SF6-N2中環(huán)氧樹脂直流沿面閃絡(luò)特性及其對材料表面影響的研究.pdf

1、氣體絕緣開關(guān)和氣體絕緣輸電線路是高壓直流輸電的重要設(shè)備，目前主要采用 SF6作為絕緣氣體，并且沿面閃絡(luò)現(xiàn)象制約著設(shè)備的小型化和安全運(yùn)行，其溫室效應(yīng)和安全運(yùn)行逐漸受到電力研究和運(yùn)行部門的關(guān)注。高壓N2及SF6/N2的混合氣體是純SF6的最佳替代。
　　本論文在河北省自然科學(xué)基金（E2015502081）“高氣壓下SF6/N2中環(huán)氧樹脂直流沿面閃絡(luò)前后的材料表面特性研究”、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（2016ZZD07）“絕緣材料

2、表面形貌與化學(xué)改性方法研究及應(yīng)用”和新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（LAPS16009）“直流電壓下老化損傷對絕緣材料表面電荷積聚的影響”的資助下，研究了SF6、N2及其混合氣體中環(huán)氧樹脂沿面閃絡(luò)特性和閃絡(luò)老化后材料表面物化特性。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，完善了現(xiàn)有的沿面閃絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺，并開展了影響閃絡(luò)電壓大小因素的探究并確定了實(shí)驗(yàn)操作方案。研究了環(huán)氧樹脂表面不同位置和不同閃絡(luò)次數(shù)、升壓速率大小、相鄰兩次加壓時間間隔、混合

3、氣體混合時間對閃絡(luò)電壓的影響，并確定實(shí)驗(yàn)時以上各個影響因素的具體方案。
　　其次，在N2、SF6及其混合氣體中開展了不同電場類型、不同氣體壓強(qiáng)等條件下環(huán)氧樹脂直流沿面閃絡(luò)特性的實(shí)驗(yàn)研究。在SF6、N2兩種環(huán)境下，采用棒棒、棒板、針針、針板四種類型電極模擬均勻度不同的電場，并通過改變電極距離，氣體壓強(qiáng)和電源極性，探索閃絡(luò)電壓變化規(guī)律；通過改變兩種氣體的比例和壓強(qiáng)，獲得混合氣體中的閃絡(luò)特性。實(shí)驗(yàn)獲得了不同條件下的閃絡(luò)電壓規(guī)律，并通過適

4、當(dāng)提高混合氣體壓強(qiáng)可獲得與純 SF6氣體相當(dāng)?shù)慕^緣強(qiáng)度。
　　此外，基于形貌、化學(xué)測試手段分析了環(huán)氧樹脂閃絡(luò)老化后表面物化特性。采用SEM和AFM對不同損傷程度、不同損傷位置的表面形貌進(jìn)行測試；采用FTIR和EDS測試材料表面主要化學(xué)基團(tuán)和化學(xué)元素。結(jié)果表明在N2、SF6中不同閃絡(luò)位置表面形貌出現(xiàn)明顯差異；隨著閃絡(luò)次數(shù)的增加，環(huán)氧樹脂表面的有機(jī)物化學(xué)基團(tuán)逐漸減少，材料表面無機(jī)物填料逐漸凸顯；沿面閃絡(luò)造成環(huán)氧樹脂表面損傷老化，閃絡(luò)電