高压互感器液体硅橡胶绝缘护套修复工艺及性能研究

王红卫，谢强，要粮安，贾志东，陈灿

（1. 国网山西省电力公司晋中供电公司，晋中 030600；2. 清华大学深圳研究生院，深圳 518055）

引言

近年来，一些地区的变电站使用的SF6互感器的硅橡胶绝缘护套出现了不同程度的老化、龟裂现象。这些现象的共同特点为：在硅橡胶外套表面形成硬度较大的粉化层，颜色与内部硅橡胶材料相比发白，在外力作用下表面易形成网状龟裂裂纹，这些裂纹在伞裙上、下表面均有发现，在护套上靠近伞裙的位置往往出现环状裂纹。根据统计，这一问题多个变电站均有发生，电压等级从110kV到500kV均有。老化后的护套如图1所示。

图1 发生龟裂老化现象的互感器硅橡胶护套

由于龟裂老化现象发生在互感器硅橡胶护套的表面，而老化之后护套表面的憎水性、耐漏电起痕性能有明显下降，已经无法满足正常运行的要求[1,2]。因此需要采取一定的措施对互感器的表面进行修复，恢复其憎水性和耐漏电起痕性能。

1 伞套修复的基本要求及修复的选取

1.1 修复工艺的基本要求

前期现场调研结果和试验研究发现，上海MWB公司生产的SF6互感器硅橡胶绝缘护套表层发生龟裂老化，形成的乳白色粉化层厚度在1毫米以下。经检测，粉化层的憎水性下降，硬度变大，弹性下降，电气性能及机械性能明显下降，实质上已不具备硅橡胶的性能。在现场取得的龟裂老化样品上切取伞裙试样进行实验室研究时，发现试样表面受力（弯折、摩擦等）情况下，龟裂粉化层很容易脱落。而切除试样表面后，发现内层硅橡胶颜色正常，弹性很好，保持有原有的电气和机械性能。在内层与表层之间，还有一层颜色较浅的过渡层，仅发生轻微老化，还保持有部分原有性能。

针对以上描述的龟裂老化情况，在避免产品报废的前提下，目前提出的补强方法有三种。第一种方法是更换整个互感器的绝缘护套。这种方法存在两个问题，一方面成本太高，液体硅橡胶价格昂贵，且浇注工艺耗费较大[3,4]；另一方面存在较大的技术困难，互感器内部充有0.39MPa气压的六氟化硫气体，气密性要求极其严格，而整个护套又是采用整体浇注法生产，因此更换过程难以保证气密性。第二种方法是将龟裂的伞裙切除，再利用模具浇注伞裙粘接上去。这种方法尚停留在设想阶段，成本同样不低。第三种方法则是对龟裂老化表层进行处理后，利用RTV涂料进行补强修复。第四种方法可操作性强，且项目前期在广东东莞市北栅变电站进行过现场尝试补强，具体过程如下：首先对护套表面进行打磨处理，去除表层龟裂粉化层并清洁干净，主要是考虑到龟裂粉化层已丧失基本性能，且硬度较大，在表面受力情况下容易脱落，可能影响RTV涂料的粘接。然后对表面涂抹或喷涂RTV涂料进行补强，为了保证补强效果，需要进行四到五次的涂抹或喷涂，以保证涂料达到一定厚度。最后，由于RTV涂料存在一定的表干时间，需要对产品进行防护直到涂料完全表干。

1.2 修复涂料的性能检测

本文选取了国内外四个厂家的RTV长效防污闪涂料，对其进行了性能测试分析。主要测试了其憎水性、耐漏电起痕性能[5]。四种RTV涂料分别编号为1#、2#、3#、4#涂料，外观如图2所示，从左上至右下为1～4#涂料。

1.2.1 憎水性试验

本文首先利用喷水分级法[6]对四种RTV试样进行憎水性测定。静态接触角法的测量结果如表1所示。

试验结果表明，所有试样的静态接触角都在110度左右，相互间差别不大，四种RTV试样的憎水性都很好，HC等级达到HC1。

1.2.2 耐漏电起痕性能试验

本文采用了GB/T 6553中规定的斜面法试验对4种RTV防污闪涂料进行了耐漏电起痕性能试验[7]。

对于1#RTV，通过TMA4.5级，其中TMA2.5、TMA 3.5试验中RTV试样无明显起痕，TMA4.5则有明显起痕，但烧蚀程度并不严重。试验结果如图3所示。

