硅橡膠在高壓絕緣上的應(yīng)用2

硅橡膠在高壓絕緣上的應(yīng)用演示文稿目前一頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)硅橡膠在高壓絕緣上的應(yīng)用目前二頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)1.2環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物。

環(huán)氧樹脂為熱固性絕緣材料，在加入固化劑高溫固化成型后，有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，具有優(yōu)良的耐堿性、耐酸性和耐溶劑性，而且是具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優(yōu)良絕緣材料。

在環(huán)氧樹脂的主鏈上引入脂環(huán)或苯環(huán)支鏈，采用特殊的固化劑，可用于戶外絕緣。但因引入活性基團(tuán)，環(huán)氧樹脂表面易積污，積污后憎水性不能遷移至污層表面，使其耐污閃得能力降低。環(huán)氧樹脂非常堅(jiān)硬，長期運(yùn)行后老化容易脆斷；且環(huán)氧樹脂易吸潮，潮氣與樹脂中的酸性物質(zhì)結(jié)合，形成酸性溶液，腐蝕環(huán)氧樹脂，不能保證內(nèi)外絕緣的電氣性能。目前三頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)1.3硅橡膠硅橡膠主要是由高摩爾質(zhì)量的線型聚硅氧烷組成。由于-Si-O-Si-鍵是其構(gòu)成的基本鍵型，硅原子主要連接甲基，側(cè)鏈上引入極少量的不飽和基團(tuán)，分子間作用力小，分子呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，甲基朝外排列并可自由旋轉(zhuǎn)，因此硅橡膠硫化后具有優(yōu)異的耐高、低溫，耐候、憎水、憎水遷移、電氣絕緣性、生理惰性等特點(diǎn)。

1.3.1耐候性如前所述，有機(jī)硅產(chǎn)品的主鏈為-Si-O-Si-，無雙鍵存在，且鍵能比紫外線輻照能量高，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有機(jī)硅具有比其他高分子材料更好的熱穩(wěn)定性以及耐輻照和耐候能力，在自然環(huán)境下的使用壽命可達(dá)幾十年。目前四頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)1.3.2耐溫特性及化學(xué)穩(wěn)定性

硅橡膠（SiliconeRubber）是一種分子鍵兼具無機(jī)和有機(jī)性質(zhì)的高分子彈性材料，它的分子主鍵由硅原子和氧原子交替組成（-Si-O-Si-）。硅氧鍵的鍵能達(dá)370kJ/mol，比紫外線輻照能量高，比一般的橡膠的C-C結(jié)合鍵能240kJ/mol要大得多，在高溫（或輻射照射）下分子的化學(xué)鍵不斷裂、不分解?？稍讪C90～+300℃溫度范圍內(nèi)長期使用，仍不失原有的強(qiáng)度和彈性。硅橡膠硫化成型后，主鏈和側(cè)鏈上均沒有活性基團(tuán)，因此硅橡膠具備極佳的化學(xué)穩(wěn)定性，酸和堿都不會對其分子結(jié)構(gòu)造成影響。而且，無論是化學(xué)性能還是物理機(jī)械性能，隨溫度的變化都很小。目前五頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)1.3.3電氣絕緣性能硅橡膠具有良好的電絕緣性能，其介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅，而且它們的電氣性能受溫度和頻率的影響很小。其常規(guī)性能參數(shù)如下：

介電常數(shù)（50Hz）2.8介質(zhì)損耗角正切（50Hz）4×10-3體積電阻率1015Ωcm擊穿場強(qiáng)(1mm厚試片)25kV/mm表面電阻率1012Ωcm耐漏電起痕1A4.5kV目前六頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)1.3.4優(yōu)異的憎水性和憎水遷移性有機(jī)硅的主鏈?zhǔn)秩犴?，其分子間的作用力比碳?xì)浠衔镆醯枚?，因此，比同分子量的碳?xì)浠衔镎扯鹊停砻鎻埩θ?，表面能小，成膜能力?qiáng)。這種低表面張力和低表面能使其具備優(yōu)良的憎水性，使得雨水在硅橡膠表面呈水珠狀，隨時(shí)滾落，不會形成導(dǎo)電水膜或連成線狀的水流，這是電氣設(shè)備在濕態(tài)條件下使用具有高可靠性的保障。而且，硅橡膠材料具備特殊的憎水遷移性，硅橡膠良好的憎水性能在24~48小時(shí)內(nèi)遷移至其表面的污穢上，使污穢表面也具備憎水性。所以硅橡膠具有極高的耐污閃、耐雨閃能力。

