可逆温度预警材料在电网项目的技术与应用

陈明波 陈昭璇

（1.广东阿尔派新材料股份有限公司 2.深圳市华晟达投资控股有限公司）

0 引言

可逆温度指示硅橡胶防护盒是采用热敏变色［1，2］硅橡胶绝缘材料制备不同外型结构的电气接点保护盒，主要在送变电系统将电力设备电气接点的绝缘保护和过热智能预警融为一体。这样既能及时、直观和快速地发现接点过热等事故隐患，又能有效地节约人力和财力成本，其应用如下［5］：

1）电力工业：避雷器接点、导电母排接头、电缆接头、电机、变压器、闸刀、开关触点等；

2）机械工业：监测磨损和磨擦所引起的过热、如轴承、齿轮箱，传送器和热交换器等；

3）电子工业：过热监测，如电器变压器，电阻、电容、大功率管、集成块等；

4）运输方面：飞机，车辆的预知维修，如发动机、液压、走行、刹车、空调系统部件等；

5）防热材料：各种遇热失效的药品、化学试剂、胶卷等；

6）其他：无法用温度计或安装热电偶部位。如飞机仪表，不规则形状工件、烘道等。

1 研制部分

1.1 工作原理

微胶囊化［3］的可逆感温变色物质称为可逆感温变色颜感温粉，这种颜料的颗粒呈圆球状，平均直径为2～7μm （1μm等于千分之1mm），其内部是变色物质，外部是一层厚约0.2～0.5μm既不能溶解也不会融化的透明外壳，正是它保护了变色物质免受其他化学物质的侵蚀。一般有二段变色，三段变色和多段变色，随温度的上升、下降而反复改变颜色。

1.2 主要原料

可逆温度指示硅橡胶防护盒的主要材料［6］为高分子材料、交联剂、微胶囊热记忆材料等；经过物理加工与化学反应过程，材料分子由线性结构形成三维网状结构，从而比普通高分子材料具有优越的物理机械性能；该防护盒根据电气设备的形状制造不同的产品，在室温时分别为红、黄、绿、黑、灰颜色，当温度升致设定温度70～80℃及以上时，红、黄、绿、黑、灰颜色变为无色；当温度低于80℃及以下时，产品由无色转变为红、黄、绿、黑、灰颜色，这种颜色转变过程是反复可逆的；应用于带电线路设备连接时，既为电气设备起到分相指示作用，又主要为电气设备超负荷运行或发生故障发热时，引起防护盒发生颜色的变化，为电力工作人员第一时间发现故障提供警示及准确诊断故障点作用。

主要原料［6］如表1所示。

表1 主要原料

1.3 检测及生产设备

部分的检测及生产设备如表2所示。

表2 检测及生产设备

（续）

1.4 生产流程

硅橡胶合金共混→交联成型→修边→检测→包装→产品。

系列产品中避雷器防护盒的产品图如图1所示。

2 检测与分析

2.1 材料特性［4］

温度可逆指示硅橡胶绝缘防护盒是利用电子转移型有机化合物体系特有的结构原理制备的，电子转移型有机化合物是一类具有特殊化学结构的有机发色体系，在特定温度下因电子转移使该有机物的分子结构发生变化，从而实现颜色转变，实现从“有色→←无色”、“无色→←有色” 循环颜色变化的状态。

温度可逆指示硅橡胶绝缘防护盒在室温时为有色状态，当温度升至设定值时颜色从有色变为无色。颜色-温度关系曲线图［6］如图2所示。

2.2 关键性能［7］

温度指示硅橡胶绝缘防护盒的变色温度不是一个温度点，而是一个温度区间，从变色开始至变色结束过程的温度范围为（T0～T1），该温度区间的为2～8℃，在升温过程中，变色完成时的温度T1即为感温变色的变色温度。

温度循环试验表明，温度指示硅橡胶绝缘防护盒的变色可逆循环数为4000～8000次。

为各种过热故障 “告密者” 的变色示温材料——变色指示防护盒，弥补了红外测温仪，接触式点测温仪的不足，日常巡检只需肉眼浏览各材料是否变色即可完成繁杂费时的测温工作，无需借用其他辅助工具。

2.3 具有过热预警功能［8］

当电气接点发热达到设定温度75℃时，产品由原色变成白色。颜色变化能有效提醒运行巡检人员，此处接点发热，需及时采取措施，预防事故发生。防护盒颜色变化具有可逆性。接点温度恢复正常后，产品又由白色变成原色，可重复使用，节约成本。完善全绝缘线路电气设备接点的绝缘防护。具有良好的防锈、防腐蚀性能。扣接结构，安装简单，使用方便。

使用条件如表3所示，技术参数特性如表4所示。

表3 使用条件

表4 技术参数特性表

3 结束语

本文针对用电设备故障时接触点温度升高，使包覆的分相颜色发生变化直至白色，起到故障预警作用，提醒及时进行维修工作，减少了故障跳闸率并杜绝电器火烧连营，进而减少用户与供电部门由于故障停电带来的矛盾纠纷及损失。可逆温度指示硅橡胶防护盒是多项现代技术优化整合运用的系统，建立在地理信息系统基础上，通过提供多种信息、多项数据，建立系统间的链接等方式来定位故障，达到停电检修的目标。利用该系统于配网中不仅能够及时发现定位故障，同时也能控制故障发生概率，缩短停电时间，从整体上提高配网运行质量。然而，在配电网的实际运行过程当中，由于以上因素，导致出现配网故障跳闸的现象。对于这一问题，可以通过防止小动物干扰、完善防雷接地装备、强化对配电网产品质量的控制以及加强运维防护等方法来确保配电的安全稳定运行，进一步提升用户满意度和企业的社会形象。

可逆温度指示硅橡胶防护盒在送变电系统智能预警项目实现反复使用，创造了更高的社会经济效益，发展空间广大。