图2 4种RTV防污闪涂料的外观

表1 4种RTV涂料的静态接触角测量结果

2#RTV，通过TMA2.5，有明显起痕；未通过TMA 3.5，虽然试验中电流未超过60mA，试验后RTV试样烧蚀极为严重。试验结果如图4所示。

3#RTV，通过TMA2.5，有明显起痕；未通过TMA 3.5，试验过程中出现了电流超过60mA的情况。试验结果如图5所示。

4#RTV，未通过TMA2.5，烧蚀极为严重。试验结果如图6所示。

图3 1#RTV涂料的斜面法试验结果示意图

图4 2#RTV涂料的斜面法试验结果示意图

图5 3#RTV涂料的斜面法试验结果示意图

由试验结果可知，目前电力系统中所使用的RTV防污闪涂料的耐漏电起痕和电蚀损性能差别较大。因此在进行互感器实际修复施工之前，应当首先对将要涂覆的RTV涂料进行斜面法烧蚀试验。

2 涂层粘接性能研究

2.1 粉化层对粘接性的影响

表层发生龟裂老化的护套试样，在表面受力（弯折、摩擦等）情况下，龟裂粉化层很容易脱落。项目前期现场尝试补强时，猜测粉化层会影响RTV涂料的粘接性，因此进行了打磨处理。然而同样存在这样一种可能，RTV涂料作为液体，在补强过程中可能渗透到龟裂粉化层的裂缝中，从而将裂缝修复。本文在实验室条件下进行尝试补强，研究龟裂粉化层存在与否的不同结果。

取已发生龟裂老化的护套伞裙样品，对其上表面进行打磨处理，下表面不做任何处理。选用2#RTV和3#RTV进行尝试补强，采用浸涂的方法。RTV涂料表干后，伞裙样品的上表面与下表面外观一样，似乎都达到了补强的效果。其中上表面因为已经进行过打磨处理，去除了表面龟裂粉化层，因此补强前也不再看到有裂缝的存在，RTV涂料仅是起表面增厚的作用而已。而下表面补强前存在裂缝很多，用RTV涂料补强后，裂缝消失。

为了验证补强是否真的有效，对补强后的伞裙样品进行弯折试验，结果是否对龟裂表面进行处理的差别很大。试验如图7所示。

图6 4#RTV涂料的斜面法试验结果示意图

从试验可以看出，无论是用哪种RTV涂料进行补强，对于伞裙上表面，由于经过了打磨处理，去除了龟裂粉化层，所以进行弯折时无明显变化，补强效果良好；而未做任何处理的下表面，虽然补强后外观与上表面一致，同样看不到裂缝的存在，但是弯折时可以明显看到RTV涂料内部有裂缝存在，在边缘处甚至再次出现龟裂。这是由于内部龟裂老化层其实已经是粉化结构，即使在没有裂缝的地方，在弯折受力的情况下也会出现裂缝，因此在RTV补强涂料下方出现。

由此，本文认为对龟裂老化层进行打磨处理在补强过程中是一道必不可少的程序，并且需要保证打磨完全去除掉龟裂老化层（实际施工时需要在打磨后对表面进行清理，然后从外观颜色即可以判断是否打磨完全），这样才能为RTV涂料的粘接性提供保障。

2.2 电钻打孔试验

RTV涂料的粘接性能测试方法有划圈法和划格法[8]，但是划圈法和划格法针对的基材都属于刚性材料，如金属等。当RTV涂料应用于补强龟裂老化硅橡胶时，基材即硅橡胶不是刚性材料，而是有一定弹性的物质，划圈法和划格法都不适用。本论文将采用特殊方法对RTV涂料与互感器护套的粘接性进行研究。

