一種針對gis盆式絕緣子的人工加速老化試驗方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于固體電介質人工加速老化試驗技術領域，特別設及一種針對GIS盆式 絕緣子的人工加速老化試驗方法。
【背景技術】
[0002] 氣體絕緣金屬封閉開關設備（GasInsulatedSwitchgear)簡稱GIS，由于其具有 占地少、可靠性高、無污染、維護方便、使用周期長等與眾多傳統(tǒng)敞開式電器設備有無可比 擬的優(yōu)勢，為國內(nèi)外電力用戶所青睞，成為國內(nèi)外輸配電行業(yè)中最有競爭力的尖端設備。盆 式絕緣子是GIS的主要組成部件，它有兩大功能：一是聯(lián)系高電位部件與地電位外殼，起著 支撐與對地絕緣的作用；二是連接斷口間的動觸頭及靜觸頭相應元件，起著連接與斷口絕 緣的作用。隨著GIS的廣泛應用，GIS設備的運行可靠性問題已經(jīng)引起了國內(nèi)外的廣泛關 注，而近年來GIS設備故障事件時有發(fā)生。根據(jù)運行經(jīng)驗，在所有的GIS故障事例中，盆式 絕緣子和隔離開關造成的故障比例最高，其中盆式絕緣子的故障率高達26. 6%。
[0003] 盆式絕緣子的構成材料為環(huán)氧樹脂。要想弄清盆式絕緣子老化問題，就需要了解 環(huán)氧樹脂材料在GIS環(huán)境中的老化機制。環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個W上環(huán)氧 基團的有機化合物，除個別外，它們的相對分子質量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結構是W分子 鏈中含有活潑的環(huán)氧基團為其特征，環(huán)氧基團可W位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結構。 由于分子結構中含有活潑的環(huán)氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應而形成 不溶的具有=向網(wǎng)狀結構的高聚物。目前國內(nèi)特高壓盆式絕緣子誘注所用的主要環(huán)氧材料 為雙酌A型環(huán)氧樹脂，并配W30%錯粉，填料、固化劑等材料。環(huán)氧樹脂是目前Ξ大通用熱 固性樹脂之一，是熱固性塑料中用量最大、應用最廣的品種，有著優(yōu)良的力學性能和電絕緣 性能，然而其耐候性和初性較差，易發(fā)生光氧化和熱老化。
[0004] 盆式絕緣子工作在GIS封閉金屬外殼中，長期承受高電壓，高溫環(huán)境，其老化主要 是電老化和熱老化。 陽〇化]電老化主要是由于電場作用產(chǎn)生絕緣老化現(xiàn)象。盆式絕緣子在工作過程中，由于 表面自由電荷或金屬顆粒的聚集，W及本身可能存在的內(nèi)部氣泡缺陷，會在交流電壓場強 下形成局部電場過強，產(chǎn)生局部放電，長期局部放電的累積效應造成絕緣子絕緣性能的老 化。
[0006]固體電介質的性能在長期受熱的情況下逐漸劣化，失去原來的優(yōu)良性能，稱為熱 老化。GIS盆式絕緣子在裝配過程中可能會存在有水分子或氧混入的情況，運樣會給工作中 的盆式絕緣子提供一個濕熱或熱氧的環(huán)境，環(huán)氧樹脂會在運種環(huán)境中發(fā)生不可逆轉的老化 反應。濕熱環(huán)境對復合材料性能的影響主要是通過樹脂基體、增強纖維W及樹脂/纖維粘 接界面的破壞而引起性能的改變。在吸濕過程中，材料的內(nèi)部會產(chǎn)生溶脹應力，而溫度變化 將產(chǎn)生熱應力，運兩種內(nèi)應力的反復作用并達到一定程度時就會引起應力開裂，甚至形成 龜裂紋，而含損傷復合材料層壓板在長期濕熱環(huán)境下將最終形成宏觀裂紋。如果在高溫環(huán) 境中有氧存在，環(huán)氧樹脂會發(fā)生熱氧化反應。熱氧環(huán)境下的老化主要是因為熱對氧進入材 料內(nèi)部有促進作用，氧的進入可w使材料的老化在熱老化更低的溫度下開始。因為聚合物 中存在較多的-K1鍵，氧的進入使材料發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生過氧化氨。過氧化氨在熱能作用 下可W加速分解產(chǎn)生更多的自由基，從而引發(fā)一系列化學反應，而過氧化氨在運些反應中 又起到催化作用。
[0007] 目前國內(nèi)外所有文獻中，尚未見到模擬GIS盆式絕緣子工作環(huán)境的人工加速老化 試驗相關研究，環(huán)氧樹脂材料的老化問題沒有形成可供工程實際參考的規(guī)律和結論。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 基于此，本發(fā)明公開了一種針對GIS盆式絕緣子的人工加速老化方法，所述方法 包括W下步驟：
