用于评估电子辐照提升整支复合绝缘子抗老化性能的方法与流程

1.本发明属于输变电设备状态评估技术领域，尤其涉及一种用于评估电子辐照提升整支复合绝缘子抗老化性能的方法。


背景技术：

2.复合绝缘子因重量轻、防污闪能力强且现场安装方便，近年来在我国高压输电线路中得到广泛应用。但复合绝缘子长期运行于户外，其复合硅橡胶伞裙材料不仅需要承受电场和各种应力的作用，同时也会受到光照、淋雨、沙尘、高低温、冰冻、污秽等一系列恶劣天气与环境侵蚀的综合影响，导致电化学性能、热稳定性能降低而加速老化，严重老化的复合绝缘子甚至会在运行电压下发生外绝缘闪络、掉串等严重故障。根据国内外电力研究机构的调查，复合绝缘子在运行超过10年时间后伞裙表面出现粉化、龟裂和蚀损等老化失效现象的比例高达57％，老化失效也是我国复合绝缘子故障的最主要原因之一。
3.为有效提升复合绝缘子硅橡胶材料抗老化性能、延长复合绝缘子使用寿命，目前国内外主要通过在硅橡胶材料配方中加入特殊的抗老化添加剂(如氟聚硅氧烷、纳米硅酸盐等)以提高复合硅橡胶伞裙力学、热学性能，但以上添加剂与硅橡胶的相容性较差、会增加硅橡胶硫化工艺的复杂性，且添加剂本身的制备工艺复杂、成本较高，不适合大规模生产及应用。电子辐照加工是利用电离辐射作用于物质产生化学变化、相态变化或微观结构变化来实现材料改性的新型加工方法；应用于复合绝缘子时主要通过高能电子束流对硅橡胶高分子材料进行轰击，使材料原先链状分子结构变成三维网状结构，可以提高材料的耐温耐候性，进而提升抗老化性能和寿命，是一种解决复合绝缘子抗老化性能的新型有效手段。但是，现有技术中对电子辐照改性复合绝缘子性能的研究主要侧重于硅橡胶材料本身及其某一特定参数，未涉及整支复合绝缘子抗老化性能的提升，且没有给出辐照加工中硅橡胶伞裙硫化剂含量、辐照剂量等关键参数设计方法。综上所述，由于整支复合绝缘子与单片硅橡胶伞裙在结构形状上存在差异，现有硅橡胶伞裙的电子辐照加工工艺及性能参数变化规律不能应用于整支复合绝缘子。
4.因此，针对现有复合绝缘子抗老化性能提升方法存在的问题和缺陷，亟需提出一种适用于整支复合绝缘子、同时考虑硅橡胶硫化剂含量和辐照剂量等关键参数的电子辐照提升抗老化性能及评估方法，为提高复合绝缘子现场应用后的运行安全与老化寿命提供技术支持。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种用于评估电子辐照提升整支复合绝缘子抗老化性能的方法，利用该方法可以对电子辐照提升整支复合绝缘子抗老化性能加工的硅橡胶硫化剂含量、辐照剂量等关键参数进行设计，同时完成复合绝缘子抗老化性能评估，提升现场应用后的运行安全与老化寿命。
6.为实现上述目的本发明实施例提供一种用于评估电子辐照提升整支复合绝缘子
抗老化性能的方法，包括：
7.步骤s1：制备不同硫化剂含量的混炼硅橡胶；
8.步骤s2：在注射成型机上完成所述混炼硅橡胶的整支复合绝缘子伞裙高温预硫化；
9.步骤s3：布置整支复合绝缘子电子辐照加工平台，完成不同辐照剂量条件下的整支复合绝缘子电子辐照加工；
10.步骤s4：利用变温核磁共振分析仪，测试步骤s3中不同硫化剂含量、不同辐照剂量的电子辐照后复合绝缘子硅橡胶伞裙的交联密度，获取与交联密度最大值相应的复合绝缘子及硫化剂含量、辐照剂量；
11.步骤s5：在加速老化试验箱中对具有最大交联密度的复合绝缘子和未辐照的复合绝缘子开展给定时间的加速老化试验。
12.步骤s6：每隔预定时长(例如500h-1000h)，将复合绝缘子取出，测量所述复合绝缘子的硅橡胶伞裙的老化性能参数；
13.步骤s7：与未辐照的高温(例如，160℃-200℃)硫化复合绝缘子的性能参数进行比较，以完成整支复合绝缘子电子辐照提升抗老化性能评估。
14.在本发明实施例中，所述步骤s1包括：
15.步骤s11：按照质量份数甲基乙烯基硅橡胶90-100份、氢氧化铝120-130份、气相白炭黑25-35份、氧化铁3-4份、α-三氧化二铝4-6份、羟基硅油3-5份、硅烷偶联剂0.5-1份、纳米氧化锌1.5-2.5份的配方组份准备好原材料；
16.步骤s12：选择1，1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环已烷交联剂作为硅橡胶硫化剂，改变其含量0-1.5份，与所述原材料混合后，按照生胶密炼
