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1、硅橡胶在高压绝缘上的应用第1页，共58页，编辑于2022年，星期日一、一、概述概述1、在外绝缘上应用的有机材料分类及初步评价、在外绝缘上应用的有机材料分类及初步评价1.1三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶是以乙烯、丙烯及少量非共轭双烯为单体共聚而制三元乙丙橡胶是以乙烯、丙烯及少量非共轭双烯为单体共聚而制得。因其常温流动性好，具备很好的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱得。因其常温流动性好，具备很好的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱和电性能，在高压绝缘领域有一定的应用。和电性能，在高压绝缘领域有一定的应用。三元乙丙橡胶分子结构上没有极性基团，宏观表现缺乏极性，三元乙丙橡胶分子结构上没有极性基团，宏观表现
2、缺乏极性，对各种极性化学品有较好的抗耐性，但也导致其内聚能低，自粘性对各种极性化学品有较好的抗耐性，但也导致其内聚能低，自粘性和互粘性很差，使得伞套与芯棒界面特性较差，易发生蚀损、老化和互粘性很差，使得伞套与芯棒界面特性较差，易发生蚀损、老化龟裂，使用寿命短。龟裂，使用寿命短。三元乙丙橡胶具备较好的憎水性，但表面积污后憎水性不能迁三元乙丙橡胶具备较好的憎水性，但表面积污后憎水性不能迁移至污层表面，而且在相同的接触压力下，耐电强度要比硅橡胶差。移至污层表面，而且在相同的接触压力下，耐电强度要比硅橡胶差。第2页，共58页，编辑于2022年，星期日1.2环氧树脂环氧树脂环氧树脂是泛指分子中含有两个或
3、两个以上环氧基团的有机环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物高分子化合物。环氧树脂为热固性绝缘材料，在加入固化剂高温固化成型后，有环氧树脂为热固性绝缘材料，在加入固化剂高温固化成型后，有很好的化学稳定性很好的化学稳定性，具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性，而且是，具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性，而且是具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。在环氧树脂在环氧树脂的主链上引入脂环或苯环支链，采用特殊的固化剂，可用于户外绝缘。的主链上引入脂环或苯环支链，采用特殊的固化剂，可用于户外绝缘。但因引入活性基团，环氧树
4、脂表面易积污，积污后憎水性不但因引入活性基团，环氧树脂表面易积污，积污后憎水性不能迁移至污层表面，使其耐污闪得能力降低。环氧树脂非常坚硬，能迁移至污层表面，使其耐污闪得能力降低。环氧树脂非常坚硬，长期运行后老化容易脆断；且环氧树脂易吸潮，潮气与树脂中的长期运行后老化容易脆断；且环氧树脂易吸潮，潮气与树脂中的酸性物质结合，形成酸性溶液，腐蚀环氧树脂，不能保证内外绝酸性物质结合，形成酸性溶液，腐蚀环氧树脂，不能保证内外绝缘的电气性能。缘的电气性能。第3页，共58页，编辑于2022年，星期日1.3硅橡胶硅橡胶硅橡胶主要是由高摩尔质量的线型聚硅氧烷组成。由于硅橡胶主要是由高摩尔质量的线型聚硅氧烷组成。
5、由于-Si-O-Si-键是其构成的基本键型，硅原子主要连接甲基，侧链上引入极少量的键是其构成的基本键型，硅原子主要连接甲基，侧链上引入极少量的不饱和基团，分子间作用力小，分子呈螺旋状结构，甲基朝外排列并不饱和基团，分子间作用力小，分子呈螺旋状结构，甲基朝外排列并可自由旋转，因此硅橡胶硫化后具有优异的耐高、低温，耐候、憎水、可自由旋转，因此硅橡胶硫化后具有优异的耐高、低温，耐候、憎水、憎水迁移、电气绝缘性、生理惰性等特点。憎水迁移、电气绝缘性、生理惰性等特点。1.3.1耐候性耐候性如前所述，有机硅产品的主链为如前所述，有机硅产品的主链为-Si-O-Si-，无双键存在，且键能，无双键存在，且键能比
