一种基于热失重分析的硅橡胶材料等效运行时间判定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于热失重分析的硅橡胶材料等效运行时间判定方法，包括以下步骤：S1.对硅橡胶样品进行加热并测量所述硅橡胶样品的热失重曲线；S2.确定所述热失重曲线上的TGA转折点所对应的样品剩余质量比例Mass转折和所述热失重曲线上的样品最终剩余质量比例Mass最终；S3.根据预先确定的硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系，确定硅橡胶样品的等效运行时间。在此还公开了一种电网系统中的器件的等效运行时间判定方法。使用本发明专利技术的等效运行时间判定方法，测量结果直接反映硅橡胶材料的老化程度，且测量方法简单，受人为因素影响小，准确度高。

A method for determining the equivalent running time of silicone rubber based on thermal gravimetric analysis

The invention discloses a thermal silicone rubber material equivalent operation time judgment method based on analysis, which comprises the following steps: S1. of silicone rubber samples and measured the TGA curves of silicone rubber samples; S2. determined that the TG curves of TGA on the turning point of the sample residual mass ratio of Mass should be turning and the TGA curves of the samples on the final quality of the remaining proportion Mass S3.; according to a predetermined silicone rubber material equivalent operation time and Mass turning and Mass ultimate relationship, determine the equivalent operation time of silicone rubber samples. A method for determining the equivalent operating time of a device in a power grid system is also disclosed. By using the method of equivalent running time determination, the measuring result directly reflects the aging degree of the silicon rubber material, and the measuring method is simple, and has little influence on human factors and has high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于热失重分析的硅橡胶材料等效运行时间判定方法
本专利技术涉及一种基于热失重分析的硅橡胶材料等效运行时间判定方法。
技术介绍
硅橡胶材料是电网系统中被广泛使用的绝缘材料，由硅橡胶材料制成的器件和产品包括但不限于复合绝缘子、防污闪涂层、电缆终端附件等。但是硅橡胶是一种有机高分子材料，在长期的运行中容易受到外界环境应力的作用而发生老化。高温硫化硅橡胶是电力系统内使用最为广泛的绝缘材料。一些高温硫化硅橡胶绝缘材料由于所使用的原料或工艺水平不佳，导致材料本身的耐老化性能较差。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于热失重分析的硅橡胶材料等效运行时间判定方法，以及一种电网系统中的器件的等效运行时间判定方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于热失重分析的硅橡胶材料等效运行时间判定方法，包括以下步骤：S1.对硅橡胶样品进行加热并测量所述硅橡胶样品的热失重曲线；S2.确定所述热失重曲线上的TGA转折点所对应的样品剩余质量比例Mass转折和所述热失重曲线上的样品最终剩余质量比例Mass最终；S3.根据预先确定的硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系，确定硅橡胶样品的等效运行时间。进一步地：所述硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系为：T＝a*Mass最终+b*Mass转折-c其中，T为硅橡胶材料等效运行时间，系数a为33～35，b为28～30，c为4000～4100。所述硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系为：T＝34.04*Mass最终+29.23*Mass转折-4054.80Mass转折为300℃～400℃温度区间中的温度点对应的样品剩余质量比例。步骤S2中，确定所述热失重曲线上的TGA转折点所对应的样品剩余质量比例Mass转折包括：对所述热失重曲线上的每个拐点的两侧的曲线段作切线，并使相邻的切线相交得到多个交叉点；将所述多个交叉点沿着温度增大方向排序的第二个交叉点作为所述热失重曲线上的TGA转折点；以所述热失重曲线上的TGA转折点所对应的样品剩余质量比例作为Mass转折的取值。步骤S2中，确定所述热失重曲线上的样品最终剩余质量比例Mass最终包括：以热失重曲线的靠近最高温度至最高温度的预定温度区间所对应的所有剩余比例的平均值作为Mass最终的取值。所述预定温度区间为795℃～800℃。步骤S2中，在升温速率β＝5℃/min的条件下，确定所述热失重曲线上的Mass转折和Mass最终。一种电网系统中的器件的等效运行时间判定方法，所述器件至少一部分为硅橡胶材料制成，使用所述的硅橡胶材料等效运行时间判定方法判定所述器件的硅橡胶材料的等效运行时间，并由此判定所述器件的等效运行时间。进一步地，所述器件为复合绝缘子。本专利技术的有益效果：根据本专利技术的基于热失重分析的硅橡胶材料复合绝缘子等效运行时间判定方法，可以准确可靠地判定硅橡胶材料的等效运行时间，尤其是可以判定电网系统中采用硅橡胶材料的复合绝缘子、防污闪涂层、电缆终端附件等器件的等效运行时间，例如，对复合绝缘子伞裙进行取样后，可借助热分析仪，利用少量样品对其等效运行时间进行定量判断，测量结果直接反映复合绝缘子硅橡胶绝缘材料的老化程度，测量过程简单，且测量方法受人为因素影响小，准确度高。附图说明图1为本专利技术一种实施例中测量的硅橡胶样品热失重曲线图；图2至图4为本专利技术一种实施例中确定热失重曲线上的TGA转折点所对应的样品剩余质量比例Mass转折的确定过程示意图；图5为本专利技术一种实施例中确定了Mass转折和Mass最终在热失重曲线上的位置的示意图；图6为复合绝缘子样品运行时间的实际值、预测值散点图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。参阅图1至图5，在一种实施例中，一种基于热失重分析的硅橡胶材料等效运行时间判定方法，包括以下步骤：S1.对硅橡胶样品进行加热并测量所述硅橡胶样品的热失重曲线；S2.确定所述热失重曲线上的TGA转折点所对应的样品剩余质量比例Mass转折和所述热失重曲线上的样品最终剩余质量比例Mass最终；S3.根据预先确定的硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系，确定硅橡胶样品的等效运行时间。在优选实施例中，所述硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系为：T＝a*Mass最终+b*Mass转折-c其中，T为硅橡胶材料等效运行时间，系数a为33～35，b为28～30，c为4000～4100。在特别优选的实施例中，所述硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系为：T＝34.04*Mass最终+29.23*Mass转折-4054.80在优选实施例中，Mass转折为300℃～400℃温度区间中的温度点对应的样品剩余质量比例。在优选实施例中，步骤S2中，确定所述热失重曲线上的TGA转折点所对应的样品剩余质量比例Mass转折包括：对所述热失重曲线上的每个拐点的两侧的曲线段作切线，并使相邻的切线相交得到多个交叉点；将所述多个交叉点沿着温度增大方向排序的第二个交叉点作为所述热失重曲线上的TGA转折点；以所述热失重曲线上的TGA转折点所对应的样品剩余质量比例作为Mass转折的取值。在优选实施例中，步骤S2中，确定所述热失重曲线上的样品最终剩余质量比例Mass最终包括：以热失重曲线的靠近最高温度至最高温度的预定温度区间所对应的所有剩余比例的平均值作为Mass最终的取值。在更优选的实施例中，所述预定温度区间为795℃～800℃。在优选实施例中，步骤S2中，在升温速率β＝5℃/min的条件下，确定所述热失重曲线上的Mass转折和Mass最终。在另一种实施例中，一种电网系统中的器件的等效运行时间判定方法，所述器件至少一部分为硅橡胶材料制成，使用所述的硅橡胶材料等效运行时间判定方法判定所述器件的硅橡胶材料的等效运行时间，并由此判定所述器件的等效运行时间。在优选实施例中，所述器件为复合绝缘子，硅橡胶材料可以是取自复合绝缘子的伞裙的高温硫化硅橡胶材料。在其他实施例中，所述器件也可以是防污闪涂层、电缆终端附件等等。本专利技术的主要优点有：(1)使用热失重分析方法对高温硫化硅橡胶材料的老化程度进行分析，对样品的用量小，分析过程严格可控，受人为因素影响小，可重复性好。(2)利用硅橡胶材料在受热过程中的失重比例计算分析材料的等效运行时间，从而得到可量化的准确数值来进行高温硫化硅橡胶的老化程度评估。(3)本专利技术可用于已投入运行的高温硫化硅橡胶绝缘材料的老化程度的评估。(4)进行热失重分析时只需要测出样品的质量变化曲线。然后即可利用Mass转折和Mass最终这两个参数进行复合绝缘子等效运行时间的判定，测量和判定过程简单。实例如图1至图5所示，在一个具体实施例中，基于热失重分析的硅橡胶材料等效运行时间判定方法包括测量硅橡胶样品的热失重曲线，以及确定热失重曲线上的Mass转折和Mass最终的过程。利用热分析仪对复合绝缘子硅橡胶样品进行热失重实验，测量样品的热失重曲线如图1所示。热失重实验参数如下：升温速率β＝5℃/min，实验温度范围为50℃-800℃，实验气体氛围为惰性氛围(使用氮气或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热失重分析的硅橡胶材料等效运行时间判定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.对硅橡胶样品进行加热并测量所述硅橡胶样品的热失重曲线；S2.确定所述热失重曲线上的TGA转折点所对应的样品剩余质量比例Mass转折和所述热失重曲线上的样品最终剩余质量比例Mass最终；S3.根据预先确定的硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系，确定硅橡胶样品的等效运行时间。