→
成型滤胶
→
捏合
→
开炼的顺序进行加工，得到具有不同硫化剂含量的混炼硅橡胶。
17.在本发明实施例中，所述步骤s2包括：
18.步骤s21：开启注射成型机工作电源，将复合绝缘子芯棒放入伞裙硫化模具并可靠固定，给所述伞裙硫化模具加热使温度升高；
19.步骤s22：当所述伞裙硫化模具温度升高至设定温度t(例如，160℃-200℃)后开启保温模式以使温度维持，将所述混炼硅橡胶放入注射成型机注射筒；
20.步骤s23：设置注射成型机压力p(例如16mpa-20mpa)，将混炼硅橡胶通过注胶嘴注入加热后的伞裙硫化模具内，在压力p和温度t作用下开始高温预硫化；
21.步骤s24：当硫化时间达到设定时间h(例如5min-15min)时关闭模具加热电源，将复合绝缘子从伞裙硫化模具取出，得到给定硫化剂含量混炼胶的复合绝缘子预硫化产品；
22.步骤s25：重复步骤s21至步骤s24，直到完成全部硫化剂含量混炼胶的整支复合绝缘子伞裙高温预硫化。
23.在本发明实施例中，所述步骤s3包括：
24.步骤s31：布置整支复合绝缘子电子辐照加工平台，所述电子辐照加工平台包括电子加速器、束下小车、传送带、风冷设备；
25.其中电子加速器用于产生高能电子束流，待辐照加工的整支复合绝缘子放置在束下小车旋转部件上，束下小车固定于所述传送带上，所述风冷设备用于给束流区域送风以保持温度恒定、防止电子束轰击造成局部温升而影响辐照加工效果；
26.步骤s32：开启电子辐照加工平台工作电源，开启风冷设备电源并设置出风温度，设置好束下小车旋转部件转速、传送带传动速度v，当束下小车传送至电子加速器的电子束流区域时，电子束对复合绝缘子伞裙硅橡胶材料进行轰击，以完成电子辐照加工，其中复合绝缘子辐照剂量g根据公式(1)计算：
[0027][0028]
其中，u为加速器输出电压、i为束流电流、t为复合绝缘子辐照时间，m为复合绝缘子硅橡胶质量；
[0029]
步骤s33：通过调节传送带速度改变复合绝缘子辐照剂量，重复步骤s32，直到完成全部辐照剂量条件下的复合绝缘子电子辐照加工。
[0030]
在本发明实施例中，所述步骤s5包括：
[0031]
步骤s51：搭建复合绝缘子老化试验平台，所述老化试验平台包括高压试验变压器、穿墙套管、老化试验箱、复合绝缘子试品、支架、温湿度控制系统、盐雾发生系统、紫外光照发生系统、降雨喷淋系统；其中复合绝缘子试品悬挂于老化试验箱顶部专用支架上，高压试验变压器用于给复合绝缘子施加运行电压，温湿度控制系统、盐雾发生系统、紫外光照发生系统和降雨喷淋系统分别用于给复合绝缘子试品提供幅值可调的温湿度、降雨量、雾蒸汽浓度、光照强度；
[0032]
步骤s52：开启老化试验箱工作电源，通过温湿度控制系统、盐雾发生系统、紫外光照发生系统和降雨喷淋系统设置好人工气候室内温湿度、降雨量、雾蒸汽浓度、光照强度，通过试验变压器给复合绝缘子施加运行电压，设置好老化试验时间t(例如，2000h-5000h)，开始复合绝缘子加速老化试验。
[0033]
在本发明实施例中，所述步骤s6包括：
[0034]
步骤s61：从开始老化试验时计算，每隔预设时间t(例如，500h)取出若干支已辐照和未辐照复合绝缘子；
[0035]
步骤s62：从每支复合绝缘子上部、中部、下部位置各裁剪一片硅橡胶伞裙，使用超纯净水在超声波清洗器中将硅橡胶伞裙表面污渍和残留物清洗干净，晾干后留做性能测试样品；
[0036]
步骤s63：截取步骤s62中每片硅橡胶伞裙样品一部分，以裁剪成标准的哑铃状试样并记录试样宽度b、厚度d，采用电子万能试验机测试该试样的拉断力p，利用公式(2)计算该试样的抗拉强度σ
t
；将上部、中部、下部不同位置的试样的抗拉强度的平均值作为整支复合绝缘子伞裙抗拉强度，
[0037][0038]
步骤s64：截取步骤s62中每片硅橡胶伞裙样品一部分，采用变温核磁共振分析仪测试该部分的交联密度ρ，将上部、中部、下部不同位置的硅橡胶伞裙交联密度平均值作为整支复合绝缘子伞裙交联密度；
[0039]
步骤s65：截取步骤s62中每片硅橡胶伞裙样品一部分，采用接触角测试仪测试水滴与硅橡胶材料表面接触角，将上部、中部、下部不同位置硅橡胶伞裙表面接触角平均值作为整支复合绝缘子伞裙接触角；