6、紫外线辐照能量高，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比紫外线辐照能量高，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力，在自然环比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力，在自然环境下的使用寿命可达几十年。境下的使用寿命可达几十年。第4页，共58页，编辑于2022年，星期日1.3.2耐温特性及化学稳定性耐温特性及化学稳定性 硅橡胶（硅橡胶（SiliconeRubber）是一种分子键兼具无机和）是一种分子键兼具无机和有机性质的高分子弹性材料，它的分子主键由硅原子和氧有机性质的高分子弹性材料，它的分子主键由硅原子和氧原子交替组成（原子交替组
7、成（-Si-O-Si-）。硅氧键的键能达）。硅氧键的键能达370kJ/mol，比紫外线辐照能量高，比一般的橡胶的比紫外线辐照能量高，比一般的橡胶的C-C结合键能结合键能240kJ/mol要大得多，在高温（或辐射照射）下分子的化学要大得多，在高温（或辐射照射）下分子的化学键不断裂、不分解。可在键不断裂、不分解。可在90+300温度范围内长期使温度范围内长期使用，仍不失原有的强度和弹性。用，仍不失原有的强度和弹性。硅橡胶硫化成型后，主链和侧链上均没有活性基团，因此硅橡胶硫化成型后，主链和侧链上均没有活性基团，因此硅橡胶具备极佳的化学稳定性，酸和碱都不会对其分子结构造硅橡胶具备极佳的化学稳定性，酸和
8、碱都不会对其分子结构造成影响。成影响。而且，无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都而且，无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。很小。第5页，共58页，编辑于2022年，星期日1.3.3电气绝缘性能电气绝缘性能硅橡胶具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、硅橡胶具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。其常规性能参数如下：而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。其常规性能参数如下：介介电电常数常
9、数（50Hz50Hz）2.8介介质损质损耗角正切耗角正切（50Hz50Hz）4 41010-3-3体体积电积电阻率阻率10101515 cm cm击击穿穿场场强强(1mm(1mm厚厚试试片片)25 kV/mm25 kV/mm表面表面电电阻率阻率10101212 cm cm耐漏耐漏电电起痕起痕1A4.5kV第6页，共58页，编辑于2022年，星期日1.3.4优异的憎水性和憎水迁移性优异的憎水性和憎水迁移性有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，多，因此，比同分子量
10、的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和低表面能使其具备优良的憎水性，使成膜能力强。这种低表面张力和低表面能使其具备优良的憎水性，使得雨水在硅橡胶表面呈水珠状，随时滚落，不会形成导电水膜或连成得雨水在硅橡胶表面呈水珠状，随时滚落，不会形成导电水膜或连成线状的水流，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。线状的水流，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。而且，硅橡胶材料具备特殊的憎水迁移性，硅橡胶良好的憎水性能在而且，硅橡胶材料具备特殊的憎水迁移性，硅橡胶良好的憎水性能在2448小时内迁移至其表面的污秽上，使污秽表面也具备憎水性。所小时内迁移至其表
11、面的污秽上，使污秽表面也具备憎水性。所以硅橡胶具有极高的耐污闪、耐雨闪能力。以硅橡胶具有极高的耐污闪、耐雨闪能力。因此，硅橡胶已逐渐取代了其它复合绝缘材料在高压线路和因此，硅橡胶已逐渐取代了其它复合绝缘材料在高压线路和变电站中广泛应用。变电站中广泛应用。第7页，共58页，编辑于2022年，星期日2、硅橡胶的种类和基本特点硅橡胶的种类和基本特点硅橡胶产品能在电力系统中大量运行，主要得益于其优异的憎硅橡胶产品能在电力系统中大量运行，主要得益于其优异的憎水性、憎水迁移性和耐污闪能力。现行市场上的产品，主要有以下水性、憎水迁移性和耐污闪能力。现行市场上的产品，主要有以下三类：三类：品品种种基本特点基本
