作，其中，環境溫度始終設置為50°C。
3. 根據權利要求2所述的複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法，其特 徵在於：所述紫外老化試驗箱由燈管組、溫控系統、溼度調節系統及噴淋系統組成，滿足矽 橡膠的自然運行環境。
4. 根據權利要求2或3所述的複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方 法，其特徵在於：所述紫外老化試驗箱採用不鏽鋼材料，腔內設計兩排UVB-313紫外燈管， UVB-313紫外燈管中心間距70mm。
5. 根據權利要求1所述的複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法，其特 徵在於：所述步驟2具體包括以下步驟： 步驟2-1 :老化過程中，進行試片的TSC測試，得到TSC曲線； 步驟2-2 :對TSC曲線進行處理分析，確定陷阱參數。
6. 根據權利要求5所述的複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法，其特 徵在於：所述步驟2-1具體包括以下步驟： 步驟2-1-1 :將圓片放入TSC設備中，以2K/min的升溫速率升溫至極化溫度，在極化溫 度下施加直流極化電壓，保持該直流極化電壓使原片極化； 步驟2-1-2 :到達極化時間後，將圓片以15K/min的降溫速率降溫至極低溫度後，移除 直流極化電壓，將樣本上下表面短路2min; 步驟2-1-3 :採用2K/min的升溫速率將圓片升溫至120°C，同時將圓片接到靜電計回 路，測量樣本兩端的短路電流，該短路電流與溫度的關係曲線即為樣本的TSC曲線。
7. 根據權利要求6所述的複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法，其特 徵在於：TSC測試過程中，極化溫度為65°C，極化時間為30min，極低溫度為-80°C，極化電場 為 300V/mm。
8. 根據權利要求5所述的複合絕緣子用矽橡膠的紫外老化性能試驗及評價方法，其特 徵在於：所述步驟2-2中，陷阱參數包括陷阱電荷量Qts。和陷阱能級E，分別表示為：
其中，β為升溫速率，Ttl為極低溫度，Ti為極化溫度，Tm為峰值電流對應的溫度，△T為 半峰值電流對應的溫度差，k為波爾茲曼常數。
【文檔編號】G01N17/00GK104458554SQ201410767329
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月11日 優先權日:2014年12月11日
【發明者】魏傑, 高海峰, 鄧桃, 張學軍, 劉丁華 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院