硅橡胶绝缘材料在变电站母线上的应用

李东 杜鹏 李斌 罗斌

摘 要：随着智能电网的不断发展，对变电站运行安全可靠性要求不断提高。变电站的母线桥母线多采用热缩套管进行绝缘处理，但热缩套管存在异形部件难以处理、易于老化、包覆后母排温度升高等诸多问题。寻找一种绝缘性能优越，耐老化、导热性佳、易成型的绝缘材料，替代传统PVC材料的热缩套管，有助于提高母线桥的可靠性。当前变电站的母线桥母线多采用热缩套管绝缘处理，该绝缘处理方法存在一定的局限性，且母线桥可靠性较低。提出一种硅绝缘材料应用于变电站母线的绝缘处理方法，能有效解决变电站母线采用热缩套管绝缘处理方法的不足，并提高母线桥的可靠性，适宜推广。

关键词：硅橡胶 热缩套管 绝缘 变电站母线

中图分类号：TM2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（a）-0103-01

1 概述

硅氟橡胶绝缘材料是一种以有机硅橡胶配合其他聚合物和高性能材料，通过聚合物合金技术制备而成的材料，主体为硅材料，已在医疗、电子、建筑等行业证明了其生物惰性、导热、阻燃、稳定等特点，现在其绝缘能力在电力行业得到认可，并开始推广使用。

本技术针对变电站大量使用的热缩套管绝缘材料的缺陷进行设计开发，由于热缩套管存在异形部件难以处理、易于老化、包覆后母排温度升高等诸多问题。本技术研发出的硅氟新型绝缘材料，一方面，拥有良好的导热性能、绝缘性能、耐老化性能等，通过硅橡胶绝缘材料的科学研究及合理应用，可解决母线桥的绝缘缺陷，且易于拆卸，方便对螺栓进行检修紧固；另一方面，使用寿命长，避免重复更换，减小工作量，缩短工作时间，节省人力、物力、财力。

2 热缩套管性能分析及存在缺陷

针对热缩套管的材料进行分析，提出热缩套管存在的缺陷，如耐老化性较差，尤其在高紫外线、高低温差变化大的地区老化速度快，导热性能差，异型部件难以处理，施工难度大需要整体拆卸母排等方面进行论述。

热缩套管可由多种材料制造，并且随着材料的不同，其性能的选择范围较大。但是总体上都是采用有机高分子材料。

高聚物由玻璃态转变为高弹态，其体积、比热、导热系数等物理性质将发生显著变化。当高聚物加热到玻璃化温度以上时，高聚物出现高弹态，分子的回弹能力显著增大，但温度下降，这种回弹能力也就减小。

根据这一特性，将高聚物加热到玻璃化温度（对结晶高聚物加热到接近其熔点温度）产生相变的条件下，通过一定的外力作用，使之产生弹性变形，在保持变形条件下冷却，温度降低到高聚物玻璃化温度以下（或熔点以下），由于高聚物大分子被“冻结”。因此，高聚物不能恢复到外力作用前的状态，如果再加热到玻璃化温度（或熔点温度）以上，由于高聚物内部应力的突然松弛，而使它恢复到原来的状态。高聚物这种“弹性记忆”效应是制造高分子记忆材料的必要条件。

正是由于高聚物的这种“弹性记忆”，热缩套管在高低温差变化大的地区时，老化速度很快，并且导热性能逐渐下降。

此外，在对变电站的母线进行热缩套管绝缘处理时，需要整体拆卸母排，然后再对母线进行处理，这样会使施工的工作量大大增加。

3 硅橡胶绝缘材料性能分析

硅橡胶绝缘材料的性能分析，从材料的绝缘特性，耐老化特性，导热性能及施工灵活性等方面论述，提出硅橡胶绝缘材料在母线绝缘方面的应用优势。

硅橡胶绝缘材料是以特种有机硅橡胶配合其它聚合物和高性能材料，通过聚合物合金技术制备而成，其基本结构单元是由硅-氧链节构成的，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。因此，其结构中既含有“有机基团”，又含有“无机结构”，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身。与热缩套管材料相比，产品的最突出性能有以下几种。

3.1 耐温特性

产品是以硅-氧（Si-O）键为主链结构的，C-C键的键能为82.6千卡/克分子，Si-O键的键能在有机硅中为121千卡/克分子，所以产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解。硅橡胶绝缘涂料不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。

3.2 耐候性

产品的主链为-Si-O-，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解，硅橡胶绝缘涂料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，硅橡胶材料在自然环境下的使用寿命可达几十年。

3.3 电气绝缘性能

产品都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，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于国防、电子、电气工业上。硅橡胶绝缘涂料除了具有优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。

此外，采用硅橡胶绝缘材料对变电站母线进行绝缘处理时，施工灵活，且施工工作量较热缩套管绝缘处理方法大大减小。

4 硅橡胶绝缘材料的推广意义

基于硅橡胶绝缘材料良好的电气绝缘特性，当对变电站的母线采用硅橡胶材料进行绝缘处理时，可有效提高母线线路的绝缘可靠性，降低变电站母线发生故障的概率，减少电网断电带来的经济损失。

与此同时，由于硅橡胶材料具有良好的耐候特性，当变电站采用硅橡胶绝缘材料处理的母线时，其母线抗老化能力大大提高，显著延长变电站母线的使用寿命，对变电站带来可观的经济效益。

此外，采用热缩套管对变电站母线进行绝缘处理时，需要整体拆卸母排，施工复杂，且施工量大；采用硅橡胶材料时，施工灵活，且施工量小。相比之下，后者能大大减少施工支出，具有良好的经济价值。

5 结论

（1）当对变电站的母线采用硅橡胶材料进行绝缘处理时，可有效提高母线线路的绝缘可靠性，降低变电站母线发生故障的概率，减少电网断电带来的经济损失。

（2）由于硅橡胶材料具有良好的耐候特性，母线抗老化能力大大提高，显著延长变电站母线的使用寿命，对变电站带来可观的经济效益。

（3）采用硅橡胶材料时，施工灵活，且施工量小。和热缩套管相比，能大大减少施工支出，具有良好的经济价值。

因此，建议在变电站母线绝缘中采用硅橡胶绝缘材料进行绝缘防护。

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