一种新型HTV硅橡胶中ATH含量测定方法

本发明涉及高压绝缘材料，具体为一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法。

背景技术：

1、复合绝缘子是超/特高压输电线路的重要器件，在超/特高压输电线路中起到电气绝缘、机械支撑的重要作用。高温硫化(htv)硅橡胶是复合绝缘子最常使用的伞套材料，其性能稳定性决定了复合绝缘子的运行可靠性。其中，htv硅橡胶的耐电弧能力是避免外绝缘闪络的关键，直接关系着电力系统运行的安全性。

2、添加ath填料是目前业界普遍采用的提高硅橡胶耐电弧性能的方法，其含量会对硅橡胶的性能产生较大影响。研究表明，添加适量ath，能够显著提升硅橡胶的漏电起痕性、耐电弧及燃阻性能。然而，当ath含量过高时，不仅会降低硅橡胶的漏电起痕，而且会降低材料的机械性能。因此，硅橡胶的电性能与机械性能与ath含量密切相关。

3、目前针对htv硅橡胶中ath含量的测定方式匮乏，近年提出的基于热失重曲线的热分析方法，缺少实际应用且伴随破坏性，硅橡胶中组分含量的无损检测仍是电力行业面临的技术难题。因此，开发一种精确度高、操作简单的新型无损测定方法，成为当前复合绝缘子领域亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明测定精确度高、可靠性强且操作简单，同时不会破坏硅橡胶材料。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，包括如下步骤：

4、获取不同ath含量的硅橡胶试样；

5、对不同ath含量的硅橡胶试样进行太赫兹时域光谱测试，得到不同ath含量的硅橡胶试样的太赫兹时域谱；

6、对不同ath含量的硅橡胶试样的太赫兹时域谱进行变换获得不同ath含量的硅橡胶试样的太赫兹频域谱；

7、基于不同ath含量的硅橡胶试样的太赫兹频域谱，获取域谱幅值并计算得到介电常数；

8、建立ath含量与介电常数的关系式，实现ath含量定量测定。

9、优选地，所述获取不同ath含量的硅橡胶试样包括：

10、对硅橡胶绝缘子随机切取部位作为硅橡胶试样，其中，切取部位的厚度不小于1mm。

11、优选地，所述太赫兹时域谱的信息包括：

12、参考信号的相位、参考信号的幅值和参考信号的频率信息；

13、以及试样信号的相位、试样信号的幅值和试样信号的频率信息。

14、优选地，所述对不同ath含量的硅橡胶试样的太赫兹时域谱进行变换获得不同ath含量的硅橡胶试样的太赫兹频域谱中，对太赫兹时域谱采用快速傅里叶变换得到太赫兹频域谱。

15、优选地，所述基于不同ath含量的硅橡胶试样的太赫兹频域谱，获取域谱幅值包括：

16、根据太赫兹频域谱中的幅值信息，确定htv硅橡胶中的ath特征峰的位置；

17、根据ath特征峰的位置和幅值信息，获取特征峰面积并确定特征峰面积与ath含量之间的关系。

18、优选地，所述ath特征峰的位置为1.2thz和1.33thz。

19、优选地，所述计算得到介电常数包括：

20、对太赫兹频域谱处理得到折射率和消光系数；

21、基于折射率和消光系数，根据麦克斯韦电磁场理论方程，计算获得太赫兹域的介电常数实部和介电常数虚部。

22、优选地，所述折射率的表达式为：

23、

24、式中，ns(ω)为折射率，φ(ω)为传递函数幅角，ω为频率，c为真空光速，d为试样厚度。

25、优选地，所述消光系数的表达式为：

26、

27、式中，κs(ω)为消光系数，ns(ω)为折射率，ω为频率，c为真空光速，d为试样厚度，a(ω)为传递函数幅值。

28、优选地，所述ath含量与介电常数的关系式为：

29、y＝0.00704x-0.000785

30、式中，y为扣处基线后的特征峰介电常数虚部大小之和，x为ath含量。

31、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

32、本发明设计了一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，基于太赫兹时域光谱技术，通过测量硅橡胶试样的太赫兹时域光谱图以及转化获得的太赫兹频域谱图，基于光学、电磁学运算获取硅橡胶中ath的幅值，以此评估硅橡胶中ath含量的多少。由于介电常数虚部为材料的特征参数不受测试环境等不确定因素干扰，因此本发明采用该特征参量准确且具有普遍性，通过计算介电常数构建与ath含量之间的关系，其测定结果精确度高，提升了结果的可靠性，且操作简单、无损准确。本发明可以运用于控制与改善ath含量，检测硅橡胶厂商商品质量好坏或为硅橡胶的老化提供寿命评估依据等方面。因其具有无损、信噪比高、可靠性强、方便、快捷等优点，有望在实际电网运行中获得大范围运用。

技术特征：

1.一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，其特征在于，所述获取不同ath含量的硅橡胶试样包括：

3.根据权利要求1所述的一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，其特征在于，所述太赫兹时域谱的信息包括：

4.根据权利要求1所述的一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，其特征在于，所述对不同ath含量的硅橡胶试样的太赫兹时域谱进行变换获得不同ath含量的硅橡胶试样的太赫兹频域谱中，对太赫兹时域谱采用快速傅里叶变换得到太赫兹频域谱。

5.根据权利要求1所述的一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，其特征在于，所述基于不同ath含量的硅橡胶试样的太赫兹频域谱，获取域谱幅值包括：

6.根据权利要求5所述的一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，其特征在于，所述ath特征峰的位置为1.2thz和1.33thz。

7.根据权利要求1所述的一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，其特征在于，所述计算得到介电常数包括：

8.根据权利要求7所述的一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，其特征在于，所述折射率的表达式为：

9.根据权利要求1所述的一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，其特征在于，所述消光系数的表达式为：

10.根据权利要求1所述的一种新型htv硅橡胶中ath含量测定方法，其特征在于，所述ath含量与介电常数的关系式为：

技术总结
本发明公开了一种新型HTV硅橡胶中ATH含量测定方法，其测定精确度高、可靠性强且操作简单，同时不会破坏硅橡胶材料。包括如下步骤：获取不同ATH含量的硅橡胶试样；对不同ATH含量的硅橡胶试样进行太赫兹时域光谱测试，得到不同ATH含量的硅橡胶试样的太赫兹时域谱；对不同ATH含量的硅橡胶试样的太赫兹时域谱进行变换获得不同ATH含量的硅橡胶试样的太赫兹频域谱；基于不同ATH含量的硅橡胶试样的太赫兹频域谱，获取域谱幅值并计算得到介电常数；建立ATH含量与介电常数的关系式，实现ATH含量定量测定。

技术研发人员：李新禹,王梦琦,冯阳,钟承志,李盛涛
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13