[0040]
步骤s66：截取步骤s62中每片硅橡胶伞裙样品一部分，裁剪成长条矩形试样并记录试样厚度d，采用极板击穿电压测试仪测试长条矩形试样的击穿电压v，利用公式(3)计算击穿场强e，将上部、中部、下部不同位置的硅橡胶伞裙击穿场强平均值作为整支复合绝缘子伞裙击穿场强，
[0041][0042]
在本发明实施例中，t＝t/n，n为复合绝缘子的总取出次数。
[0043]
在本发明实施例中，所述步骤s7包括：
[0044]
步骤s71：根据步骤s6中得到的数据分析已辐照和未辐照复合绝缘子伞裙的抗拉强度、交联密度、接触角、击穿场强与老化时间t的函数关系，拟合其函数关系式，其中已辐照复合绝缘子伞裙的抗拉强度、交联密度、接触角、击穿场强与老化时间t的函数分别记为σ
辐照
(t)、ρ
辐照
(t)、θ
辐照
(t)、e
辐照
(t)；未辐照复合绝缘子伞裙的抗拉强度、交联密度、接触角、击穿场强与老化时间t的函数分别记为σ
普通
(t)、ρ
普通
(t)、θ
普通
(t)、e
普通
(t)；
[0045]
步骤s72：根据整支复合绝缘子伞裙的抗拉强度最小允许值σ
min
、交联密度最小允许值ρ
min
、接触角最小允许值θ
min
、击穿场强最小允许值e
min
，根据公式(4)-(7)计算电子辐照绝缘子和普通绝缘子的抗拉强度寿命、交联密度寿命、接触角寿命和击穿场强寿命，其中电子辐照绝缘子的抗拉强度寿命、交联密度寿命、接触角寿命和击穿场强寿命分别记作t
σ辐照
、t
ρ辐照
、t
θ辐照
、t
e辐照
；普通绝缘子的抗拉强度寿命、交联密度寿命、接触角寿命和击穿场强寿命分别记作t
σ普通
、t
ρ普通
、t
θ普通
、t
e普通
，
[0046][0047][0048][0049][0050]
其中中，σ-1辐照
(σ)、ρ-1辐照
(ρ)、θ-1辐照
(θ)、e-1辐照
(e)、σ-1普通
(σ)、ρ-1普通
(ρ)、θ-1普通
(θ)、e-1普通
(e)分别为σ
辐照
(t)、ρ
辐照
(t)、θ
辐照
(t)、e
辐照
(t)、σ
普通
(t)、ρ
普通
(t)、θ
普通
(t)、e
普通
(t)的反函数；
[0051]
步骤s73：根据公式(8)将电子辐照复合绝缘子和普通复合绝缘子对应参数的寿命相比，取其最小值k为电子辐照能够提升整支复合绝缘子抗老化寿命的比例：
[0052][0053]
在本发明实施例中，所述老化性能参数包括以下中的至少一者：
[0054]
抗拉强度、交联密度、憎水角、击穿场强。
[0055]
通过上述技术方案，(1)可以对整支复合绝缘子硅橡胶伞裙进行电子辐照及抗老化性能评估，为提升整支复合绝缘子老化寿命提供技术支撑；(2)可以对电子辐照提升复合绝缘子抗老化性能加工的硅橡胶硫化剂含量、辐照剂量等关键参数进行设计，提升现场应用后的运行安全与老化寿命；(3)试验及老化性能评估方法容易实现、可操作性强，为恶劣环境下复合绝缘子抗老化性能和运行寿命提升提供了一种全新、完整可靠的设计方案；(4)
适用于交直流系列电压等级复合绝缘子的电子辐照提升抗老化性能加工及评估。
[0056]
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0057]
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
[0058]
图1示意性示出了根据本发明实施例的用于评估电子辐照提升整支复合绝缘子抗老化性能的方法的流程图；
[0059]
图2示意性示出了根据本发明实施例的整支复合绝缘子电子辐照加工平台示意图；
[0060]
图3示意性示出了根据本发明实施例的复合绝缘子老化试验平台结构示意图。
具体实施方式
[0061]
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
[0062]
在本发明实施例中，普通复合绝缘子可以指未经过电子辐照的复合绝缘子。
[0063]
图1示意性示出了根据本发明实施例的用于评估电子辐照提升整支复合绝缘子抗老化性能的方法的流程图。如图1所示，在本发明实施例中，用于评估电子辐照提升整支复合绝缘子抗老化性能的方法可以包括以下步骤：
[0064]