图7 除去粉化层与未除去粉化层的护套修复对比图

电钻打孔是其中方法之一。用电钻对补强后的产品表面进行打孔，打孔过程中由于钻头的高速旋转和垂直压力，打孔位置周围的RTV涂料也会受到力。如果粘接性较差，则很容易将打孔位置周围的RTV涂料一并带起；而如果粘接性比较好，则打孔位置周围的RTV涂料受到的影响很小，不会被破坏而能够形成形状规则的钻孔。

从图8试验可以看出，同样是经过打磨处理的上表面表现较好，除了钻孔本身，其周围的RTV涂料并没有被破坏，形状比较规则；而未经任何处理的下表面，钻孔周围的RTV涂料则被破坏了，形状并不是规则的钻孔。这再一次证明了龟裂老化粉对粘接性有着很大的影响，在补强施工时必须经过打磨处理。

图8 电钻打孔试验结果示意图

此外，打孔试验中，用2#RTV补强的伞裙样品和用3#RTV补强的伞裙样品表现差异不大，可以认为两者均有较好的粘接性。但由于电钻打孔试验方法比较粗糙，且结果是靠肉眼观察进行判断，只能作为定性参考，不能给出定量标准。

2.3 角磨机打磨试验

前文已论证了补强的一道必不可少的程序是对龟裂老化伞裙表面进行打磨处理，去除掉粉化层。在实验室条件下进行这一操作时，发现由于粉化层已经变性，与内层硅橡胶粘接性极差，在打磨过程中很容易出现连带起皮、龟裂、脱落现象。就此现象，本论文考虑认为用角磨机对补强后的产品进行破坏性的打磨试验，其结果也可以作为衡量粘接性好坏的标准，同时还能了解RTV涂料的耐磨性能。

试验直接在都龟裂老化的硅橡胶绝缘护套上进行，类似现场施工操作，先对护套表面进行打磨，然后进行清扫，最后涂抹RTV涂料。待RTV涂料完全表干后再进行试验。用角磨机打磨过后的结果如图9所示。

从试验结果可以看出，四种RTV涂料粘接性及耐磨性都不错。首先在打磨位置边缘没有出现起皮龟裂现象，说明打磨时仅打磨的位置被破坏，在其周围不会出现连带破坏现象，与粉化层有明显的区别。其次，打磨可以控制深浅，即对于有一定厚度的RTV涂料，在不完全打磨的情况下（从图中的颜色深浅不同可以判断），可以仅打磨掉很浅的一层而不影响下一层，表明粘接性良好。

3 结论

1）使用RTV防污闪涂料对发生龟裂老化的硅橡胶护套进行修复，能够有效提高护套表面的憎水性和耐漏电起痕性能。

2）在用于修复的RTV防污闪涂料的选取中，憎水性试验和耐漏电起痕性能试验都是必须完成的。

3）发生龟裂老化的互感器护套表面已经失去了硅橡胶的机械性能，必须首先对其进行清理。待将护套表面的龟裂老化层打磨清理后才能进行修复工作。

图9 角磨机打磨试验示意图

4）用于修复的RTV防污闪涂料可以与互感器护套本身直接粘接，且耐磨性能良好，不需要专门使用硅烷偶联剂等粘接介质。

[1] DL/T 376-2010, 复合绝缘子用硅橡胶绝缘材料通用技术条件[S].

[2] GB/T 21429-2008, 户外和户内电气设备用空心复合绝缘子定义、试验方法、接收准则和设计推荐[S].

[3] 张锐, 吴光亚, 张广全 等. 复合空心绝缘子的发展现状与应用前景[J]. 电力设备, 2007,(4): 36-38.

[4] 马斌. 复合空心绝缘子产品及其制造技术[J]. 变压器, 2003,(8): 35-38.

[5] DL/T 627-2004, 绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料[S].

[6] 田建华, 袁建州. 合成绝缘表面憎水性分级方法介绍[J]. 华北电力技术, 1998,(5): 35-37.

[7] GB/T 6553-2003, 评定在严酷环境条件下使用的电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损的试验方法[S].

[8] GB/T 1720-1979, 漆膜附着力测定法[S].