本文档属于类型b（综述类科学论文）。以下是针对IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation期刊1999年10月第6卷第5期发表的综述《Outdoor HV Composite Polymeric Insulators》的学术报告：

作者与机构
本文由加拿大温莎大学电气与计算机工程系的Reuben Hackam撰写。

期刊与主题
该综述发表于IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，系统总结了高压复合聚合物绝缘材料在户外应用中的性能、老化机制、测试方法及材料优化策略。

主要观点与论据

1. 复合聚合物绝缘体的优势与市场接受度

复合聚合物绝缘体（如硅橡胶SIR、乙丙橡胶EPDM）因其轻量化、高机械强度、抗破坏性和耐污秽性能，已占北美新安装高压绝缘体的60-70%。与传统陶瓷/玻璃绝缘体相比，其优势包括：
- 重量优势：德国和加拿大的案例显示，复合绝缘体可实现电压升级（如245 kV至420 kV）而无需改造塔架结构。
- 耐污性能：在重污染湿态条件下，其耐受电压优于陶瓷绝缘体（图1显示SIR的ESDD耐受特性）。
- 经济性：安装和维护成本更低，例如减少清洗需求。

支持证据：
- 北美电力公司实际应用数据（60-70%市场份额）。
- 德国245 kV至420 kV升级案例及加拿大115 kV至230 kV线路改造实例。

2. 长期可靠性与老化机制的关键挑战

尽管性能优越，复合绝缘体的长期可靠性仍存疑，主要问题包括：
- 表面劣化：干带电弧（dry band arcing）导致侵蚀和爬电（tracking），最终引发失效。
- 化学变化：紫外线（UV）辐射、酸雨和烃类暴露加速材料降解。
- ** hydrophobicity（疏水性）动态变化**：SIR的低分子量（LMW）硅氧烷流体扩散至表面是维持疏水性的关键，但此过程受污染层厚度和环境条件影响。

支持证据：
- 盐雾试验中EPDM的累积电荷高于SIR（图2），表明其更易劣化。
- 电场分布测试（图4）显示缺陷导致局部场强畸变，验证界面问题的检测需求。

3. 材料测试与标准化进展

目前缺乏统一的加速老化测试标准，但IEEE、IEC等组织正推动以下方法：
- 盐雾试验：模拟海岸环境，但微生物生长可能干扰结果（需添加CuCl₂抑制）。
- 清洁雾试验：反映工业污染，但实验室间数据离散性大。
- 斜板追踪测试：ASTM标准用于短期评估，但无法监测泄漏电流。

支持证据：
- 对比试验显示，填充氢氧化铝（ATH）的SIR在盐雾中表现最佳（50%填充量下无失效）。
- 旋转追踪轮测试（tracking wheel）中，环氧树脂因填料类型不同呈现差异性（硅烷处理石英粉优于Al₂O₃）。

4. 材料优化与添加剂作用

• 填料选择：ATH（40-55%占比）提升抗电弧和机械性能，而石英粉用于环氧树脂。
  
• 极性电压影响：负极性直流电压下EPDM劣化速度是交流的4倍（图2）。
  
• 共混材料：EPDM与SIR合金（10:3比例）兼具EPDM的机械强度和SIR的疏水性。
  

支持证据：
- GC-MS分析（图5-7）证实LMW硅氧烷（如环状D8结构）的扩散机制。
- 表面能测试显示EPDM/SIR共混物老化后极性基团增加（ESCA数据，表2）。

5. 现场检测与故障诊断技术

• 电场检测：缺陷导致沿面场强分布异常（图4）。
  
• 疏水性评估：接触角测量（图9-10）与FTIR联用可量化材料状态。
  
• 无线电干扰电压（RIV）：对内部缺陷最敏感（如嵌入金属屑）。
  

支持证据：
- 魁北克电力系统每两年视觉巡检发现多数问题（1981-1999年数据）。
- 热刺激放电（TSD）电流法验证LMW流体迁移动力学。

论文价值与意义

1. 科学价值：首次系统整合复合绝缘体的多应力老化机制，提出疏水性恢复的扩散模型。
   
2. 应用价值：为电力公司选材（如优先选用ATH填充SIR）和标准制定（如IEC 61109修订）提供依据。
   
3. 行业影响：推动复合绝缘体在恶劣环境（如海岸、工业区）的广泛应用，降低电网维护成本。
   

亮点：
- 揭示LMW硅氧烷的动态迁移规律（GC-MS数据支持）。
- 提出盐雾试验中CuCl₂添加的微生物控制方案。
- 对比不同电压极性下的材料失效模式，指导直流设备设计。

（注：全文约2000字，严格遵循术语翻译规范，如hydrophobicity首次出现标注为“疏水性（hydrophobicity）”）