步骤s1：制备不同硫化剂含量的混炼硅橡胶；
[0065]
步骤s2：在注射成型机上完成所述混炼硅橡胶的整支复合绝缘子伞裙高温预硫化；
[0066]
步骤s3：布置整支复合绝缘子电子辐照加工平台，完成不同辐照剂量条件下的整支复合绝缘子电子辐照加工；
[0067]
步骤s4：利用变温核磁共振分析仪，测试步骤s3中不同硫化剂含量、不同辐照剂量的电子辐照后复合绝缘子硅橡胶伞裙的交联密度，获取与交联密度最大值相应的复合绝缘子及硫化剂含量、辐照剂量；
[0068]
步骤s5：在加速老化试验箱中对具有最大交联密度的复合绝缘子和未辐照的复合绝缘子开展给定时间的加速老化试验；
[0069]
步骤s6：每隔预定时长(例如500h-1000h)，将复合绝缘子取出，测量所述复合绝缘子的硅橡胶伞裙的老化性能参数；
[0070]
步骤s7：与未辐照的高温(例如，160℃-200℃)硫化复合绝缘子的性能参数进行比较，以完成整支复合绝缘子电子辐照提升抗老化性能评估。
[0071]
在本发明实施例中，所述步骤s1包括：
[0072]
步骤s11：按照质量份数甲基乙烯基硅橡胶90-100份、氢氧化铝120-130份、气相白炭黑25-35份、氧化铁3-4份、α-三氧化二铝4-6份、羟基硅油3-5份、硅烷偶联剂0.5-1份、纳米氧化锌1.5-2.5份的配方组份准备好原材料；
[0073]
步骤s12：选择1，1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环已烷交联剂作为硅橡胶硫化
剂，改变其含量0-1.5份，与所述原材料混合后，按照生胶密炼
→
成型滤胶
→
捏合
→
开炼的顺序进行加工，得到具有不同硫化剂含量的混炼硅橡胶。
[0074]
在本发明实施例中，所述步骤s2包括：
[0075]
步骤s21：开启注射成型机工作电源，将复合绝缘子芯棒放入伞裙硫化模具并可靠固定，给所述伞裙硫化模具加热使温度升高；
[0076]
步骤s22：当所述伞裙硫化模具温度升高至设定温度t(例如，160℃-200℃)后开启保温模式以使温度维持，将所述混炼硅橡胶放入注射成型机注射筒；
[0077]
步骤s23：设置注射成型机压力p(例如16mpa-20mpa)，将混炼硅橡胶通过注胶嘴注入加热后的伞裙硫化模具内，在压力p和温度t作用下开始高温预硫化；
[0078]
步骤s24：当硫化时间达到设定时间h(例如5min-15min)时关闭模具加热电源，将复合绝缘子从伞裙硫化模具取出，得到给定硫化剂含量混炼胶的复合绝缘子预硫化产品；
[0079]
步骤s25：重复步骤s21至步骤s24，直到完成全部硫化剂含量混炼胶的整支复合绝缘子伞裙高温预硫化。
[0080]
在本发明实施例中，所述步骤s3包括：
[0081]
步骤s31：布置整支复合绝缘子电子辐照加工平台，所述电子辐照加工平台包括电子加速器、束下小车、传送带、风冷设备；
[0082]
其中电子加速器用于产生高能电子束流，待辐照加工的整支复合绝缘子放置在束下小车旋转部件上，束下小车固定于所述传送带上，所述风冷设备用于给束流区域送风以保持温度恒定、防止电子束轰击造成局部温升而影响辐照加工效果；
[0083]
步骤s32：开启电子辐照加工平台工作电源，开启风冷设备电源并设置出风温度，设置好束下小车旋转部件转速、传送带传动速度v，当束下小车传送至电子加速器的电子束流区域时，电子束对复合绝缘子伞裙硅橡胶材料进行轰击，以完成电子辐照加工，其中复合绝缘子辐照剂量g根据公式(1)计算：
[0084][0085]
其中，u为加速器输出电压、i为束流电流、t为复合绝缘子辐照时间，m为复合绝缘子硅橡胶质量；
[0086]
步骤s33：通过调节传送带速度改变复合绝缘子辐照剂量，重复步骤s32，直到完成全部辐照剂量条件下的复合绝缘子电子辐照加工。
[0087]
在本发明实施例中，所述步骤s5包括：
[0088]
步骤s51：搭建复合绝缘子老化试验平台，所述老化试验平台包括高压试验变压器、穿墙套管、老化试验箱、复合绝缘子试品、支架、温湿度控制系统、盐雾发生系统、紫外光照发生系统、降雨喷淋系统；其中复合绝缘子试品悬挂于老化试验箱顶部专用支架上，高压试验变压器用于给复合绝缘子施加运行电压，温湿度控制系统、盐雾发生系统、紫外光照发生系统和降雨喷淋系统分别用于给复合绝缘子试品提供幅值可调的温湿度、降雨量、雾蒸汽浓度、光照强度；