[0009] S100、預處理試驗樣品與試驗電極；
[0010] S200、將試驗樣品分為兩組，并安裝試驗電極，然后放入多因子老化試驗室中，并 檢查試驗樣品的電極布置和連接；
[0011] S300、對試驗樣品施加恒定的電壓；
[0012] S400、將人工加速老化試驗平臺加熱至設定溫度；
[0013] S500、每隔一段老化時間從兩組試驗樣品中各取出一個試驗樣品，采取相同的編 號，進行絕緣電阻率測量；
[0014] S600、如果相同編號的兩個試驗樣品所測絕緣電阻率分別為A和B，計算兩個試驗 樣品的絕緣電阻率的均值，如果:^xioo%>5%，則認為試驗數(shù)據(jù)不典型，重新 投入兩個新的試驗樣品做補充試驗；如果^刮00游在徽，則記錄所測得的絕緣電阻率， 并繪制絕緣老化特征曲線。
[0015] 本發(fā)明提出的一種基于GIS盆式絕緣子人工加速老化試驗方法設計了符合盆式 絕緣子老化環(huán)境的試驗平臺和電極結構，給出了人工加速老化下溫度和電壓的確定方式， 確保了老化試驗的等價性，可重復性和可再現(xiàn)性。通過對絕緣材料的老化因素溫度及表面 電場強度的適當提高，實現(xiàn)了人工加速老化的目的，對不同老化時間后的樣品進行電氣測 量，得到了可W表征老化程度的絕緣老化特征曲線。本發(fā)明的試驗方法填補了環(huán)氧樹脂人 工加速老化試驗方法的空缺，對了解盆式絕緣子老化問題有很大的指導意義。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的老化試驗樣品與電極結構示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明的由Arrhenius方程確定的熱老化壽命和溫度的關系曲線圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明的老化試驗中電極電壓值確定流程圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明的老化試驗操作流程圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明的環(huán)氧樹脂絕緣老化特征曲線圖；
[OOW圖中1-環(huán)氧樹脂板，2、3-電極，4-老化特征曲線上包絡線，5-絕緣特征曲線下包 絡線，6-絕緣特征平均值曲線。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。
[0023] 在一個實施例中，本發(fā)明公開了一種針對GIS盆式絕緣子的人工加速老化方法， 所述方法包括W下步驟：
[0024] S100、預處理試驗樣品與試驗電極；
[00巧]S200、將試驗樣品分為兩組，并安裝試驗電極，然后放入多因子老化試驗室中，并 檢查試驗樣品的電極布置和連接； 陽0%] S300、對試驗樣品施加恒定的電壓；
[0027] S400、將人工加速老化試驗平臺加熱至設定溫度；
[0028] S500、每隔一段老化時間從兩組試驗樣品中各取出一個試驗樣品，采取相同的編 號，進行絕緣電阻率測量；
[0029] S600、如果相同編號的兩個試驗樣品所測絕緣電阻率分別為A和B，計算兩個試 驗樣品的絕緣電阻率的均值c=^，如果則認為試驗數(shù)據(jù)不典型，重新 投入兩個新的試驗樣品做補充試驗；如果5^5%，則記錄所測得的絕緣電阻率， 并繪制絕緣老化特征曲線。
[0030] 本實施例所述的方法，是針對盆式絕緣子運行中存在的電老化和熱老化過程，利 用多因子試驗室創(chuàng)造高溫和高電壓的環(huán)境，搭建的電熱綜合因素的人工加速老化試驗平 臺。在本實施中，絕緣電阻率用絕緣電阻測試儀測量，介質損耗因數(shù)用介損測試儀測量。
[0031] 本實施例設計了符合盆式絕緣子老化環(huán)境的試驗平臺和電極結構，給出了人工加 速老化下溫度和電壓的確定方式，確保了老化試驗的等價性，可重復性和可再現(xiàn)性。通過對 絕緣材料的老化因素溫度及表面電場強度的適當提高，實現(xiàn)了人工加速老化的目的，對不 同老化時間后的樣品進行電氣測量，得到了可W表征老化程度的絕緣老化特征曲線。本發(fā) 明的試驗方法填補了試驗室條件下環(huán)氧樹脂人工加速老化試驗方法的空缺，對了解盆式絕 緣子老化問題有很大的指導意義。
[0032] 在本實施例中，檢查電極布置目的是：保證各樣品電極間的距離，保證電極與環(huán)氧 樹脂板緊緊接觸（即無縫隙接觸，有縫隙之后