12、特点室温硫化硅室温硫化硅橡胶橡胶（RTV）具有优良的憎水性能和耐污秽性能，硬度低；具有优良的憎水性能和耐污秽性能，硬度低；但因室温硫化，各方面机械性能及耐电蚀损但因室温硫化，各方面机械性能及耐电蚀损性能较差，老化性能也较差。性能较差，老化性能也较差。高温硫化硅高温硫化硅橡胶橡胶（HTV）具有耐老化、耐漏电起痕及电蚀损、憎水性、具有耐老化、耐漏电起痕及电蚀损、憎水性、防污性、阻燃性、耐臭氧性、耐紫外光性、防污性、阻燃性、耐臭氧性、耐紫外光性、耐潮湿、耐高低温和抗撕强度等方面特点耐潮湿、耐高低温和抗撕强度等方面特点液体硅橡胶液体硅橡胶（LSR）具备高温硫化硅橡胶的所有优点具备高温硫化硅橡胶的所有优
13、点,在工艺性能、在工艺性能、耐漏电起痕、耐高低温性能和憎水性能方面耐漏电起痕、耐高低温性能和憎水性能方面表现更加优异表现更加优异第8页，共58页，编辑于2022年，星期日3、三类硅橡胶的基本性能比较、三类硅橡胶的基本性能比较，见下表：，见下表：品品种种工艺性能工艺性能物理性能物理性能应用应用室温硫化室温硫化硅橡胶硅橡胶（RTV）室温硫化，流动性很好，室温硫化，流动性很好，成型工艺简单，可在现成型工艺简单，可在现场进行操作场进行操作分子量级低，抗撕强度、分子量级低，抗撕强度、耐紫外光性及耐电蚀损耐紫外光性及耐电蚀损等性能较差等性能较差可做涂料喷可做涂料喷涂，也可做涂，也可做简单的注塑简单的注塑成
14、型成型高温硫化高温硫化硅橡胶硅橡胶（HTV）140180高温硫化，高温硫化，流动性差，特殊形状或流动性差，特殊形状或大型设备成型工艺复杂；大型设备成型工艺复杂；氧化剂易产气并留存于氧化剂易产气并留存于产品中，且对模具有腐产品中，且对模具有腐蚀蚀硬度高，耐老化、耐漏硬度高，耐老化、耐漏电起痕、憎水性、防污电起痕、憎水性、防污性、耐紫外光性、耐高性、耐紫外光性、耐高低温和抗撕强度等低温和抗撕强度等用于中小型用于中小型绝缘子、套绝缘子、套管等的外绝管等的外绝缘缘液体硅橡液体硅橡胶胶（LSR）90140硫化，流动性硫化，流动性好，铂金催化剂直接加好，铂金催化剂直接加在硅橡胶组分中，双组在硅橡胶组分中，
15、双组分混合交联，成型工艺分混合交联，成型工艺简单。特别适合做大型简单。特别适合做大型设备外绝缘，且对模具设备外绝缘，且对模具无损伤无损伤分子量级介于分子量级介于RTV和和HTV之间，硬度低，机之间，硬度低，机械性能较械性能较RTV高出很多，高出很多，而电气性能又较而电气性能又较HTV高，高，憎水性比另两种硅橡胶憎水性比另两种硅橡胶稳定稳定用于各种绝用于各种绝缘子、套管缘子、套管等的外绝缘，等的外绝缘，尤其是大型尤其是大型设备的外绝设备的外绝缘缘第9页，共58页，编辑于2022年，星期日复合绝缘子的组成复合绝缘子的组成伞群、护套：有机合成材料制成。伞群、护套：有机合成材料制成。如：乙丙橡胶、硅橡
16、胶等如：乙丙橡胶、硅橡胶等玻璃钢芯棒：以玻璃纤维做增强材料、玻璃钢芯棒：以玻璃纤维做增强材料、环氧树脂做基体的玻璃钢复合材料环氧树脂做基体的玻璃钢复合材料端部金具：表面镀有热镀锌层的碳素铸端部金具：表面镀有热镀锌层的碳素铸钢、碳素结构钢以及高强度合金铝钢、碳素结构钢以及高强度合金铝均压环：降低端部电场畸变均压环：降低端部电场畸变二、复合绝缘子在输配电线路的应用二、复合绝缘子在输配电线路的应用第10页，共58页，编辑于2022年，星期日复合绝缘子的优点复合绝缘子的优点复合绝缘子的这种结构，将机械性能和电气性能分开，综合了复合绝缘子的这种结构，将机械性能和电气性能分开，综合了伞群护套材料耐大气老化
17、性能优越及芯棒材料拉伸性能好的优点。伞群护套材料耐大气老化性能优越及芯棒材料拉伸性能好的优点。与传统的瓷绝缘子相比，复合绝缘子优越的性能主要体与传统的瓷绝缘子相比，复合绝缘子优越的性能主要体现在：现在：重量轻、运输安装方便；重量轻、运输安装方便；结构距离短，节省塔头空间，降低设计难度；结构距离短，节省塔头空间，降低设计难度；强度高、不易破碎；抗震性能佳强度高、不易破碎；抗震性能佳耐污、湿闪性能优异，免清洗；耐污、湿闪性能优异，免清洗；免零值检测，减少输电线路的运行维护费用免零值检测，减少输电线路的运行维护费用220kV以上电压等级的价格优势明显以上电压等级的价格优势明显第11页，共58页，编辑
18、于2022年，星期日 1、复合绝缘子应用于外绝缘面临的主要问题及对策分析、复合绝缘子应用于外绝缘面临的主要问题及对策分析目前在我国，复合绝缘子以其优异的耐污闪能力在系统中大量应目前在我国，复合绝缘子以其优异的耐污闪能力在系统中大量应用，而且多应用于重污秽地区，在保障电力系统安全运行上发挥了显用，而且多应用于重污秽地区，在保障电力系统安全运行上发挥了显著作用。然而，在户外运行的复合绝缘子因运行环境复杂，也时常出著作用。然而，在户外运行的复合绝缘子因运行环境复杂，也时常出现问题，较常见就是损坏和老化。现问题，较常见就是损坏和老化。损坏：损坏：主要表现为绝缘子不能继续承担正常的机械或电气负荷，主要表