因此，硅橡膠已逐漸取代了其它復(fù)合絕緣材料在高壓線路和變電站中廣泛應(yīng)用。目前七頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)2、硅橡膠的種類和基本特點(diǎn)硅橡膠產(chǎn)品能在電力系統(tǒng)中大量運(yùn)行，主要得益于其優(yōu)異的憎水性、憎水遷移性和耐污閃能力?，F(xiàn)行市場上的產(chǎn)品，主要有以下三類：

品種基本特點(diǎn)室溫硫化硅橡膠（RTV）具有優(yōu)良的憎水性能和耐污穢性能，硬度低；但因室溫硫化，各方面機(jī)械性能及耐電蝕損性能較差，老化性能也較差。高溫硫化硅橡膠（HTV）具有耐老化、耐漏電起痕及電蝕損、憎水性、防污性、阻燃性、耐臭氧性、耐紫外光性、耐潮濕、耐高低溫和抗撕強(qiáng)度等方面特點(diǎn)液體硅橡膠（LSR）具備高溫硫化硅橡膠的所有優(yōu)點(diǎn),在工藝性能、耐漏電起痕、耐高低溫性能和憎水性能方面表現(xiàn)更加優(yōu)異目前八頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)3、三類硅橡膠的基本性能比較，見下表：品種工藝性能物理性能應(yīng)用室溫硫化硅橡膠（RTV）室溫硫化，流動性很好，成型工藝簡單，可在現(xiàn)場進(jìn)行操作分子量級低，抗撕強(qiáng)度、耐紫外光性及耐電蝕損等性能較差可做涂料噴涂，也可做簡單的注塑成型高溫硫化硅橡膠（HTV）140～180℃高溫硫化，流動性差，特殊形狀或大型設(shè)備成型工藝復(fù)雜；氧化劑易產(chǎn)氣并留存于產(chǎn)品中，且對模具有腐蝕硬度高，耐老化、耐漏電起痕、憎水性、防污性、耐紫外光性、耐高低溫和抗撕強(qiáng)度等用于中小型絕緣子、套管等的外絕緣液體硅橡膠（LSR）90～140℃硫化，流動性好，鉑金催化劑直接加在硅橡膠組分中，雙組分混合交聯(lián)，成型工藝簡單。特別適合做大型設(shè)備外絕緣，且對模具無損傷分子量級介于RTV和HTV之間，硬度低，機(jī)械性能較RTV高出很多，而電氣性能又較HTV高，憎水性比另兩種硅橡膠穩(wěn)定用于各種絕緣子、套管等的外絕緣，尤其是大型設(shè)備的外絕緣目前九頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)復(fù)合絕緣子的組成

·傘群、護(hù)套：有機(jī)合成材料制成。如：乙丙橡膠、硅橡膠等

·玻璃鋼芯棒：以玻璃纖維做增強(qiáng)材料、環(huán)氧樹脂做基體的玻璃鋼復(fù)合材料·端部金具：表面鍍有熱鍍鋅層的碳素鑄鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼以及高強(qiáng)度合金鋁·均壓環(huán)：降低端部電場畸變

二、復(fù)合絕緣子在輸配電線路的應(yīng)用目前十頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)復(fù)合絕緣子的優(yōu)點(diǎn)復(fù)合絕緣子的這種結(jié)構(gòu)，將機(jī)械性能和電氣性能分開，綜合了傘群護(hù)套材料耐大氣老化性能優(yōu)越及芯棒材料拉伸性能好的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的瓷絕緣子相比，復(fù)合絕緣子優(yōu)越的性能主要體現(xiàn)在：·重量輕、運(yùn)輸安裝方便；·結(jié)構(gòu)距離短，節(jié)省塔頭空間，降低設(shè)計(jì)難度；·強(qiáng)度高、不易破碎；抗震性能佳·耐污、濕閃性能優(yōu)異，免清洗；·免零值檢測，減少輸電線路的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用