[0089]
步骤s52：开启老化试验箱工作电源，通过温湿度控制系统、盐雾发生系统、紫外光照发生系统和降雨喷淋系统设置好人工气候室内温湿度、降雨量、雾蒸汽浓度、光照强度，通过试验变压器给复合绝缘子施加运行电压，设置好老化试验时间t(例如，2000h-5000h)，
开始复合绝缘子加速老化试验。
[0090]
在本发明实施例中，所述步骤s6包括：
[0091]
步骤s61：从开始老化试验时计算，每隔预设时间t(例如，500h)取出若干支已辐照和未辐照复合绝缘子；
[0092]
步骤s62：从每支复合绝缘子上部、中部、下部位置各裁剪一片硅橡胶伞裙，使用超纯净水在超声波清洗器中将硅橡胶伞裙表面污渍和残留物清洗干净，晾干后留做性能测试样品；
[0093]
步骤s63：截取步骤s62中每片硅橡胶伞裙样品一部分，以裁剪成标准的哑铃状试样并记录试样宽度b、厚度d，采用电子万能试验机测试该试样的拉断力p，利用公式(2)计算该试样的抗拉强度σ
t
；将上部、中部、下部不同位置的试样的抗拉强度的平均值作为整支复合绝缘子伞裙抗拉强度，
[0094][0095]
步骤s64：截取步骤s62中每片硅橡胶伞裙样品一部分，采用变温核磁共振分析仪测试该部分的交联密度ρ，将上部、中部、下部不同位置的硅橡胶伞裙交联密度平均值作为整支复合绝缘子伞裙交联密度；
[0096]
步骤s65：截取步骤s62中每片硅橡胶伞裙样品一部分，采用接触角测试仪测试水滴与硅橡胶材料表面接触角，将上部、中部、下部不同位置硅橡胶伞裙表面接触角平均值作为整支复合绝缘子伞裙接触角；
[0097]
步骤s66：截取步骤s62中每片硅橡胶伞裙样品一部分，裁剪成长条矩形试样并记录试样厚度d，采用极板击穿电压测试仪测试长条矩形试样的击穿电压v，利用公式(3)计算击穿场强e，将上部、中部、下部不同位置的硅橡胶伞裙击穿场强平均值作为整支复合绝缘子伞裙击穿场强，
[0098][0099]
在本发明实施例中，t＝t/n，n为复合绝缘子的总取出次数。
[0100]
在本发明实施例中，所述步骤s7包括：
[0101]
步骤s71：根据步骤s6中得到的数据分析已辐照和未辐照复合绝缘子伞裙的抗拉强度、交联密度、接触角、击穿场强与老化时间t的函数关系，拟合其函数关系式，其中已辐照复合绝缘子伞裙的抗拉强度、交联密度、接触角、击穿场强与老化时间t的函数分别记为σ
辐照
(t)、ρ
辐照
(t)、θ
辐照
(t)、e
辐照
(t)；未辐照复合绝缘子伞裙的抗拉强度、交联密度、接触角、击穿场强与老化时间t的函数分别记为σ
普通
(t)、ρ
普通
(t)、θ
普通
(t)、e
普通
(t)；
[0102]
步骤s72：根据整支复合绝缘子伞裙的抗拉强度最小允许值σ
min
、交联密度最小允许值ρ
min
、接触角最小允许值θ
min
、击穿场强最小允许值e
min
，根据公式(4)-(7)计算电子辐照绝缘子和普通绝缘子的抗拉强度寿命、交联密度寿命、接触角寿命和击穿场强寿命，其中电子辐照绝缘子的抗拉强度寿命、交联密度寿命、接触角寿命和击穿场强寿命分别记作t
σ辐照
、t
ρ辐照
、t
θ辐照
、t
e辐照
；普通绝缘子的抗拉强度寿命、交联密度寿命、接触角寿命和击穿场强寿命分别记作t
σ普通
、t
ρ普通
、t
θ普通
、t
e普通
，
[0103]
[0104][0105][0106][0107]
其中中，σ-1辐照
(σ)、ρ-1辐照
(ρ)、θ-1辐照
(θ)、e-1辐照
(e)、σ-1普通
(σ)、ρ-1普通
(ρ)、θ-1普通
(θ)、e-1普通
(e)分别为σ
辐照
(t)、ρ
辐照
(t)、θ
辐照
(t)、e
辐照
(t)、σ
普通
(t)、ρ
普通
(t)、θ
普通
(t)、e
普通
(t)的反函数；
[0108]
步骤s73：根据公式(8)将电子辐照复合绝缘子和普通复合绝缘子对应参数的寿命相比，取其最小值k为电子辐照能够提升整支复合绝缘子抗老化寿命的比例：
[0109][0110]
在本发明实施例中，所述老化性能参数包括以下中的至少一者：
[0111]
抗拉强度、交联密度、憎水角、击穿场强。
[0112]
