【摘 要】
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近年来,由于柔性直流输电技术迅速发展,使得交联聚乙烯(XLPE)直流电缆在电力系统中得到广泛的应用。电缆附件是电缆传输线路中的重要部件,运行经验表明电缆附件比XLPE电缆本
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近年来,由于柔性直流输电技术迅速发展,使得交联聚乙烯(XLPE)直流电缆在电力系统中得到广泛的应用。电缆附件是电缆传输线路中的重要部件,运行经验表明电缆附件比XLPE电缆本体更容易发生故障。硅橡胶(SIR)作为高压电缆附件的主要绝缘材料,其在运行过程中不可避免会承受热的作用而发生老化,因此研究与分析硅橡胶的热老化特性,对揭示电缆附件的失效机理、提高输电线路的安全可靠性具有重要的意义。首先,本文介绍了硅橡胶试样制备方法,对所制备的硅橡胶试样开展了加速热老化试验,并测量了老化后硅橡胶试样的介电强度和力学特性。试验结果表明:热老化对硅橡胶材料的特性参数有显著的影响,随着老化时间的增加,硅橡胶试样的击穿场强、硬度及弹性模量逐渐升高;而拉伸强度及断裂伸长率却随老化时间的增加而大幅度降低。其次,为了探明硅橡胶的热老化机理,本文研究了硅橡胶热老化反应过程,并对热老化前后的试样进行了热失重(TGA)、能量色散X射线光谱(EDX)、全反射衰减光谱(ATR-FTIR)和热刺激电流(TSC)等方面的测试。测试结果表明:热老化使得硅橡胶体系中的C元素相对含量下降、O元素相对含量上升,Si—O—Si吸收峰值上升,O—Si(CH)2—O和Si—CH3吸收峰值下降,由此可推断出聚硅氧烷中的有机基团(如—CH3等)在热和氧的共同作用下从硅氧烷主链上断裂,同时形成了新的Si—O—Si交联点,使得硅橡胶体系的交联度上升、有机性能下降。最后,本文研究了电缆附件硅橡胶绝缘材料在热-机械协同老化作用下的应力松弛特性,得到了硅橡胶材料应力松弛特性的变化规律。以应力松弛特性作为热老化因子,结合所给出的寿命预测模型,计算得到了在本文加速热老化条件下硅橡胶材料的使用寿命。研究结果可为预测硅橡胶电缆附件的使用寿命提供借鉴。
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