·220kV以上電壓等級的價(jià)格優(yōu)勢明顯目前十一頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

1、復(fù)合絕緣子應(yīng)用于外絕緣面臨的主要問題及對策分析目前在我國，復(fù)合絕緣子以其優(yōu)異的耐污閃能力在系統(tǒng)中大量應(yīng)用，而且多應(yīng)用于重污穢地區(qū)，在保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行上發(fā)揮了顯著作用。然而，在戶外運(yùn)行的復(fù)合絕緣子因運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，也時(shí)常出現(xiàn)問題，較常見就是損壞和老化。

損壞：主要表現(xiàn)為絕緣子不能繼續(xù)承擔(dān)正常的機(jī)械或電氣負(fù)荷，往往造成導(dǎo)線落地、電力中斷等惡性事故。

老化：主要表現(xiàn)為外絕緣材質(zhì)的劣化和因蠕變特性導(dǎo)致的芯棒機(jī)械強(qiáng)度降低，一般并不導(dǎo)致所承擔(dān)機(jī)械或電氣負(fù)荷功能的喪失，但卻不利于產(chǎn)品的長期使用。

其它特殊的問題：鳥類或鼠類咬傷傘裙護(hù)套；絕緣子表面有微生物或霉菌生長等。目前十二頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

1.1復(fù)合絕緣子的損壞事故

CIGRE2000年調(diào)查中的復(fù)合絕緣子故障統(tǒng)計(jì)故障類型電壓等級電氣故障機(jī)械故障總計(jì)沿面閃絡(luò)界面擊穿金具損壞金具滑移與脫落芯棒斷裂U<200kV25512423106200≤U<300kV81002828300≤U<500kV0600101107U≥500kV020013總計(jì)336926133243故障率（％）0.0150.020.035目前十三頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

復(fù)合絕緣子損壞的主要原因包括：芯棒斷裂；界面擊穿；金具與芯棒連接區(qū)滑移甚至拉脫；外絕緣材質(zhì)嚴(yán)重劣化(如：端部密封失效、護(hù)套開裂、漏電起痕或電蝕損等)。絕緣子損壞事故的事故率并不高，但其一旦發(fā)生，往往會發(fā)生掉線事故，需較長的后續(xù)維修、更換時(shí)間，所造成的影響和損失較大。在機(jī)械故障中主要是芯棒斷裂

問題，金具原因的較少。隨著采用耐酸性芯棒、端部密封的改進(jìn)以及合理設(shè)置均壓措施防止電暈老化，此問題有望逐步解決。電氣事故多為界面閃絡(luò)引起，隨著目前擠包套傘工藝和整體注射工藝的逐步發(fā)展和完善，此類問題有望降低。目前十四頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)1.2復(fù)合絕緣子的老化

復(fù)合絕緣子的老化不完全等同于一般意義上材料的老化。

有機(jī)硅橡膠材料的耐老化特性雖然不如無機(jī)材料（陶瓷或玻璃），但國外有20年以上的穩(wěn)定運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。在運(yùn)行過程中，復(fù)合絕緣子的老化主要表現(xiàn)在：

·表面憎水性下降；

·漏電起痕或電蝕損變差；

·表面龜裂、開裂、擊穿、粉化、褪色、變脆變硬；

·芯棒中有機(jī)材料機(jī)械疲勞及斷裂等。下面我們將從芯棒材料的老化和外絕緣的老化兩方面來詳細(xì)闡述這些問題。

目前十五頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)◆芯棒材料的老化在長期的運(yùn)行中，由于大氣環(huán)境、電場、機(jī)械力等的聯(lián)合作用，芯棒中的玻璃纖維會產(chǎn)生機(jī)械疲勞；環(huán)氧樹脂材料老化；同時(shí)亦會出現(xiàn)端部金具和芯棒連接配合處松動，可能出現(xiàn)微量的滑移，使密封膠開縫，或?qū)е峦饨^緣與金具和芯棒脫開，使芯棒材料受潮，形成酸性溶液腐蝕芯棒等。在金具端部強(qiáng)電場的作用下，導(dǎo)致加速老化。上述芯棒的斷裂等問題多發(fā)生于高壓端——金具與芯棒的結(jié)合位置。絕緣子高壓側(cè)２５％的長度承受了其７５％的電壓，電場畸變嚴(yán)重。所以在此場強(qiáng)最為集中處，極易產(chǎn)生電暈放電和小電弧放電。長時(shí)間作用更會加劇老化的程度。目前十六頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)◆外絕緣的老化