下面结合附图和“fxbw-10/70”型10kv整支复合绝缘子电子辐照提升抗老化性能及评估作为示例，对本发明的实施例作进一步详细描述。
[0113]
(1)制备不同硫化剂含量的混炼硅橡胶。
[0114]
(1.1)按照质量份数甲基乙烯基硅橡胶100份、氢氧化铝130份、气相白炭黑30份、氧化铁3.75份、α-三氧化二铝5份、羟基硅油4份、硅烷偶联剂0.5份、纳米氧化锌1.8份的配方组份准备好原材料。
[0115]
(1.2)选择1，1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环已烷交联剂作为硅橡胶硫化剂，改变其含量为0、0.3、0.6、0.9份，与步骤(1.1)中的原材料混合后，按照生胶密炼
→
成型滤胶
→
捏合
→
开炼的顺序进行加工，得到具有不同硫化剂含量的混炼硅橡胶。
[0116]
(2)在注射成型机上完成硫化剂含量为0-0.9份的硅橡胶的“fxbw-10/70”型10kv整支复合绝缘子伞裙高温预硫化：
[0117]
(2.1)选用型号hyz-500b的注射成型机，开启其380v工作电源，将10kv复合绝缘子芯棒放入伞裙硫化模具并可靠固定，给模具加热使温度升高。
[0118]
(2.2)当模具温度升高至设定温度180℃后开启保温模式使温度维持，将步骤(1)制得的硫化剂含量为0的混炼硅橡胶放入注射成型机注射筒。
[0119]
(2.3)设置注射成型机压力为18mpa，将硫化剂含量为0的混炼硅橡胶通过注胶嘴注入加热后的伞裙模具内，在以上压力和温度作用下开始高温预硫化。
[0120]
(2.4)当硫化时间达到设定值10min时关闭模具加热电源，将复合绝缘子从模具内取出，得到硫化剂含量为0混炼胶的10kv复合绝缘子预硫化产品。
[0121]
(2.5)重复步骤(2.1)至(2.4)，直到完成硫化剂含量为0.3、0.6、0.9份混炼胶的“fxbw-10/70”型10kv整支复合绝缘子伞裙高温预硫化。
[0122]
(3)布置整支复合绝缘子电子辐照加工平台，完成不同辐照剂量条件下的整支复合绝缘子电子辐照加工。
[0123]
(3.1)按附图2布置整支复合绝缘子电子辐照加工平台。该加工平台包括电子加速器10、束下小车装置20、传送带30、风冷设备40。其中电子加速器10用于产生高能电子束流，待辐照加工的整支复合绝缘子50放置在束下小车装置20的旋转部件上，束下小车装置20固
定于电子辐照加工平台传动带30上，风冷设备40用于给束流区域送风保持温度恒定、防止电子束轰击造成局部温升影响辐照加工效果。
[0124]
(3.2)将步骤(2)中某一硫化剂含量的10kv复合绝缘子放置在电子辐照加工平台束下小车装置旋转部件上，开启电子辐照加工平台380v工作电源，电子加速器选用5mev dd加速器，其平均束流1.5ma、束流扫描区域尺寸1350
×
1350mm、能量不稳定度《1％；开启风冷设备380v电源并设置出风温度20℃，设置好束下小车装置旋转部件转速为6r/min、传送带传动速度3.5m/min，当束下小车传送至电子加速器的电子束流区域时，电子束对复合绝缘子伞裙硅橡胶材料进行轰击，完成电子辐照加工，复合绝缘子辐照剂量g根据以下公式计算。
[0125][0126]
公式(1)中，u为加速器输出电压、i为束流电流、t为复合绝缘子辐照时间，m为复合绝缘子硅橡胶质量。
[0127]
对于步骤(2)中得到的不同硫化剂含量的10kv整支复合绝缘子，辐照剂量分别取值0、30、60、90、120kgy，从而得到不同硫化剂含量和辐照剂量的组合如表1所示。
[0128]
表1不同硫化剂含量和辐照剂量的10kv复合绝缘子组合工况
[0129][0130]
(3.3)通过调节传送带速度改变复合绝缘子辐照剂量，重复步骤(3.2)，直到完成表1中全部不同辐照剂量和硫化剂含量条件下的10kv复合绝缘子电子辐照加工。
[0131]
(4)利用“vtmr20-010v”变温核磁共振分析仪，测试步骤(3)中不同硫化剂含量和辐照剂量的电子辐照后复合绝缘子硅橡胶伞裙交联密度，测量结果如表2所示。从表2可知，当硫化剂含量为0.6份、辐照剂量60kgy时，电子辐照加工后的10kv复合绝缘子硅橡胶伞裙交联密度达到最大值，为3.52mol/cm3，获取与该交联密度最大值相应的复合绝缘子及硫化剂含量、辐照剂量。
