热-力联合老化对硅橡胶交联网络及力学和耐电特性的影响

作     者：周远翔 张征辉 张云霄 朱小倩 黄猛 Zhou Yuanxiang;Zhang Zhenghui;Zhang Yunxiao;Zhu Xiaoqiqan;Huang Meng

作者机构：新疆大学电气工程学院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室风光储分室乌鲁木齐830047 清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京100084 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京102206 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2022年第37卷第17期

页      面：4474-4486页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(51907101,51977186) 新能源电力系统国家重点实验室开放课题(LAPS20006)资助项目 

主　　题：硅橡胶 热-力联合老化 力学性能 击穿特性 介电性能 

摘      要：为了探究热-机械应力共同作用对电缆附件硅橡胶绝缘性能的影响,该文设计并开展了硅橡胶的热-力联合老化试验,对比分析了老化前后硅橡胶的力学性能、电气性能和微观结构。结果表明:随着老化程度的加剧,试样拉伸强度和断裂伸长率下降,硬度增加;老化后试样的击穿强度整体上呈现先增加后降低的趋势,在老化时间一定的情况下,击穿强度随着拉伸应力的增大而减小,相对介电常数逐渐增加。结合交联密度和红外光谱测试结果分析认为,在老化前期,硅橡胶主链间发生氧化交联反应,自由体积和载流子迁移率减小,击穿强度增加;老化后期,交联体系结构和分子链被破坏,自由体积和载流子迁移率增大,击穿强度下降。在机械应力耦合作用下,卷曲的分子链沿着机械应力方向被拉伸,且处于拉伸状态的分子链在高温作用下更容易发生断裂,造成材料绝缘性能的进一步劣化,为电缆附件硅橡胶老化状态评估提供了一定的理论依据。