·在各種老化因素中，電暈放電、沿面放電較紫外線、酸雨等環(huán)境因素對復(fù)合絕緣子老化的影響更為顯著。

·電場、機(jī)械負(fù)荷與環(huán)境因素的共同作用則會進(jìn)一步加劇復(fù)合絕緣子老化、劣化的進(jìn)程。

·傘裙護(hù)套材料有些變化如褪色、變硬、傘群形狀略微形變等，一般并不妨礙復(fù)合絕緣子的繼續(xù)使用，但需要加強(qiáng)對該批次產(chǎn)品的復(fù)檢。復(fù)合絕緣子的老化的合理定義應(yīng)該基于復(fù)合絕緣子所承擔(dān)的功能的不可逆變化，并考慮老化從量變到質(zhì)變的逐漸積累過程。如果上述外絕緣材料的劣化導(dǎo)致傘裙護(hù)套對芯棒的保護(hù)作用喪失、導(dǎo)致電氣機(jī)械性能的嚴(yán)重下降，該絕緣子就必須更換。目前十七頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)2、復(fù)合絕緣子在線運(yùn)行所發(fā)生的事故分析線路上運(yùn)行的絕緣子受到雷擊、污穢、鳥害、冰雪、高濕、溫差等環(huán)境因素的影響，在電氣上要承受強(qiáng)電場、雷電沖擊電流、工頻電弧電流的作用，在機(jī)械上要長期工作載荷、綜合載荷、導(dǎo)線舞動等機(jī)械力的作用。因此，復(fù)合絕緣子的事故統(tǒng)計(jì)也由上述因素而被分為不同的事故類型。我國復(fù)合絕緣子事故統(tǒng)計(jì)（截至1998年9月）事故類型電氣機(jī)械雷擊不明閃絡(luò)鳥糞污閃內(nèi)絕緣擊穿機(jī)械故障脆斷晴天陰天多云污穢氣象比例（%）47.212.96.14.916.65.52.52.51.8目前十八頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)◆雷擊閃絡(luò)

·對瓷、玻璃絕緣子的故障統(tǒng)計(jì)中：雷擊故障約占故障總數(shù)的50％左右；

·對復(fù)合絕緣子的故障統(tǒng)計(jì)中：雷擊故障約占故障總數(shù)的47.2％左右；問題：試驗(yàn)研究的結(jié)論是，復(fù)合絕緣子自身的耐雷電沖擊水品與玻璃或瓷絕緣子串的耐雷電沖擊水平相當(dāng)，甚至高于玻璃或瓷絕緣子串。但在實(shí)際運(yùn)行情況卻表明換復(fù)合絕緣子后，線路雷擊閃絡(luò)次數(shù)增加。目前十九頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)原因分析：復(fù)合絕緣子結(jié)構(gòu)長度短，電極間距離被縮短。為改善復(fù)合絕緣子端部電場而加裝的均壓環(huán)使電極間距離。同時(shí)，部分生產(chǎn)廠家為了降低生產(chǎn)成本，盲目修改配方，大量添加價(jià)格低廉的無機(jī)添加劑；或者選擇劣質(zhì)的材料，導(dǎo)致絕緣子本體性能和使用壽命下降。提高絕緣子耐雷水平的措施：

——適當(dāng)增加絕緣子長度

——改善復(fù)合絕緣子的電場分布，使其更趨均勻，從而減緩局部高場強(qiáng)引發(fā)的局部放電，提高相同放電距離下的放電電壓。

——采用合格的原材料來生產(chǎn)復(fù)合絕緣子目前二十頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