19、现为绝缘子不能继续承担正常的机械或电气负荷，往往造成导线落地、电力中断等恶性事故。往往造成导线落地、电力中断等恶性事故。老化：老化：主要表现为外绝缘材质的劣化和因蠕变特性导致的芯棒机主要表现为外绝缘材质的劣化和因蠕变特性导致的芯棒机械强度降低，一般并不导致所承担机械或电气负荷功能的丧失，但却不械强度降低，一般并不导致所承担机械或电气负荷功能的丧失，但却不利于产品的长期使用。利于产品的长期使用。其它特殊的问题：其它特殊的问题：鸟类或鼠类咬伤伞裙护套；鸟类或鼠类咬伤伞裙护套；绝缘子表面有微生物或霉菌生长等。绝缘子表面有微生物或霉菌生长等。第12页，共58页，编辑于2022年，星期日 1.1复合绝缘
20、子的损坏事故复合绝缘子的损坏事故CIGRE2000年调查中的复合绝缘子故障统计年调查中的复合绝缘子故障统计故障类型故障类型电压等级电压等级电气故障电气故障机械故障机械故障总计总计沿面沿面闪络闪络界面界面击穿击穿金具金具损坏损坏金具金具滑移滑移与脱落与脱落芯棒芯棒断裂断裂U200kV25512423106200U300kV81002828300U500kV0600101107U500kV020013总计总计336926133243故障率（）故障率（）0.0150.020.035第13页，共58页，编辑于2022年，星期日复合绝缘子损坏的主要原因包括：芯棒断裂；界面击穿；复合绝缘子损坏的主要原因包
21、括：芯棒断裂；界面击穿；金具与芯棒连接区滑移甚至拉脱；外绝缘材质严重劣化金具与芯棒连接区滑移甚至拉脱；外绝缘材质严重劣化(如：端如：端部密封失效、护套开裂、漏电起痕或电蚀损等部密封失效、护套开裂、漏电起痕或电蚀损等)。绝缘子损坏事故的事故率并不高，但其一旦发生，往往会绝缘子损坏事故的事故率并不高，但其一旦发生，往往会发生掉线事故，需较长的后续维修、更换时间，所造成的影响发生掉线事故，需较长的后续维修、更换时间，所造成的影响和损失较大。和损失较大。在机械故障中主要是在机械故障中主要是芯棒断裂芯棒断裂 问题，金具原因的较少。问题，金具原因的较少。随着采用耐酸性芯棒、端部密封的改进以及合理设置均压措
22、随着采用耐酸性芯棒、端部密封的改进以及合理设置均压措施防止电晕老化，此问题有望逐步解决。施防止电晕老化，此问题有望逐步解决。电气事故多为电气事故多为界面闪络界面闪络引起，随着目前挤包套伞工艺和整体引起，随着目前挤包套伞工艺和整体注射工艺的逐步发展和完善，此类问题有望降低。注射工艺的逐步发展和完善，此类问题有望降低。第14页，共58页，编辑于2022年，星期日1.2复合绝缘子的老化复合绝缘子的老化复合绝缘子的老化不完全等同于一般意义上材料的老化。复合绝缘子的老化不完全等同于一般意义上材料的老化。有机硅橡胶材料的耐老化特性虽然不如无机材料（陶瓷或玻璃），有机硅橡胶材料的耐老化特性虽然不如无机材料（
23、陶瓷或玻璃），但国外有但国外有20年以上的稳定运行经验。年以上的稳定运行经验。在运行过程中，复合绝缘子的老化主要表现在：在运行过程中，复合绝缘子的老化主要表现在：表面憎水性下降；表面憎水性下降；漏电起痕或电蚀损变差；漏电起痕或电蚀损变差；表面龟裂、开裂、击穿、粉化、褪色、变脆变硬；表面龟裂、开裂、击穿、粉化、褪色、变脆变硬；芯棒中有机材料机械疲劳及断裂等。芯棒中有机材料机械疲劳及断裂等。下面我们将从芯棒材料的老化和外绝缘的老化两方面来详细下面我们将从芯棒材料的老化和外绝缘的老化两方面来详细阐述这些问题。阐述这些问题。第15页，共58页，编辑于2022年，星期日芯棒材料的老化芯棒材料的老化在长期
24、的运行中，由于大气环境、电场、机械力等的联合作用，在长期的运行中，由于大气环境、电场、机械力等的联合作用，芯棒中的玻璃纤维会产生芯棒中的玻璃纤维会产生机械疲劳机械疲劳；环氧树脂；环氧树脂材料老化材料老化；同时亦；同时亦会出现端部金具和芯棒会出现端部金具和芯棒连接配合处松动连接配合处松动，可能出现微量的滑移，可能出现微量的滑移，使使密封胶开缝，密封胶开缝，或导致外绝缘与金具和芯棒脱开，使芯棒材料受潮，或导致外绝缘与金具和芯棒脱开，使芯棒材料受潮，形成酸性溶液腐蚀芯棒等。在金具端部强电场的作用下，导致加速形成酸性溶液腐蚀芯棒等。在金具端部强电场的作用下，导致加速老化。老化。上述芯棒的断裂等问题多发
