硅橡胶在电力系统外绝缘中的应用研究

彭 磊

（中国电力科学研究院有限公司，湖北 武汉 430074）

0 引 言

电力系统中频繁出现事故的是外绝缘。要想确保电力系统安全运行，必须最大程度提高外绝缘水平。一直以来，电力系统研究的重点都是提升和改善外绝缘性能。每一类绝缘子都要在长期恶劣、复杂的运行环境中符合机械性能、耐老化以及电气性能的技术要求。具体探究发现，电力系统外绝缘主要由绝缘子的结构、性能和材料组成。户外绝缘子中，使用最早、最多的材料为玻璃和电瓷。这两种材料具有稳定的化学性能和良好的绝缘性能，始终是户外绝缘子材料的主要选择。但是，这两种材料也有一些缺点，如表面亲水性，若将其应用到大气污染比较严重的区域，极易出现电网安全事故，引发大面积污闪问题。电力系统外绝缘中运用硅橡胶，不仅可以减少污闪问题，而且能够达到零值检测的目的，提高防污能力，有效确保电网安全稳定运行。这一材料的运用也会出现一些问题，即应用前往往出现劣化现象，需要相关人员依据硅橡胶材料的运行特性制定系统化的运用计划，有效提升电力系统外绝缘管理的工作水平。

1 简述电力系统外绝缘

近几年，世界各国电力系统输变电设备中所使用的外绝缘材料通常为有机材料和无机材料。有机材料包括硅橡胶、乙丙橡胶和环氧树脂等，无机材料包括玻璃和陶瓷等。无机材料一直广泛应用于高压输变电行业，拥有非常成熟的制造工艺与产品规范。有机材料中，乙丙橡胶存在诸多缺点，比如极易老化龟裂、欠缺良好的电蚀损性能与耐漏电起痕以及无优良的运行性能等。环氧树脂存在的缺点包括伞裙表面易积污，导致憎水性无法迁移到污层表面，易吸潮水解。因此，这种材料仅可以运用到低压电器套管中。硅橡胶的优势在于具有良好的防污性能，可有效运用于变电站设备的外绝缘，并在架空输电线路中得到进一步普及。其中，热硫化硅橡胶的优点主要表现在具有良好的抗劣化与憎水性、优良的耐漏电起痕和电蚀等。经过大量实践证明，在电力系统外绝缘中运用硅橡胶，不仅能够避免污闪事故，大大减少清扫、零值检测等与运行维护相关的工作量，而且能够有效解决污秽区域输电线路与变电站污闪问题。

现如今，人们已掌握了较高水平的橡胶制造工艺，积累了丰富的运行经验。硅橡胶绝缘材料在相关工程中的有效应用，体现了其良好的经济性与生命力。全方位发挥这一材料的优越性，尤其是优良的防污能力，可确保电网运行的安全性和可靠性。当前，硅橡胶使用急速增多，出现了硅橡胶劣化、损坏等问题，具体指硅橡胶材料憎水性降低、材料在低温环境中的憎水性降低、粉化、脆化、硬化、开裂以及起痕等。因此，电网相关人员必须充分掌握硅橡胶材料的运行特性。

2 电力系统外绝缘中硅橡胶的运用规范

针对硅橡胶材料的使用，我国电力行业提出了明确规范，要求其符合使用条件，即在DL/T627-2004中，约束管理了RTV防污闪涂料技术。基于此，有关单位需依据相关规范，系统化、全方位检测各地区的电力系统外绝缘装置，同时在规范中加大一些参数，再次试验判定憎水性，试验工频湿闪络电压并进行人工污秽试验。现行应用规范中，系统化约束了HTV、RTV的实际参数。

运用规范参数：（1）HTV击穿场强≥20kV/mm，RTV介电强度≥18kV/mm；（2）体积电阻率≥1×1 012 Ω·m；（3）HTV撕裂强度≥10kN/m，RTV撕裂强度≥3kN/m；（4）HTV可燃性应完全符合FV-0级，且RTV可燃性中的RTV-Ⅰ型为FV-1级，RTV-Ⅱ型为FV-0级；（5）HTV和RTV-Ⅰ型拉断伸长率≥150%，RTV-Ⅱ型≥250%。随着RTV硅橡胶数量的逐渐增多，相关人员必须高度重视挂网技术运行管理结构，进一步提升质量控制水平，以此达到输电线路复合绝缘子的运行要求[1]。