◆內(nèi)絕緣擊穿

1990－2001年京津唐電網(wǎng)復(fù)合絕緣子內(nèi)部擊穿事故統(tǒng)計(jì)發(fā)生時(shí)間電壓等級現(xiàn)象作用電壓重合情況1994年110kV賈后線護(hù)套剝離，芯棒炸裂合閘過電壓不祥1996年500kV大房線灌封膠結(jié)構(gòu)，護(hù)套剝離雷電過電壓重合成功1998年35kV站青線炸裂，芯棒炭化雷電過電壓重合不成1998年35kV姚唐支線炸裂，芯棒炭化雷電過電壓重合不成1998年220kV韓寧線擠包護(hù)套結(jié)構(gòu)，芯棒表面形成細(xì)長炭化通道，護(hù)套剝離運(yùn)行電壓重合不成2001年500kV沙昌1線擠包護(hù)套結(jié)構(gòu)，芯棒炸裂，護(hù)套粘接良好單項(xiàng)復(fù)合過電壓手動發(fā)出造成擊穿的可能原因：芯棒質(zhì)量不佳芯棒－護(hù)套界面存在問題護(hù)套密封破壞，外部水分侵蝕目前二十一頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

◆鳥害問題在絕緣子正上方的橫擔(dān)及金具上棲立的飛鳥排泄糞便，鳥糞在滑落的過程中導(dǎo)致傘裙邊緣位置空間電場畸變，引發(fā)空氣擊穿，從而導(dǎo)致的閃絡(luò)稱為鳥糞閃絡(luò)。鳥糞下落的兩種方式：

·鳥糞落在絕緣子表面，然后沿絕緣子傘裙邊沿下滑至高壓傘裙。

·鳥糞在離絕緣子邊沿一段距離的地方下落。模擬試驗(yàn)表明，后一種方式更易引發(fā)閃絡(luò)。且當(dāng)D合適，電導(dǎo)率＞4000μs/cm（低于實(shí)測鳥糞電導(dǎo)率）時(shí)，引發(fā)閃絡(luò)的幾率達(dá)到100％

均壓環(huán)雖有助于改善絕緣子表面電場，但卻易引發(fā)鳥糞閃絡(luò)的發(fā)生。目前二十二頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

◆污閃·從污閃事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，復(fù)合絕緣子的污閃故障次數(shù)遠(yuǎn)低于發(fā)生在瓷和玻璃絕緣子的污閃故障次數(shù)。在相同條件下，復(fù)合絕緣子防污能力明顯高于瓷和玻璃絕緣子，前者約為后二者的2倍以上?！け砻嬖魉韵陆岛?，復(fù)合絕緣子污閃電壓仍高于瓷和玻璃絕緣子。防污閃特性優(yōu)點(diǎn)分析：

·硅橡膠傘裙的憎水遷移性可使污穢層也具有憎水性。污層表面難以形成連續(xù)的水膜，不易形成集中的放電通道。·同等污穢條件下表面電阻比瓷和玻璃絕緣子要大?！そ^緣子的傘裙無槽，且其自振特性有利于降低其積污量。

目前二十三頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

◆不明閃絡(luò)所謂不明閃絡(luò)，主要是指閃絡(luò)狀況、類型、原因等難以準(zhǔn)確分析和判明。與瓷和玻璃絕緣子相比，復(fù)合絕緣子不明閃絡(luò)比例較高。分析主要有以下原因：

·電場的不均勻分布與其它直接原因的配合；

·外界因素：異物（包括風(fēng)箏線、錫箔紙、塑料繩、塑料薄膜、鐵絲等）掛在導(dǎo)線和絕緣子上飄至導(dǎo)線和絕緣子附近引發(fā)閃絡(luò)。

·低溫高濕環(huán)境：多發(fā)生在清晨4～6點(diǎn)。

·突發(fā)的環(huán)境變化：大風(fēng)使復(fù)合絕緣子表面短時(shí)內(nèi)落上一層略厚的塵土，在憎水性遷移至塵土前，遇較潮濕天氣導(dǎo)致閃絡(luò)。目前二十四頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