25、生于高压端上述芯棒的断裂等问题多发生于高压端金具与芯棒金具与芯棒的结合位置。绝缘子高压侧的长度承受了其的的结合位置。绝缘子高压侧的长度承受了其的电压，电场畸变严重。所以在此场强最为集中处，极易产生电压，电场畸变严重。所以在此场强最为集中处，极易产生电晕放电和小电弧放电。长时间作用更会加剧老化的程度。电晕放电和小电弧放电。长时间作用更会加剧老化的程度。第16页，共58页，编辑于2022年，星期日外绝缘的老化外绝缘的老化在各种老化因素中，电晕放电、沿面放电较紫外线、酸雨在各种老化因素中，电晕放电、沿面放电较紫外线、酸雨等环境因素对复合绝缘子老化的影响更为显著。等环境因素对复合绝缘子老化的影响更为显
26、著。电场、机械负荷与环境因素的共同作用则会进一步加剧复合电场、机械负荷与环境因素的共同作用则会进一步加剧复合绝缘子老化、劣化的进程。绝缘子老化、劣化的进程。伞裙护套材料有些变化如褪色、变硬、伞群形状略微形变等，伞裙护套材料有些变化如褪色、变硬、伞群形状略微形变等，一般并不妨碍复合绝缘子的继续使用，但需要加强对该批次产品的一般并不妨碍复合绝缘子的继续使用，但需要加强对该批次产品的复检。复检。复合绝缘子的老化的合理定义应该基于复合绝缘子所承担的功能的复合绝缘子的老化的合理定义应该基于复合绝缘子所承担的功能的不可逆变化，并考虑老化从量变到质变的逐渐积累过程。如果上述外绝不可逆变化，并考虑老化从量变到
27、质变的逐渐积累过程。如果上述外绝缘材料的劣化导致伞裙护套对芯棒的保护作用丧失、导致电气机械性能缘材料的劣化导致伞裙护套对芯棒的保护作用丧失、导致电气机械性能的严重下降，该绝缘子就必须更换。的严重下降，该绝缘子就必须更换。第17页，共58页，编辑于2022年，星期日2、复合绝缘子在线运行所发生的事故分析、复合绝缘子在线运行所发生的事故分析线路上运行的绝缘子受到雷击、污秽、鸟害、冰雪、高湿、温线路上运行的绝缘子受到雷击、污秽、鸟害、冰雪、高湿、温差等环境因素的影响，在电气上要承受强电场、雷电冲击电流、工差等环境因素的影响，在电气上要承受强电场、雷电冲击电流、工频电弧电流的作用，在机械上要长期工作载
28、荷、综合载荷、导线舞频电弧电流的作用，在机械上要长期工作载荷、综合载荷、导线舞动等机械力的作用。因此，复合绝缘子的事故统计也由上述因素而动等机械力的作用。因此，复合绝缘子的事故统计也由上述因素而被分为不同的事故类型。被分为不同的事故类型。我国复合绝缘子事故统计（截至我国复合绝缘子事故统计（截至1998年年9月）月）事故类型事故类型电电气气机机械械雷击雷击不明闪络不明闪络鸟粪鸟粪污闪污闪内绝缘内绝缘击穿击穿机械机械故障故障脆断脆断晴天晴天阴天阴天多云多云污秽污秽气象气象比例（比例（%）47.212.96.14.916.65.52.52.51.8第18页，共58页，编辑于2022年，星期日雷击闪络
29、雷击闪络对瓷、玻璃绝缘子的故障统计中：对瓷、玻璃绝缘子的故障统计中：雷击故障约占故障总数的雷击故障约占故障总数的50左右；左右；对复合绝缘子的故障统计中：对复合绝缘子的故障统计中：雷击故障约占故障总数的雷击故障约占故障总数的47.2左右；左右；问题：试验研究的结论是，复合绝缘子自身的耐雷电冲击水问题：试验研究的结论是，复合绝缘子自身的耐雷电冲击水品与玻璃或瓷绝缘子串的耐雷电冲击水平相当，甚至高于玻璃或品与玻璃或瓷绝缘子串的耐雷电冲击水平相当，甚至高于玻璃或瓷绝缘子串。但在实际运行情况却表明换复合绝缘子后，线路雷瓷绝缘子串。但在实际运行情况却表明换复合绝缘子后，线路雷击闪络次数增加。击闪络次数增
30、加。第19页，共58页，编辑于2022年，星期日原因分析：原因分析：复合绝缘子结构长度短，电极间距离被缩短。为改善复合绝缘子结构长度短，电极间距离被缩短。为改善复合绝缘子端部电场而加装的均压环使电极间距离。同时，复合绝缘子端部电场而加装的均压环使电极间距离。同时，部分生产厂家为了降低生产成本，盲目修改配方，大量添部分生产厂家为了降低生产成本，盲目修改配方，大量添加价格低廉的无机添加剂；或者选择劣质的材料，导致绝加价格低廉的无机添加剂；或者选择劣质的材料，导致绝缘子本体性能和使用寿命下降。缘子本体性能和使用寿命下降。提高绝缘子耐雷水平的措施：提高绝缘子耐雷水平的措施：适当增加绝缘子长度适当增加绝
31、缘子长度改善复合绝缘子的电场分布，使其更趋均匀，从而改善复合绝缘子的电场分布，使其更趋均匀，从而减缓局部高场强引发的局部放电，提高相同放电距离下的放电减缓局部高场强引发的局部放电，提高相同放电距离下的放电电压。电压。采用合格的原材料来生产复合绝缘子采用合格的原材料来生产复合绝缘子第20页，共58页，编辑于2022年，星期日 内绝缘击穿内绝缘击穿 1990199020012001年京津唐电网复合绝缘子内部击穿事故统计年京津唐电网复合绝缘子内部击穿事故统计发生时间发生时间电压等级电压等级现象现象作用电压作用电压重合情况重合情况1994年年110kV贾后线贾后线护套剥离，芯棒炸裂护套剥离，芯棒炸裂合