[0132]
表2 10kv复合绝缘子硅橡胶伞裙交联密度(单位：mol/cm3)
[0133][0134]
(5)在加速老化试验箱中对步骤(4)中具有最大交联密度的10kv复合绝缘子和未辐照10kv普通复合绝缘子(对应硫化剂含量0.3份、辐照剂量为0)开展给定时间的加速老化试验。
[0135]
(5.1)按照附图3搭建复合绝缘子老化试验平台。所述老化试验平台包括高压试验变压器1、穿墙套管2、老化试验箱3、复合绝缘子试品4、支架5、温湿度控制系统6、盐雾发生系统7、紫外光照发生系统8、降雨喷淋系统9。其中复合绝缘子试品4(最大交联密度的10kv复合绝缘子和10kv普通复合绝缘子各6支)悬挂于老化试验箱3顶部专用支架5上，高压试验变压器1用于给复合绝缘子试品4施加运行电压，温湿度控制系统6、盐雾发生系统7、紫外光照发生系统8和降雨喷淋系统9分别用于给复合绝缘子试品4提供幅值可调的温湿度、降雨量、雾蒸汽浓度、光照强度等模拟加速老化环境。
[0136]
(5.2)开启老化试验箱380v工作电源，通过温湿度控制系统、盐雾发生系统、紫外光照发生系统和降雨喷淋系统设置好人工气候室内温湿度、降雨量、雾蒸汽浓度(雾蒸汽粒径5～10μm、盐水中nacl含量5kg/m3)、光照强度等参数，如表3所示；通过试验变压器给复合绝缘子施加运行电压5.77kv(即10kv系统运行电压)，设置老化试验时间t为2000h，开始复合绝缘子加速老化试验。
[0137]
表3 10kv复合绝缘子模拟加速老化环境参数
[0138][0139]
(6)每隔一定时间，将复合绝缘子取出，测量其硅橡胶伞裙的抗拉强度、交联密度、憎水角、击穿场强等老化性能参数。
[0140]
(6.1)从开始老化试验时计算，每隔时间t＝500h取出1支已辐照和未辐照复合绝缘子(总取出次数n＝t/t＝2000/500＝4)。
[0141]
(6.2)从取出的复合绝缘子上部、中部、下部位置各裁剪一片硅橡胶伞裙，使用超纯净水在“kq2000de”型超声波清洗器中将硅橡胶伞裙表面污渍和残留物清洗干净，晾干后留做性能测试样品。
[0142]
(6.3)截取步骤(6.2)中每片硅橡胶伞裙样品一部分，裁剪成标准的哑铃状并记录试样宽度b、厚度d，采用电子万能试验机测试其拉断力p，利用公式(2)计算其抗拉强度σ
t
。将上、中、下部不同位置硅橡胶抗拉强度平均值作为整支复合绝缘子伞裙抗拉强度。测试数
据如表4所示。
[0143][0144]
(6.4)截取步骤(6.2)中每片硅橡胶伞裙样品一部分，采用“vtmr20-010v”变温核磁共振分析仪测试其交联密度ρ，将上、中、下部不同位置硅橡胶伞裙交联密度平均值作为整支复合绝缘子伞裙交联密度。测试数据如表5所示。
[0145]
(6.5)截取步骤(6.2)中每片硅橡胶伞裙样品一部分，采用“solon-20”型接触角测试仪测试水滴与硅橡胶材料表面接触角，将上、中、下部不同位置硅橡胶伞裙接触角平均值作为整支复合绝缘子伞裙接触角。测试数据如表6所示。
[0146]
(6.6)截取步骤(6.2)中每片硅橡胶伞裙样品一部分，裁剪成长条矩形并记录其厚度b，采用“极板击穿电压”测试仪测试其击穿电压v，利用公式(3)计算击穿场强e，将上、中、下部不同位置硅橡胶伞裙击穿场强平均值作为整支复合绝缘子伞裙击穿场强。测试数据如表7所示。
[0147][0148]
表4已辐照和未辐照10kv复合绝缘子老化后伞裙抗拉强度(单位：mpa)
[0149][0150]
表5已辐照和未辐照10kv复合绝缘子老化后伞裙交联密度(单位：mol/cm3)
[0151][0152]
表6已辐照和未辐照10kv复合绝缘子老化后伞裙接触角(单位：度)
[0153][0154]
表7已辐照和未辐照10kv复合绝缘子老化后伞裙击穿场强(kv/mm)
[0155][0156]
(7)将已辐照10kv复合绝缘子与未辐照的10kv普通高温硫化复合绝缘子老化性能参数进行比较，完成整支复合绝缘子电子辐照提升抗老化性能评估。
[0157]
(7.1)根据表4-表7数据分析已辐照和未辐照复合绝缘子伞裙抗拉强度、交联密度、接触角、击穿场强与老化时间t的函数关系，拟合其函数关系式，分别记为σ
辐照
(t)、ρ
辐照
(t)、θ
辐照