三、硅橡膠材料的運(yùn)行特性

在前面,我們簡單介紹了硅橡膠材料以及復(fù)合絕緣子的一些運(yùn)行特性，硅橡膠材料能在系統(tǒng)中大量運(yùn)行，主要得益于其以下特性：

·耐高、低溫、耐酸堿性和抗污穢性。可在不同的工作環(huán)境中應(yīng)用，尤其是重污穢地區(qū)，可有效的避免污閃事故的發(fā)生。

·良好的耐電蝕性，絕緣性能好，使用壽命長。

·具有低的表面能，即良好的憎水性能，水滴在硅橡膠表面能隨時(shí)滾落，不形成導(dǎo)電水膜，從而避免表面閃絡(luò)的發(fā)生。

·特有的憎水遷移性。在長期運(yùn)行時(shí)，硅橡膠表面會有很多污穢，硅橡膠優(yōu)異的憎水性能能遷移到污穢表面。所以在運(yùn)行時(shí)可免維護(hù)。

目前二十五頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)雖然硅橡膠具有上述的優(yōu)良特性，但是隨著硅橡膠復(fù)合絕緣子使用量逐年增加，我國有關(guān)復(fù)合硅橡膠劣化及損壞的信息也日趨增多。主要表現(xiàn)在硅橡膠材料憎水性下降，出現(xiàn)一些劣化現(xiàn)象，由此造成的閃絡(luò)事故或設(shè)備損壞事故時(shí)有發(fā)生。這些現(xiàn)象表明，掌握復(fù)合硅橡膠材料的性能特點(diǎn)和運(yùn)行特性至關(guān)重要。

在第一章中我們已經(jīng)介紹了硅橡膠分為室溫硫化硅橡膠（RoomTemperaturevulcanization

，簡稱RTV

）、高溫硫化硅橡膠（HighTemperaturevulcanization

，簡稱HTV

）和液體硅橡膠（LiquidSiliconeRubber，簡稱LSR

）三種。國內(nèi)目前有很多研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行有關(guān)硅橡膠的研究，對于RTV和HTV都有很多相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)論，但對LSR研究甚少。本章我們將結(jié)合國內(nèi)和國外相關(guān)硅橡膠的試驗(yàn)結(jié)論，來分析三類硅橡膠的運(yùn)行特性。目前二十六頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)1、室溫硫化硅橡膠（RTV）1.1RTV的分類及特點(diǎn)

RTV根據(jù)其材料組成和反應(yīng)機(jī)理大致可分為三類：單組分RTV

，雙組分縮合型RTV和雙組分加成型RTV。1.1.1單組分RTV

單組分RTV的硫化反應(yīng)是靠與空氣中的水分發(fā)生作用而硫化成彈性體。其硫化時(shí)間取決于硫化體系、溫度、濕度和硅橡膠層的厚度。但由于它的硫化是依懶大氣中的水分，使硫化膠的厚度受到限制，只能用于需要6毫米以下厚度的場合。因此常用于粘合劑和密封劑。

1.1.2雙組分縮合型RTV

雙組分縮合型RTV硫化反應(yīng)不是靠空氣中的水分,而是靠催化劑來進(jìn)行引發(fā)。單體硅橡膠中的羥基（-OH

）縮合生成水，同時(shí)形成-Si-O-Si-鍵。該型RTV能耐臭氧、耐氣候老化，加之用法簡單，工藝適用性強(qiáng)，因此，特別適宜于做深層灌封材料。目前二十七頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)1.1.3雙組分加成型RTV

雙組分加成型RTV硫化的硫化機(jī)理是基于有機(jī)硅生膠端基上的乙烯基（或丙烯基）和交鏈劑分子上的硅氫基發(fā)生加成反應(yīng)（氫硅化反應(yīng)）來完成的。在該反應(yīng)中，不放出副產(chǎn)物。由于在交鏈過程中不放出低分子物，因此加成型RTV在硫化過程中不產(chǎn)生收縮。這一類硫化膠無毒、機(jī)械強(qiáng)度高、具有卓越的抗水解穩(wěn)定性（即使在高壓蒸汽下）、良好的低壓縮形變、低燃燒性、可深度硫化、以及硫化速度可以用溫度來控制等優(yōu)點(diǎn)；具有耐水、耐臭氧、耐電弧、耐電暈和耐氣候老化等優(yōu)點(diǎn)。它可-60～200℃溫度范圍內(nèi)使用。是目前高壓絕緣領(lǐng)域常用的型號。同時(shí)，也廣泛用作電子電器元件的灌注和密封材料，儀器儀表的防潮、防震、耐高低溫灌注和密封材料以及民用材料的防水涂層等領(lǐng)域。

