[发明专利]硅橡胶复合绝缘子老化程度的鉴定方法

说明书

技术领域

本发明涉及分析检测领域，特别是涉及一种硅橡胶复合绝缘子老化程度的鉴定方法。

背景技术

复合绝缘子在运行中会受到各种因素的综合作用，包括电气、机械和环境因素，随着运行时间的增长，不同地区运行的复合绝缘子出现了憎水性下降、伞裙变色、变硬、变脆、粉化、开裂、漏电起痕或电蚀损、端部密封失效、不明原因闪络等现象，复合绝缘子在长期带电及受户外环境因素作用下的老化问题引起复合绝缘子生产、运行和科研部门的高度关注。

我国复合绝缘子总体运行情况较好，也出现了不少问题，2007年国家电网公司调查我国复合绝缘子的年损坏率约为0.005‰，典型事例包括1996年500kV大房线挂网3年、2001年500kV沙昌I线挂网7年和220kV土东I回和东昭I回挂网5年的复合绝缘子界面击穿、1999年和2001年500kV惠汕线挂网2年和4年的复合绝缘子密封失效导致脆断、2002年500kV北兰线挂网3年复合绝缘子芯棒断裂、2002年500kV兰窑线挂网4年复合绝缘子均压环倒装及脆断、1998年500kV渡南线挂网5年复合绝缘子脆断事故等。

从材料科学的角度来说，材料的结构决定性能。复合绝缘子硅橡胶的性能与其化学组成、微观聚集体结构以及表界面状态等密切相关。复合绝缘子的老化实际上是Si-O键主链与侧基逐渐断裂、交联与转变的过程。阳光中所包含的紫外线的辐射、大气中各种化学污染物的侵蚀、季节交替导致的冷热转换、潮湿的空气以及绝缘子两端高电压差造成的强电场都是导致复合绝缘子老化的主要因素。硅橡胶绝缘子的老化失效中伴随着的绝缘子微观结构的改变、化学成份的变化有多种手段来检测，因此从结构特征变化角度来发展绝缘子老化失效的诊断和监测技术是可行的。

经过多年的探索，现在发展了多种探测方法，包括X射线光电子能谱（XPS）、核磁共振、红外光谱分析等。XPS测试结果表明，合成绝缘子老化后，其表面的硅原子含量、碳原子含量有所降低，而氧原子含量增加。核磁共振显示表面H元素减少。也有人提出红外光谱分析可定量测定绝缘子的老化程度。但是这几种方法中，X射线光电子能谱（XPS）探测深度低，核磁共振测试繁琐，不利于检测，而红外光谱误差大，易受到干扰。因此需要发展和完善以绝缘子的结构变化为评价标准、对其老化过程进行诊断与监测的技术和方法。

显微红外光谱是将显微技术应用到傅里叶变换红外光谱仪中，可以与人们熟知的电子探针和电子扫描显微镜技术相媲美。目前，Micro-FTIR技术已广泛应用于聚合物、高分子化学、催化化学、涂料工业、颜料化工、粘合剂、合成物、矿物、天然化合物、刑事侦破的物证鉴定、生物、药物、宝石中的疵点、纯材料的污染物、金属表面处理、润滑剂在摩擦中的作用以及半导体产品等领域，但还未有运用显微红外mapping分析鉴定硅橡胶复合绝缘子老化程度的相关报道。

发明内容

基于此，本发明所解决的技术问题为提供一种硅橡胶复合绝缘子老化程度的鉴定方法。

解决上述技术问题的具体技术方案如下：

一种硅橡胶复合绝缘子老化程度的鉴定方法，包括如下步骤：

（1）以运行年限为基准，确定硅橡胶复合绝缘子伞裙试样状态，选取每种状态的样区，得每种状态的均值试样；

（2）取样、切片，得样片；

（3）以硅甲基1296cm^-1为标定峰，将样片用显微红外扫描，得不同年限样片的显微红外微区扫描（Mapping）图；

（4）从显微红外微区扫描（Mapping）图中计算出老化深度H值，拟合不同年限样片的H值和时间的关系，即得老化模型；

（5）根据老化模型定量鉴定未知试样的老化程度。

在其中一些实施例中，步骤（2）所述切片中样片的厚度为10-20μm。

在其中一些实施例中，步骤（3）中所述显微红外扫描的测试条件为：反射模型，面扫描，光斑大小为80-100μm*80-100μm，步距为1-8μm*1-8μm；选择扫描区域时从老化边开始向内部延伸，所选取的测试步距越小越好。

在其中一些实施例中，所述光斑大小为90μm*90μm，步距为5μm*5μm。

本发明一种硅橡胶复合绝缘子老化程度的鉴定方法的优点和有益效果如下：

（1）本发明运用显微红外的Mapping扫描技术，可定量分析橡胶复合绝缘子的老化程度。

（2）本发明所述鉴定方法可观察到硅橡胶绝缘子随老化而发生的由表及里的变化，可视化程度高，从而准确判断出硅橡胶复合绝缘子伞裙的老化深度，即老化程度。