久久88香港三级台湾三级中文-久久91-久久91精品国产91久-久久91精品国产91久久-久久91精品国产91久久户

環(huán)氧樹脂是含有環(huán)氧基團的高分子聚合物總稱，因其具有高透明度、強耐腐蝕性和高介電性能等特點，環(huán)氧樹脂在電工行業(yè)成為產量最大、使用最廣的一種絕緣材料。基于其良好的化學相容性，優(yōu)異的絕緣性和黏結性，環(huán)氧樹脂被廣泛應用于支撐絕緣子、電磁線浸漬及灌封、膠浸紙?zhí)坠堋㈦娮赢a品封裝、電纜終端等電氣設備。隨著電氣設備運行環(huán)境的改變電壓等級、容量和集成度的提升，對環(huán)氧樹脂絕緣性能提出了更加嚴苛的要求。

電樹枝劣化是絕緣件整體擊穿的前兆，一般指因絕緣件在制造過程中混入的雜質、氣泡等缺陷在外施電場作用下形成注入電荷、極化電荷和離子化電荷產生的局域強電場所引發(fā)的局部放電現象，因切斷分子鏈析出碳元素而形成的樹枝狀碳化通道。

研究者發(fā)現，引起電氣設備絕緣擊穿有兩種現象：一種是沿聚合物表面發(fā)生的電痕擊穿現象；另一種是在聚合物絕緣內部發(fā)生的體擊穿現象，早期稱之為內部電痕后則改稱為電樹枝現象，電樹枝擊穿是電氣設備常見的一種絕緣破壞現象。

電樹枝劣化現象是包括電荷集聚-遷移、局域場形成、機械應力、化學分解、電致發(fā)光、局部高溫等在內的綜合過程。普遍認為，電樹枝的生長與絕緣體中載流子遷移行為及其局域場形成密切相關，聚合物分子鏈的斷裂與自由基的形成是電樹枝引發(fā)的標志。

近年來，根據國內外電氣設備事故統(tǒng)計，環(huán)氧樹脂絕緣部件的電樹枝擊穿事故頻發(fā)。2014年，某變電站發(fā)生環(huán)氧澆注盆式絕緣子破壞故障；2016年，某變電站氣體絕緣開關（Gas Insulated Switchgear, GIS）終端環(huán)氧套管發(fā)生炸裂破壞；2016年9月，某換流站500kV氣體絕緣輸電線路（Gas Insulated transmission Line, GIL）三支柱絕緣子發(fā)生炸裂擊穿。事故調查認為，復雜運行工況是引發(fā)電樹枝劣化，導致環(huán)氧絕緣件擊穿故障的主要原因。

與交聯(lián)聚乙烯（XLPE）、硅橡膠等材料相比，環(huán)氧樹脂脆性大、應力集中、吸水性強等特點也使其電樹枝劣化影響因素更加復雜。環(huán)氧樹脂絕緣電樹枝擊穿現象嚴重威脅電氣設備運行可靠性和電力系統(tǒng)安全，急需深入探討電樹枝劣化引發(fā)機理和抑制方法。

天津大學電氣自動化與信息工程學院的研究人員針對目前環(huán)氧樹脂電樹枝劣化引起的絕緣破壞問題，圍繞電樹枝生長機理與抑制方法展開研究。總結了電樹枝的引發(fā)機理，以便從物理和化學角度更好地理解絕緣劣化過程。考慮環(huán)氧樹脂絕緣材料的復合電場、溫度梯度、機械應力和潮濕環(huán)境等運行工況，討論了電樹枝的影響因素和抑制方法，介紹了制造工藝調控、無機摻雜、絕緣自修復材料對電樹枝的抑制研究。

基于以上分析，他們對未來環(huán)氧樹脂電樹枝生長與抑制研究進行如下展望。

1）在實驗探究過程方面，目前電樹枝和空間電荷測試分別進行，需要改進環(huán)氧樹脂的電樹枝與空間電荷關聯(lián)的測量技術，在電樹枝生長過程中觀察絕緣材料的空間電荷行為，揭示絕緣劣化與擊穿的微觀變化規(guī)律與機理。另外，電氣設備運行過程中，高電場、高溫、機械應力等運行工況影響絕緣介質空間電荷和電樹枝劣化行為。準確測量電-機-熱多場共同作用下空間電荷行為才能全面深入揭示電樹枝的生長機理與抑制方法。

2）在電樹枝抑制研究方面，工藝調控、無機摻雜、自修復材料等改性材料取得了一些成就。然而，研究多集中于環(huán)氧樹脂的電氣性能，缺乏其整體性能及抑制方法的長期有效性研究。同時，在多物理場的情況下，改性絕緣材料與抑制電樹枝效果的報道不多。未來仍需從改性材料的長期協(xié)調特性、電氣設備的運行工況出發(fā)，進一步探索更長效、簡易、可工業(yè)化的電樹枝抑制方法。

3）在環(huán)氧絕緣件制造與實際應用方面，應盡量避免氣隙、雜質等缺陷的形成、設備的不正確安裝、水分的侵入等引發(fā)局部放電、加速電樹枝劣化的行為，緩解其局部電場、應力集中現象，從而保障電氣設備絕緣件的絕緣可靠性。另外，開發(fā)具有高靈敏度的潛伏性缺陷檢測系統(tǒng)，準確診斷電樹枝生長過程中的局部放電特性，是保證電氣設備安全運行的關鍵。

本文編自2022年第5期《電工技術學報》，論文標題為“環(huán)氧樹脂絕緣電樹枝劣化研究進展”，作者為杜伯學、張瑩 等。第一作者為杜伯學，1961年生，博士，教授，博士生導師，研究方向為先進絕緣材料、電氣絕緣在線監(jiān)測、高電壓新技術等。通訊作者為孔曉曉，1993年生，博士，助理研究員，研究方向為環(huán)氧樹脂絕緣材料、高壓套管絕緣結構設計與優(yōu)化等。本課題得到了國家自然科學基金和天津市自然科學基金的資助。