一种针对gis盆式绝缘子的人工加速老化试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于固体电介质人工加速老化试验技术领域，特别设及一种针对GIS盆式 绝缘子的人工加速老化试验方法。
【背景技术】
[0002] 气体绝缘金属封闭开关设备（GasInsulatedSwitchgear)简称GIS，由于其具有 占地少、可靠性高、无污染、维护方便、使用周期长等与众多传统敞开式电器设备有无可比 拟的优势，为国内外电力用户所青睐，成为国内外输配电行业中最有竞争力的尖端设备。盆 式绝缘子是GIS的主要组成部件，它有两大功能：一是联系高电位部件与地电位外壳，起着 支撑与对地绝缘的作用；二是连接断口间的动触头及静触头相应元件，起着连接与断口绝 缘的作用。随着GIS的广泛应用，GIS设备的运行可靠性问题已经引起了国内外的广泛关 注，而近年来GIS设备故障事件时有发生。根据运行经验，在所有的GIS故障事例中，盆式 绝缘子和隔离开关造成的故障比例最高，其中盆式绝缘子的故障率高达26. 6%。
[0003] 盆式绝缘子的构成材料为环氧树脂。要想弄清盆式绝缘子老化问题，就需要了解 环氧树脂材料在GIS环境中的老化机制。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个W上环氧 基团的有机化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是W分子 链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可W位于分子链的末端、中间或成环状结构。 由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成 不溶的具有=向网状结构的高聚物。目前国内特高压盆式绝缘子诱注所用的主要环氧材料 为双酌A型环氧树脂，并配W30%错粉，填料、固化剂等材料。环氧树脂是目前Ξ大通用热 固性树脂之一，是热固性塑料中用量最大、应用最广的品种，有着优良的力学性能和电绝缘 性能，然而其耐候性和初性较差，易发生光氧化和热老化。
[0004] 盆式绝缘子工作在GIS封闭金属外壳中，长期承受高电压，高溫环境，其老化主要 是电老化和热老化。 阳〇化]电老化主要是由于电场作用产生绝缘老化现象。盆式绝缘子在工作过程中，由于 表面自由电荷或金属颗粒的聚集，W及本身可能存在的内部气泡缺陷，会在交流电压场强 下形成局部电场过强，产生局部放电，长期局部放电的累积效应造成绝缘子绝缘性能的老 化。
[0006]固体电介质的性能在长期受热的情况下逐渐劣化，失去原来的优良性能，称为热 老化。GIS盆式绝缘子在装配过程中可能会存在有水分子或氧混入的情况，运样会给工作中 的盆式绝缘子提供一个湿热或热氧的环境，环氧树脂会在运种环境中发生不可逆转的老化 反应。湿热环境对复合材料性能的影响主要是通过树脂基体、增强纤维W及树脂/纤维粘 接界面的破坏而引起性能的改变。在吸湿过程中，材料的内部会产生溶胀应力，而溫度变化 将产生热应力，运两种内应力的反复作用并达到一定程度时就会引起应力开裂，甚至形成 龟裂纹，而含损伤复合材料层压板在长期湿热环境下将最终形成宏观裂纹。如果在高溫环 境中有氧存在，环氧树脂会发生热氧化反应。热氧环境下的老化主要是因为热对氧进入材 料内部有促进作用，氧的进入可w使材料的老化在热老化更低的溫度下开始。因为聚合物 中存在较多的-K1键，氧的进入使材料发生氧化反应，产生过氧化氨。过氧化氨在热能作用 下可W加速分解产生更多的自由基，从而引发一系列化学反应，而过氧化氨在运些反应中 又起到催化作用。
[0007] 目前国内外所有文献中，尚未见到模拟GIS盆式绝缘子工作环境的人工加速老化 试验相关研究，环氧树脂材料的老化问题没有形成可供工程实际参考的规律和结论。
【发明内容】
[0008] 基于此，本发明公开了一种针对GIS盆式绝缘子的人工加速老化方法，所述方法 包括W下步骤：
