复合绝缘子芯棒环氧树脂材料裂解机理研究

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摘要复合绝缘子因其优异的防污闪性能而被广泛应用于电力系统中。近年来,多起复合绝缘子芯棒酥朽断裂故障发生,严重威胁电力系统的安全稳定运行。双酚A型环氧树脂作为芯棒的主要材料,热效应与局部放电活性生成物侵蚀是环氧树脂裂解的主要因素,但其在局部放电活性生成物作用下微观层面的裂解机理尚不明确。本文为从微观层面研究局部放电活性产物对环氧树脂裂解过程的作用,基于ReaxFF力场对环氧树脂在局部放电活性产物作用下的热裂解过程进行模拟,分析裂解过程中小分子产物种类及变化趋势与局部放电活性产物对环氧树脂材料裂解过程的作用机理。局部放电活性产物氧化作用于羟基与碳氮桥键是加剧环氧树脂裂解的主要原因,其使环氧树脂交联结构的主要裂解路径发生变化,在活性产物的作用下,交联环氧树脂的热稳定性下降,其裂解小分子产物的种类与变化趋势也发生变化,裂解产物归一化分子数约上升了31%。

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关键词 ：复合绝缘子, 环氧树脂, 反应分子动力学, 裂解机理

Abstract：In order to reveal the pyrolysis micro-mechanism of the core rod epoxy resin material, and to study the effects of temperature, temperature rise rate and partial discharge active products on its pyrolysis process, this paper establishes a bisphenol A epoxy resin interface model based on the ReaxFF numerical simulation method. The pyrolysis process is simulated, and the types and changing trends of small molecule products in the pyrolysis process and their micro pyrolysis mechanism are analyzed. The results show that the temperature increase in the pyrolysis process of epoxy resin deepens its pyrolysis degree; the increase of the temperature rise rate reduces the initial pyrolysis temperature; the pyrolysis path changes under the action of the active product, and the thermal stability decreases.

Key words： composite insulator epoxy resin reaction molecular dynamics pyrolysis mechanism

收稿日期: 2021-01-12

作者简介: 张星宇（1991—）,男,硕士,工程师,从事设备状态评价工作。

引用本文:

张星宇, 张小明, 陈雅琦, 迟佳恺, 邢云琪. 复合绝缘子芯棒环氧树脂材料裂解机理研究[J]. 电气技术, 2022, 23(2): 1-6. ZHANG Xingyu, ZHANG Xiaoming, CHEN Yaqi, CHI Jiakai, XING Yunqi. Study on pyrolysis mechanism of epoxy resin for composite insulator core rod. Electrical Engineering, 2022, 23(2): 1-6.

链接本文:

http://dqjs.cesmedia.cn/CN/Y2022/V23/I2/1

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