32、闸过电压合闸过电压不祥不祥1996年年500kV大房线大房线灌封胶结构，护套剥离灌封胶结构，护套剥离雷电过电压雷电过电压重合成功重合成功1998年年35kV站青线站青线炸裂，芯棒炭化炸裂，芯棒炭化雷电过电压雷电过电压重合不成重合不成1998年年35kV姚唐支线姚唐支线炸裂，芯棒炭化炸裂，芯棒炭化雷电过电压雷电过电压重合不成重合不成1998年年220kV韩宁线韩宁线挤包护套结构，芯棒表面形挤包护套结构，芯棒表面形成细长炭化通道，护套剥离成细长炭化通道，护套剥离运行电压运行电压重合不成重合不成2001年年500kV沙昌沙昌1线线挤包护套结构，芯棒炸裂，挤包护套结构，芯棒炸裂，护套粘接良好护套粘接良
33、好单项复合过单项复合过电压电压手动发出手动发出造成击穿的可能原因：芯棒质量不佳造成击穿的可能原因：芯棒质量不佳芯棒护套界面存在问题芯棒护套界面存在问题护套密封破坏，外部水分侵蚀护套密封破坏，外部水分侵蚀第21页，共58页，编辑于2022年，星期日 鸟害问题鸟害问题 在在绝绝缘缘子子正正上上方方的的横横担担及及金金具具上上栖栖立立的的飞飞鸟鸟排排泄泄粪粪便便，鸟鸟粪粪在在滑滑落落的的过过程程中中导导致致伞伞裙裙边边缘缘位位置置空空间间电电场场畸畸变变，引引发发空空气气击击穿穿，从从而而导导致致的闪络称为鸟粪闪络。的闪络称为鸟粪闪络。鸟粪下落的两种方式：鸟粪下落的两种方式：鸟粪落在绝缘子表面，然后
34、沿绝缘子伞裙边鸟粪落在绝缘子表面，然后沿绝缘子伞裙边沿下滑至高压伞裙。沿下滑至高压伞裙。鸟粪在离绝缘子边沿一段距离的地方下落。鸟粪在离绝缘子边沿一段距离的地方下落。模拟试验表明，后一种方式更易引发闪络。模拟试验表明，后一种方式更易引发闪络。且当且当D合适，电导率合适，电导率4000s/cm（低于（低于实测鸟粪电实测鸟粪电导导率）率）时，引发闪络的几率达到时，引发闪络的几率达到100均压环虽有助于改善绝缘子表面电场，但却易均压环虽有助于改善绝缘子表面电场，但却易引发鸟粪闪络的发生。引发鸟粪闪络的发生。第22页，共58页，编辑于2022年，星期日 污闪污闪从污闪事故统计数据来看，复合绝缘子的污闪故
35、障次数远从污闪事故统计数据来看，复合绝缘子的污闪故障次数远低于发生在瓷和玻璃绝缘子的污闪故障次数。在相同条件下，复低于发生在瓷和玻璃绝缘子的污闪故障次数。在相同条件下，复合绝缘子防污能力明显高于瓷和玻璃绝缘子，前者约为后二者的合绝缘子防污能力明显高于瓷和玻璃绝缘子，前者约为后二者的2倍以上。倍以上。表面憎水性下降后，复合绝缘子污闪电压仍高于瓷和玻璃绝缘表面憎水性下降后，复合绝缘子污闪电压仍高于瓷和玻璃绝缘子。子。防污闪特性优点分析：防污闪特性优点分析：硅橡胶伞裙的憎水迁移性可使污秽层也具有憎水性。污层表硅橡胶伞裙的憎水迁移性可使污秽层也具有憎水性。污层表面难以形成连续的水膜，不易形成集中的放电
36、通道。面难以形成连续的水膜，不易形成集中的放电通道。同等污秽条件下表面电阻比瓷和玻璃绝缘子要大。同等污秽条件下表面电阻比瓷和玻璃绝缘子要大。绝缘子的伞裙无槽，且其自振特性有利于降低其积污量。绝缘子的伞裙无槽，且其自振特性有利于降低其积污量。第23页，共58页，编辑于2022年，星期日 不明闪络不明闪络所谓不明闪络，主要是指闪络状况、类型、原因等难以准确所谓不明闪络，主要是指闪络状况、类型、原因等难以准确分析和判明。与分析和判明。与瓷和玻璃绝缘子相比，复合绝缘子不明闪络比例瓷和玻璃绝缘子相比，复合绝缘子不明闪络比例较高。较高。分析主要有以下原因：分析主要有以下原因：电场的不均匀分布与其它直接原因
37、的配合；电场的不均匀分布与其它直接原因的配合；外界因素：异物（包括风筝线、锡箔纸、塑料绳、塑料薄外界因素：异物（包括风筝线、锡箔纸、塑料绳、塑料薄膜、铁丝等）挂在导线和绝缘子上飘至导线和绝缘子附近引发闪膜、铁丝等）挂在导线和绝缘子上飘至导线和绝缘子附近引发闪络。络。低温高湿环境：多发生在清晨低温高湿环境：多发生在清晨46点。点。突发的环境变化：大风使复合绝缘子表面短时内落上一层突发的环境变化：大风使复合绝缘子表面短时内落上一层略厚的尘土，在憎水性迁移至尘土前，遇较潮湿天气导致闪络。略厚的尘土，在憎水性迁移至尘土前，遇较潮湿天气导致闪络。第24页，共58页，编辑于2022年，星期日 三、硅橡胶材