【技术特征摘要】
1.一种基于热失重分析的硅橡胶材料等效运行时间判定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.对硅橡胶样品进行加热并测量所述硅橡胶样品的热失重曲线；S2.确定所述热失重曲线上的TGA转折点所对应的样品剩余质量比例Mass转折和所述热失重曲线上的样品最终剩余质量比例Mass最终；S3.根据预先确定的硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系，确定硅橡胶样品的等效运行时间。2.如权利要求1所述的硅橡胶材料等效运行时间判定方法，其特征在于，所述硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系为：T＝a*Mass最终+b*Mass转折-c其中，T为硅橡胶材料等效运行时间，系数a为33～35，b为28～30，c为4000～4100。3.如权利要求2所述的硅橡胶材料等效运行时间判定方法，其特征在于，所述硅橡胶材料等效运行时间与Mass转折及Mass最终的关系为：T＝34.04*Mass最终+29.23*Mass转折-4054.80。4.如权利要求1至3任一项所述的硅橡胶材料等效运行时间判定方法，其特征在于，Mass转折为300℃～400℃温度区间中的温度点对应的样品剩余质量比例。5.如权利要求1至3任一项所述的硅橡胶材料等效运行时间判定方法，其特征在于，步骤S2中，确定所述热失重曲线上的TGA转折点所对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾伯岩，刘杰，陈灿，夏彦卫，张志猛，郑雄伟，田霖，孙翠英，贾志东，
申请(专利权)人：国网河北省电力公司电力科学研究院，清华大学深圳研究生院，国家电网公司，河北省电力建设调整试验所，
类型：发明
国别省市：河北,13