目前二十八頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

1.2RTV的運(yùn)行特性近幾年武漢高壓研究所對河北、甘肅等地運(yùn)行的RTV防污閃涂料的性能進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:RTV涂料經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行后仍能保持較好的性能，其檢測結(jié)果與新RTV涂料性能基本一致。且運(yùn)行后RTV涂料的憎水性較復(fù)合絕緣子優(yōu)良，所測憎水性均為HC1級。目前RTV存在的問題:·易起皮、開裂

·壽命約5～8年。

·各項(xiàng)性能與另兩類硅橡膠相比有較大差距

我們從RTV材料在各種環(huán)境下的運(yùn)行數(shù)據(jù)入手來做分析其運(yùn)行狀況：目前二十九頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

◆涂料對多種污穢憎水遷移性

RTV涂料對幾種特殊污穢的憎水性如下表所示。從污層獲取憎水性的速度來看，RTV涂料對這幾種污穢物質(zhì)均具有較好的憎水遷移性，且污層獲取憎水性后的最終憎水角明顯高于RTV涂層本身的憎水角。RTV涂層憎水性4.5小時(shí)后憎水角48小時(shí)后憎水角鋁粉99.3°108.7°127.2°石墨粉99.3°126.3°123.9°鐵粉99.3°119.8°127.1°鎂粉99.3°99.9°116.2°水泥99.3°109.0°119.9°目前三十頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)◆酸、堿、鹽等對RTV涂料穩(wěn)定性及憎水性的影響在所配0.5ms/cm~100ms/cm濃度狀況下浸泡后（＞600h）·被H2SO4、NaCl、NaOH溶液浸泡后：憎水角變化不大質(zhì)量變化率不大（＜0.7％）·并非濃度越高，對膜的憎水性破壞越大

目前三十一頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

◆低氣壓對RTV涂料絕緣子污閃電壓的影響為研究RTV涂料絕緣子在高海拔低氣壓條件下的防污效果，取35kV支柱絕緣子為試品，對比有、無RTV涂料時(shí)的污閃電壓。對比試驗(yàn)表明結(jié)果如圖所示（表面鹽密為0.2mg/cm2）。從圖中可以看出：在高海拔、低氣壓條件下，RTV涂料仍能顯著提高絕緣子的耐污閃能力。在不同低氣壓下，有涂料絕緣子污閃電壓仍為無涂料絕緣子污閃電壓的2倍。目前三十二頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

◆

RTV材料在線應(yīng)用后的老化分析不同年限試樣下表面及RTV涂層紅外曲線不同年限試樣上表面及RTV涂層紅外曲線對比兩圖的曲線，可以得出以下結(jié)論：

·RTV材料運(yùn)行年限越長，其相關(guān)官能團(tuán)在紅外分析圖譜上對應(yīng)曲線位置的峰值越低，即其憎水性下降越明顯?！び捎谏舷卤砻嫠艿降淖贤庹丈鋸?qiáng)度、溫度等自然環(huán)境不同，以及表面積污程度的不同，從而對RTV材料表面的憎水性產(chǎn)生影響。目前三十三頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)通過上述分析，RTV在其有效期內(nèi)，在耐候性、耐酸堿、憎水性及憎水遷移性方面，還是有很好的穩(wěn)定性。但RTV分子質(zhì)量只有約5萬摩爾，不到HTV和LSR的10%，其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定其機(jī)械強(qiáng)度、電氣強(qiáng)度、使用壽命均較其它兩類硅橡膠低:·機(jī)械強(qiáng)度，其抗撕裂不到10N/mm