38、料的运行特性三、硅橡胶材料的运行特性在前面在前面,我们简单介绍了硅橡胶材料以及复合绝缘子的一些运我们简单介绍了硅橡胶材料以及复合绝缘子的一些运行特性，硅橡胶材料能在系统中大量运行，主要得益于其以下特行特性，硅橡胶材料能在系统中大量运行，主要得益于其以下特性：性：耐高、低温、耐酸碱性和抗污秽性。可在不同的工作环境耐高、低温、耐酸碱性和抗污秽性。可在不同的工作环境中应用，尤其是重污秽地区，可有效的避免污闪事故的发生。中应用，尤其是重污秽地区，可有效的避免污闪事故的发生。良好的耐电蚀性，绝缘性能好，使用寿命长。良好的耐电蚀性，绝缘性能好，使用寿命长。具有低的表面能，即良好的憎水性能，水滴在硅橡胶表面
39、能随具有低的表面能，即良好的憎水性能，水滴在硅橡胶表面能随时滚落，不形成导电水膜，从而避免表面闪络的发生。时滚落，不形成导电水膜，从而避免表面闪络的发生。特有的特有的憎水憎水迁移性。在长期运行时，硅橡胶表面会有很多污秽，迁移性。在长期运行时，硅橡胶表面会有很多污秽，硅橡胶优异的硅橡胶优异的憎水憎水性能能迁移到污秽表面。所以在运行时可免维护。性能能迁移到污秽表面。所以在运行时可免维护。第25页，共58页，编辑于2022年，星期日虽然硅橡胶具有上述的优良特性，但是随着硅橡胶复合绝缘子虽然硅橡胶具有上述的优良特性，但是随着硅橡胶复合绝缘子使用量逐年增加，我国有关复合硅橡胶劣化及损坏的信息也日趋增使用
40、量逐年增加，我国有关复合硅橡胶劣化及损坏的信息也日趋增多。主要表现在硅橡胶材料憎水性下降，出现一些劣化现象，由此多。主要表现在硅橡胶材料憎水性下降，出现一些劣化现象，由此造成的闪络事故或设备损坏事故时有发生。这些现象表明，掌握复造成的闪络事故或设备损坏事故时有发生。这些现象表明，掌握复合硅橡胶材料的性能特点和运行特性至关重要。合硅橡胶材料的性能特点和运行特性至关重要。在第一章中我们已经介绍了硅橡胶分为室温硫化硅橡胶（在第一章中我们已经介绍了硅橡胶分为室温硫化硅橡胶（RoomTemperaturevulcanization，简称简称RTV）、高温硫化硅橡胶（）、高温硫化硅橡胶（HighTempe
41、raturevulcanization，简称，简称HTV）和液体硅橡胶（）和液体硅橡胶（LiquidSiliconeRubber，简称，简称LSR）三种。国内目前有很多研究机构）三种。国内目前有很多研究机构都在进行有关硅橡胶的研究，对于都在进行有关硅橡胶的研究，对于RTV和和HTV都有很多相关的试验结都有很多相关的试验结论，但对论，但对LSR研究甚少。本章我们将结合国内和国外相关硅橡胶的试验研究甚少。本章我们将结合国内和国外相关硅橡胶的试验结论，来分析三类硅橡胶的运行特性。结论，来分析三类硅橡胶的运行特性。第26页，共58页，编辑于2022年，星期日1、室温硫化硅橡胶（、室温硫化硅橡胶（RTV
42、）1.1RTV的分类及特点的分类及特点RTV根据其材料组成和反应机理大致可分为三类：单组分根据其材料组成和反应机理大致可分为三类：单组分RTV，双组分缩合型双组分缩合型RTV和双组分加成型和双组分加成型RTV。1.1.1单组分单组分RTV 单组分单组分RTV的硫化反应是靠与空气中的水分发生作用而硫化的硫化反应是靠与空气中的水分发生作用而硫化成弹性体。其硫化时间取决于硫化体系、温度、湿度和硅橡胶层成弹性体。其硫化时间取决于硫化体系、温度、湿度和硅橡胶层的厚度。但由于它的硫化是依懒大气中的水分，使硫化胶的厚度的厚度。但由于它的硫化是依懒大气中的水分，使硫化胶的厚度受到限制，只能用于需要受到限制，只
43、能用于需要6毫米以下厚度的场合。因此常用于粘合毫米以下厚度的场合。因此常用于粘合剂和密封剂剂和密封剂。1.1.2双组分缩合型双组分缩合型RTV双组分缩合型双组分缩合型RTV硫化反应不是靠空气中的水分硫化反应不是靠空气中的水分,而是靠催化剂来而是靠催化剂来进行引发。单体硅橡胶中的羟基（进行引发。单体硅橡胶中的羟基（-OH）缩合生成水，同时形成）缩合生成水，同时形成-Si-O-Si-键。该型键。该型RTV能耐臭氧、耐气候老化，加之用法简单，能耐臭氧、耐气候老化，加之用法简单，工艺适用性强，因此，特别适宜于做深层灌封材料。工艺适用性强，因此，特别适宜于做深层灌封材料。第27页，共58页，编辑于202
44、2年，星期日1.1.3双组分加成型双组分加成型RTV双组分加成型双组分加成型RTV硫化的硫化机理是基于有机硅生胶端基上硫化的硫化机理是基于有机硅生胶端基上的乙烯基（或丙烯基）和交链剂分子上的硅氢基发生加成反应的乙烯基（或丙烯基）和交链剂分子上的硅氢基发生加成反应（氢硅化反应）来完成的。在该反应中，不放出副产物。由于在（氢硅化反应）来完成的。在该反应中，不放出副产物。由于在交链过程中不放出低分子物，因此加成型交链过程中不放出低分子物，因此加成型RTV在硫化过程中不产在硫化过程中不产生收缩。生收缩。这一类硫化胶无毒、机械强度高、具有卓越的抗水解稳定性这一类硫化胶无毒、机械强度高、具有卓越的抗水解稳