(t)、e
辐照
(t)和σ
普通
(t)、ρ
普通
(t)、θ
普通
(t)、e
普通
(t)。
[0158]
σ
辐照
(t)＝4.68 6.80
×
10-4
t-8.0
×
10-7
t2ꢀꢀꢀ
(4)
[0159]
ρ
辐照
(t)＝3.55 1.46
×
10-4
t-5.43
×
10-7
t2ꢀꢀꢀ
(5)
[0160]
θ
辐照
(t)＝110.11-4.57
×
10-4
t-4.57
×
10-6
t2ꢀꢀꢀ
(6)
[0161]e辐照
(t)＝22.91-2.40
×
10-3
t-8.29
×
10-7
t2ꢀꢀꢀ
(7)
[0162]
σ
普通
(t)＝4.20 7.89
×
10-4
t-9.14
×
10-7
t2ꢀꢀꢀ
(8)
[0163]
ρ
普通
(t)＝3.16 3.68
×
10-4
t-7.14
×
10-7
t2ꢀꢀꢀ
(9)
[0164]
θ
普通
(t)＝108.8-1.80
×
10-3
t-6.00
×
10-6
t2ꢀꢀꢀ
(10)
[0165]e普通
(t)＝21.74-1.17
×
10-3
t-1.29
×
10-6
t2ꢀꢀꢀ
(11)
[0166]
(7.2)根据整支复合绝缘子伞裙抗拉强度、交联密度、接触角、击穿场强的最小允许值(σ
min
＝0.15mpa、ρ
min
＝0.25mol/cm3、θ
min
＝45
°
、e
min
＝2.0kv/mm)，计算电子辐照绝缘子和普通绝缘子抗拉强度寿命、交联密度寿命、接触角寿命和击穿场强寿命。
[0167][0168][0169]
[0170][0171]
公式(12)-(15)中，σ-1辐照
(σ)、ρ-1辐照
(ρ)、θ-1辐照
(θ)、e-1辐照
(e)、σ-1普通
(σ)、ρ-1普通
(ρ)、θ-1普通
(θ)、e-1普通
(e)分别为σ
辐照
(t)、ρ
辐照
(t)、θ
辐照
(t)、e
辐照
(t)、σ
普通
(t)、ρ
普通
(t)、θ
普通
(t)、e
普通
(t)的反函数。
[0172]
(7.3)将电子辐照复合绝缘子和普通复合绝缘子对应参数的寿命相比，取其最小值k为电子辐照可以提升整支复合绝缘子抗老化寿命的比例。
[0173][0174]
从公式(16)可知，采用电子辐照加工复合绝缘子硅橡胶伞裙至少可以提升整支复合绝缘子抗老化寿命8.46％。
[0175]
本发明实施例的有益效果可以包括：
[0176]
(1)可以对整支复合绝缘子硅橡胶伞裙进行电子辐照及抗老化性能评估，为提升整支复合绝缘子老化寿命提供技术支撑；
[0177]
(2)可以对电子辐照提升复合绝缘子抗老化性能加工的硅橡胶硫化剂含量、辐照剂量等关键参数进行设计，提升现场应用后的运行安全与老化寿命；
[0178]
(3)试验及老化性能评估方法容易实现、可操作性强，为恶劣环境下复合绝缘子抗老化性能和运行寿命提升提供了一种全新、完整可靠的设计方案；
[0179]
(4)适用于交直流系列电压等级复合绝缘子的电子辐照提升抗老化性能加工及评估。
[0180]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0181]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0182]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0183]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0184]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0185]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0186]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0187]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0188]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。