一种评价绝缘树脂辐照综合服役性能的方法与流程

本发明涉及一种评价绝缘树脂辐照综合服役性能的方法，属于树脂性能测试。

背景技术：

1、绝缘树脂常用于隔绝电气设备中不同的电气元件，以保障其在高压环境下长期稳定运行。根据工作环境特点，设备中的绝缘材料受到局部放电等作用，从而产生电离辐射（如γ射线、中子等），影响其综合服役性能。辐照会导致环氧树脂分子链断裂、交联结构降解或化学键变化，引起材料老化，进而可能造成绝缘性能下降、机械强度降低，使电气设备在辐射场中更容易发生绝缘失效、性能劣化或密封性不足等问题，对设备的长期可靠性与安全性造成严重影响。因此，准确评估绝缘树脂的耐辐照性能，对电气设备内部不同电子元件在高压环境下长期稳定运行至关重要。

2、现行评价绝缘树脂耐辐照性能的常规方法多采用单一或少数几个性能指标进行测试，且这些测试缺乏系统关联性。现有方法往往局限于辐照后的重量变化与分解行为，以及测量辐照前后在室温条件下的电绝缘性能等孤立参数，未能揭示出绝缘材料在持续辐照工况下的综合性能演化规律。绝缘材料在辐照环境下的介电性能、机械性能与辐照前差异显著，仅依靠孤立指标难以准确评估其在实际辐照条件下的真实服役性能。

技术实现思路

1、本发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种评价绝缘树脂辐照综合服役性能的方法，能对绝缘树脂在模拟持续辐照环境下的电、热、机械等服役性能，对科学评估材料的耐辐照性能并预测材料在电气设备中的长期可靠性以及预防相关安全运行事故具有十分重要的意义。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种评价绝缘树脂辐照综合服役性能的方法，其特征在于，包括阶梯累积辐照模拟检测步骤a、建立综合辐照劣化量化评估模型步骤b以及综合辐照劣化量化评估步骤c；

4、所述阶梯累积辐照模拟检测步骤a包括：

5、将绝缘树脂试样设置多梯度累积辐照剂量、设置辐照速率对照组开展持续γ射线辐照试验，在多组累积辐照剂量节点同步采集试样电气绝缘、热稳定、机械力学三大维度的性能参数；

6、所述建立综合辐照劣化量化评估模型步骤b包括：

7、b1、建立包含电气绝缘辐照劣化度de、热稳定辐照劣化度dt、机械力学辐照劣化度dm的分项劣化归一化计算模型；

8、b2、利用b1的分项劣化归一化计算模型并引入权重系数w、多参数耦合修正系数α、非同步劣化修正系数β，构建综合辐照劣化度d评估模型；

9、所述综合辐照劣化量化评估步骤c包括：

10、将步骤a采集的各辐照剂量节点性能参数代入步骤b构建的评估模型，完成绝缘树脂耐辐照性能量化评价与筛选。

11、可供选择的，所述阶梯累积辐照模拟检测步骤a的辐照试验条件为：设置0gy、1.2×10^4gy、1.2×10^5gy、1.2×10^6gy四组梯度累积辐照剂量，辐照基准速率为3.05×10^3gy/h，增设1.2×10^4gy剂量下辐照速率4.07×10^3gy/h对照组；每组辐照剂量完成后作为取样测试节点，同步开展全维度性能测试。

12、可供选择的，所述综合辐照劣化度d评估模型为：

13、

14、式中，d：综合辐照劣化度，无量纲，取值范围0~1，数值越大表示材料辐照老化程度越高、绝缘失效风险越大；de：电气绝缘辐照劣化度；dt：热稳定辐照劣化度；dm：机械力学辐照劣化度；：分别为电气绝缘、热稳定、机械力学性能权重系数，满足；α：多参数耦合修正系数，用于量化辐照引发内部分子劣化与表面电气性能劣化的耦合加剧效应；β：非同步劣化修正系数，用于识别辐照下表面性能与内部微观性能非同步衰减的隐性老化特征。

15、可供选择的，权重系数满足＞＞。

16、可供选择的，所述多参数耦合修正系数α计算公式为：

17、

18、其中：k为耦合敏感系数；为电-热-机三维度辐照劣化关联偏差，数值越大，多性能耦合老化叠加损伤越显著；α取值区间为[1,1.6]。

19、可供选择的，所述非同步劣化修正系数β计算方式为：

20、

21、式中：da为三维度辐照劣化度平均值；根号内项为三维辐照劣化数据标准差。

22、可供选择的，所述电气绝缘维度性能参数包含工频50hz击穿场强、绝缘电阻、工频50hz介电常数、工频50hz介质损耗因子；

23、电气绝缘辐照劣化度de计算公式：

24、

25、eb0、ebt分别为材料未辐照、辐照后击穿场强；r0、rt分别为未辐照、辐照后绝缘电阻；ε0、εt分别为未辐照和辐照后50hz介电常数；tanδ0、tanδt分别为未辐照和辐照后50hz介质损耗因子。

26、可供选择的，所述热稳定维度性能参数包含初始热分解温度、玻璃化转变温度、热失重率、25℃室温导热系数；

27、热稳定辐照劣化度dt计算公式：

28、

29、td0、tdt分别为未辐照与辐照后初始热分解温度；tg0、tgt分别为未辐照与辐照后玻璃化转变温度；w0、wt分别为未辐照与辐照后热失重率；λ0、λt分别为未辐照与辐照后25℃导热系数。

30、可供选择的，所述机械力学维度性能参数包含弯曲强度、拉伸强度；

31、机械力学辐照劣化度dm计算公式：

32、

33、σb0、σbt分别为未辐照与辐照后弯曲强度；σf0、σft分别为未辐照与辐照后拉伸强度。

34、可供选择的，步骤a还包括采用扫描电子显微镜sem观测获取试样微观形貌数据，用于辅助验证辐照后树脂内部分子链断裂、微孔、微裂纹微观缺陷演化情况，同步结合试样宏观外观形貌完成评价结果辅助校核筛选。

35、可供选择的，步骤c还包括基于综合辐照劣化度d划分材料辐照老化等级，适配辐照工况设备寿命评估与运维管控：

36、0≤d＜0.2：无/轻微辐照老化，性能完好；

37、0.2≤d＜0.4：轻度劣化，可短期服役；

38、0.4≤d＜0.6：中度劣化，需加强监测；

39、0.6≤d＜0.8：重度劣化，存在击穿/开裂高风险；

40、0.8≤d≤1.0：完全失效，禁止使用。

41、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

42、1、本发明所提供的一种评价绝缘树脂辐照综合服役性能的方法，通过同时测量绝缘树脂在不同辐照环境下的电气性能（如击穿场强、介电常数、绝缘电阻、介质损耗）、热性能（如热失重、初始分解温度、玻璃化转变温度）、机械性能（如弯曲强度、拉伸强度）以及微观结构（sem）等多项关键参数，采取这种系统性的综合评价，突破传统单一指标评价的局限性，实现科学对绝缘材料耐辐照性能的综合评价。建立辐照下电-热 机多性能耦合的统一量化评价模型。引入辐照耦合系数α与非同步劣化系数β，精准识别隐性老化。采用阶梯辐照剂量模拟真实工况，实现性能演化全程跟踪。全部参数来自常规测试，可工程化落地。

43、2、本发明所提供的一种评价绝缘树脂辐照综合服役性能的方法，在不同辐照剂量条件下进行持续辐照实验，模拟实际工况下的辐照作用，揭示材料的综合性能在不同辐照下演变的规律。