45、定性（即使在高压蒸汽下）、良好的低压缩形变、低燃烧性、可深度硫（即使在高压蒸汽下）、良好的低压缩形变、低燃烧性、可深度硫化、以及硫化速度可以用温度来控制等优点；具有耐水、耐臭氧、化、以及硫化速度可以用温度来控制等优点；具有耐水、耐臭氧、耐电弧、耐电晕和耐气候老化等优点。耐电弧、耐电晕和耐气候老化等优点。它可它可-60200温度范围内温度范围内使用。是目前高压绝缘领域常用的型号。同时，也广泛用作电子电使用。是目前高压绝缘领域常用的型号。同时，也广泛用作电子电器元件的灌注和密封材料，仪器仪表的防潮、防震、耐高低温灌注器元件的灌注和密封材料，仪器仪表的防潮、防震、耐高低温灌注和密封材料以及民用材料的
46、防水涂层等领域。和密封材料以及民用材料的防水涂层等领域。第28页，共58页，编辑于2022年，星期日 1.2RTV的运行特性的运行特性近几年武汉高压研究所对河北、甘肃等地运行的近几年武汉高压研究所对河北、甘肃等地运行的RTV防污闪防污闪涂料的性能进行了研究。涂料的性能进行了研究。试验结果表明试验结果表明:RTV涂料经长时间运行后仍能保持较好的性能，涂料经长时间运行后仍能保持较好的性能，其检测结果与新其检测结果与新RTV涂料性能基本一致。且运行后涂料性能基本一致。且运行后RTV涂料的憎水涂料的憎水性较复合绝缘子优良，所测憎水性均为性较复合绝缘子优良，所测憎水性均为HC1级。级。目前目前RTV存在
47、的问题存在的问题:易起皮、开裂易起皮、开裂寿命约寿命约58年。年。各项性能与另两类硅橡胶相比有较大差距各项性能与另两类硅橡胶相比有较大差距 我们从我们从RTV材料在各种环境下的运行数据入手来做分析其运行状况：材料在各种环境下的运行数据入手来做分析其运行状况：第29页，共58页，编辑于2022年，星期日 涂料对多种污秽憎水迁移性涂料对多种污秽憎水迁移性 RTV涂料对几种特殊污秽的憎水性如下表所示。从污层获取涂料对几种特殊污秽的憎水性如下表所示。从污层获取憎水性的速度来看，憎水性的速度来看，RTV涂料对这几种污秽物质均具有较好的憎涂料对这几种污秽物质均具有较好的憎水迁移性，且污层获取憎水性后的最终
48、憎水角明显高于水迁移性，且污层获取憎水性后的最终憎水角明显高于RTV涂层涂层本身的憎水角。本身的憎水角。RTV涂层憎水涂层憎水性性4.5小时后憎水小时后憎水角角48小时后憎水小时后憎水角角铝粉铝粉99.3108.7127.2石墨粉石墨粉99.3126.3123.9铁粉铁粉99.3119.8127.1镁粉镁粉99.399.9116.2水泥水泥99.3109.0119.9第30页，共58页，编辑于2022年，星期日酸、碱、盐等对酸、碱、盐等对RTV涂料稳定性及憎水性的影响涂料稳定性及憎水性的影响在所配在所配0.5ms/cm100ms/cm浓度状况下浸泡后（浓度状况下浸泡后（600h）被被H2SO4
49、、NaCl、NaOH溶液浸泡后：溶液浸泡后：憎水角变化不大憎水角变化不大质量变化率不大（质量变化率不大（0.7）并非浓度越高，对膜的憎水性破坏越大并非浓度越高，对膜的憎水性破坏越大 第31页，共58页，编辑于2022年，星期日 低气压对低气压对RTV涂料绝缘子污闪电压的影响涂料绝缘子污闪电压的影响为研究为研究RTV涂料绝缘子在高海拔低气压条件下的防污效果，取涂料绝缘子在高海拔低气压条件下的防污效果，取35kV支柱绝缘子为试品，对比有、无支柱绝缘子为试品，对比有、无RTV涂料时的污闪电压。对比试验表明涂料时的污闪电压。对比试验表明结果如图所示（表面盐密为结果如图所示（表面盐密为0.2mg/cm2
50、）。）。从图中可以看出：从图中可以看出：在高海拔、低气压条在高海拔、低气压条件下，件下，RTV涂料仍能显涂料仍能显著提高绝缘子的耐污闪能著提高绝缘子的耐污闪能力。在不同低气压下，有力。在不同低气压下，有涂料绝缘子污闪电压仍为涂料绝缘子污闪电压仍为无涂料绝缘子污闪电压的无涂料绝缘子污闪电压的2倍。倍。第32页，共58页，编辑于2022年，星期日 RTV材料在线应用后的老化分析材料在线应用后的老化分析不同年限试样下表面及不同年限试样下表面及RTV涂层红外曲线涂层红外曲线不同年限试样上表面及不同年限试样上表面及RTV涂层红外曲线涂层红外曲线对比两图的曲线，可以得出以下结论：对比两图的曲线，可以得出以