[0009] S100、预处理试验样品与试验电极；
[0010] S200、将试验样品分为两组，并安装试验电极，然后放入多因子老化试验室中，并 检查试验样品的电极布置和连接；
[0011] S300、对试验样品施加恒定的电压；
[0012] S400、将人工加速老化试验平台加热至设定溫度；
[0013] S500、每隔一段老化时间从两组试验样品中各取出一个试验样品，采取相同的编 号，进行绝缘电阻率测量；
[0014] S600、如果相同编号的两个试验样品所测绝缘电阻率分别为A和B，计算两个试验 样品的绝缘电阻率的均值，如果:^xioo%>5%，则认为试验数据不典型，重新 投入两个新的试验样品做补充试验；如果^刮00游在徽，则记录所测得的绝缘电阻率， 并绘制绝缘老化特征曲线。
[0015] 本发明提出的一种基于GIS盆式绝缘子人工加速老化试验方法设计了符合盆式 绝缘子老化环境的试验平台和电极结构，给出了人工加速老化下溫度和电压的确定方式， 确保了老化试验的等价性，可重复性和可再现性。通过对绝缘材料的老化因素溫度及表面 电场强度的适当提高，实现了人工加速老化的目的，对不同老化时间后的样品进行电气测 量，得到了可W表征老化程度的绝缘老化特征曲线。本发明的试验方法填补了环氧树脂人 工加速老化试验方法的空缺，对了解盆式绝缘子老化问题有很大的指导意义。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的老化试验样品与电极结构示意图；
[0017] 图2为本发明的由Arrhenius方程确定的热老化寿命和溫度的关系曲线图；
[0018] 图3为本发明的老化试验中电极电压值确定流程图；
[0019] 图4为本发明的老化试验操作流程图；
[0020] 图5为本发明的环氧树脂绝缘老化特征曲线图；
[OOW图中1-环氧树脂板，2、3-电极，4-老化特征曲线上包络线，5-绝缘特征曲线下包 络线，6-绝缘特征平均值曲线。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和具体的实施例对本发明进行详细的说明。
[0023] 在一个实施例中，本发明公开了一种针对GIS盆式绝缘子的人工加速老化方法， 所述方法包括W下步骤：
[0024] S100、预处理试验样品与试验电极；
[00巧]S200、将试验样品分为两组，并安装试验电极，然后放入多因子老化试验室中，并 检查试验样品的电极布置和连接； 阳0%] S300、对试验样品施加恒定的电压；
[0027] S400、将人工加速老化试验平台加热至设定溫度；
[0028] S500、每隔一段老化时间从两组试验样品中各取出一个试验样品，采取相同的编 号，进行绝缘电阻率测量；
[0029] S600、如果相同编号的两个试验样品所测绝缘电阻率分别为A和B，计算两个试 验样品的绝缘电阻率的均值c=^，如果则认为试验数据不典型，重新 投入两个新的试验样品做补充试验；如果5^5%，则记录所测得的绝缘电阻率， 并绘制绝缘老化特征曲线。
[0030] 本实施例所述的方法，是针对盆式绝缘子运行中存在的电老化和热老化过程，利 用多因子试验室创造高溫和高电压的环境，搭建的电热综合因素的人工加速老化试验平 台。在本实施中，绝缘电阻率用绝缘电阻测试仪测量，介质损耗因数用介损测试仪测量。
[0031] 本实施例设计了符合盆式绝缘子老化环境的试验平台和电极结构，给出了人工加 速老化下溫度和电压的确定方式，确保了老化试验的等价性，可重复性和可再现性。通过对 绝缘材料的老化因素溫度及表面电场强度的适当提高，实现了人工加速老化的目的，对不 同老化时间后的样品进行电气测量，得到了可W表征老化程度的绝缘老化特征曲线。本发 明的试验方法填补了试验室条件下环氧树脂人工加速老化试验方法的空缺，对了解盆式绝 缘子老化问题有很大的指导意义。
[0032] 在本实施例中，检查电极布置目的是：保证各样品电极间的距离，保证电极与环氧 树脂板紧紧接触（即无缝隙接触，有缝隙之后