3 电力系统外绝缘中硅橡胶的运用特性

3.1 运行条件影响到憎水性

通过观察复合绝缘子的外观，能够看到其表面出现了明显的放电痕迹，这时硅橡胶的具体憎水性越来越弱，甚至消失。伞套材料也往往会出现多种问题，包括破裂、粉化和硬化等。此外，多个地区运行的绝缘子会表现差异化的特点。评估憎水性时，主要评估分析角度包括憎水性、憎水性恢复特性、憎水性变弱和憎水性迁移特性等。硅橡胶憎水性会被低温因素影响，如果在-5～5 ℃的水中放入硅橡胶，放置时间为2～8 h，待温度充分平衡后拿出将硅橡胶，可以发现硅橡胶的憎水性能出现一个较为显著的低温临界点，且硅橡胶已经失去憎水性，表面出现结冰情况。差异化的绝缘子临界点具有一定区别，运行时间也不相同。当处于低温环境中，硅橡胶的憎水性会不种程度的下降，表面亲水性会变强。因此，相关人员需依据环境要素与基础要求，评估多个地区环境和运行条件的劣化状况，以此制定有效的硅橡胶处理手段。

3.2 硅橡胶的耐漏电性能与电蚀损性能

电力系统设备运行一段时间后，硅橡胶的耐漏电起痕、电蚀损性能会发生一些变动，如果无法科学、合理约束硅橡胶的电蚀损性能、耐漏电性能，将极大影响绝缘子的憎水性。只有将硅橡胶的耐漏电性能和电蚀损性能控制在TMA4.5级之间，才可以确保硅橡胶运行的安全性、稳定性，并有效维护表面憎水性，确保后续处理工序的有序进行，提升绝缘子的具体处理成效和应用水平[2]。

3.3 硅橡胶运行过程中的机械性能

对电力系统外绝缘设备管理而言，相关技术人员必须有效监督硅橡胶运行的机械性能，不断完善测试过程，有效提升对应参数的整体水平，从而有效提升管理工作的成效和整体管理控制水平[3]。对于不同运行时长中的电力系统外绝缘设备，硅橡胶试样的撕裂程度不同，如果未符合撕裂强度规范，必须马上更换，且伸长率必须符合对应规范要求。硅橡胶运行过程中，其具体机械性能会发生一定改变，如果没有符合相关规范，必须更换新的绝缘子。现阶段，我国还没有对复合绝缘子伞套进行材料性能判断与规范管理。因此，有关部门管理控制电力系统时，应充分管理硅橡胶运行期间导致机械性能减弱的客观因素与材料因素，杜绝安全隐患。

3.4 硅橡胶运行过程中的积污特性

材料是否拥有良好的憎水性、憎水恢复性、憎水性变弱和憎水迁移性，直接受到硅橡胶分子结构特性的影响。硅橡胶分子结构特性能够确保液滴在硅橡胶中不会出现不间断的水膜，有效避免闪络放电、高压击穿风险。基于此，相关人员应依据规范化流程处理硅橡胶，有效提升复合绝缘子的积污处理水平[4]。

4 结 论

我国有机外绝缘的发展源头是线路绝缘子防污闪，对电力性能提升的研究，重点在于新材料的选择与新材料性能的提升。我国电力系统中硅橡胶复合绝缘子得到普及。它不仅具有良好的防污闪性能、机械性能和电气性能，而且具有可接受的老化性能，且价格比较低廉。未来，硅橡胶的运用中，硅橡胶线路复合绝缘子将具备良好的抗污性能、易维护和价格便宜等优势，是我国电力行业的首要选择。因为硅橡胶线路复合绝缘子极易制造出大吨位与高电压的产品，所以在极大程度上增大了特高压与直流线路的运用。相较于线路绝缘子，电站绝缘子则要求老化性能。为了能够在电站绝缘子中广泛应用复合绝缘子，必须积极研究使用年限、损伤修复和状态判断等方面。相关企业将硅橡胶运用到电力系统外绝缘时，技术人员应密切监测、合理评估积污特性，贯彻落实常规化管理控制体系，从而有效提升硅橡胶的应用水平。