，斷裂伸長率不到200%，永久拉伸形變超過20%，這就導(dǎo)致其容易發(fā)生永久形變或撕裂，即傘裙容易破裂或變形，從而引發(fā)沿面閃絡(luò)；絡(luò)。

·電氣強(qiáng)度，其擊穿強(qiáng)度、體積電阻率和表面電阻率均較其他兩類硅橡膠低，尤其是耐電蝕性能較差，常規(guī)只有1A2.5kV

；長期運(yùn)行尤其是在重污穢地區(qū)運(yùn)行，表面很快就會因電蝕影響而龜裂、脆化或粉化。

·壽命短，只有5～8年。因其分子質(zhì)量低，如運(yùn)行在高溫、高輻照區(qū)域，在紫外輻照和電蝕及環(huán)境因素的多重作用，使用壽命還會進(jìn)一步降低。目前三十四頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

2、高溫硫化硅橡膠（HTV

）2.1

HTV結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和用途

HTV是有機(jī)硅產(chǎn)品中最重要的一類，甲基乙烯基硅橡膠（VMQ）是HTV中最主要的品種。甲基乙烯基硅橡膠（生膠）是無色、無臭、無毒、無機(jī)械雜質(zhì)的膠狀物，生膠按需要加入適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)劑、結(jié)構(gòu)控制劑、硫化劑等助劑一起混煉，然后升溫至140～180℃高溫模壓成型或擠出成型，再經(jīng)二段硫化做成各種制品。其制品具有優(yōu)良的電絕緣性，抗電弧、電暈、電火花能力強(qiáng)，防水、防潮、抗沖擊力、抗震性好，具有生理惰性，透氣性等性能。

目前三十五頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)2.2HTV的運(yùn)行特性高溫硫化硅橡膠主要用于棒形懸式復(fù)合絕緣子、支柱復(fù)合絕緣子、電站和換流站設(shè)備用空心復(fù)合絕緣子。由于用量大，運(yùn)行中反映出的問題也較多。大致如下：

·積污明顯，憎水性能減弱

·脆化、硬化、粉化、開裂、破損等老化或受損現(xiàn)象

·傘裙變形嚴(yán)重，局部出現(xiàn)放電痕跡、樹枝狀通道或蝕損在硅橡膠的運(yùn)行特性中，憎水性是最重要的一項(xiàng)參數(shù)，武高所為了研究運(yùn)行復(fù)合硅橡膠的憎水性能，對運(yùn)行中的復(fù)合硅橡膠進(jìn)行以下試驗(yàn)：

·憎水性試驗(yàn)

·低溫模擬試驗(yàn)

·灰密對憎水性的影響

·耐漏電起痕及電蝕損試驗(yàn)

目前三十六頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

我們就通過對這些試驗(yàn)結(jié)果的分析，來討論HTV的運(yùn)行特性。◆運(yùn)行條件、制造企業(yè)、配方對憎水性影響較大（1）運(yùn)行條件、制造企業(yè)不同而差別較大如葛-南直流華東段運(yùn)行1年的復(fù)合絕緣子表面憎水性在HC1~HC2級之間，而湖北段運(yùn)行部分復(fù)合絕緣子表面憎水性卻降低至HC5~HC6級水平。（2）運(yùn)行復(fù)合絕緣子硅橡膠傘套憎水性能較差不論是110kV線路，還是500kV線路，除少數(shù)硅橡膠材料的憎水性的遷移特性還能恢復(fù)至HC2~HC4級外，大部分運(yùn)行復(fù)合絕緣子硅橡膠傘套材料的憎水性均出現(xiàn)減弱，甚至喪失。表明運(yùn)行的復(fù)合絕緣子硅橡膠傘套的憎水性能較差。

目前三十七頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)（3）配方對憎水性影響較大不合理配方的硅橡膠在不同運(yùn)行條件下會造成憎水性下降。添加適量的氫氧化鋁，可明顯提高HTV的耐漏電起痕性能，同時(shí)卻會降低HTV的憎水性和憎水遷移性，國內(nèi)各試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)表明，氫氧化鋁的添加比例要高于80%，硅橡膠的阻燃性能才能達(dá)到FV-0級，才有可能通過1A4.5kV，但其各項(xiàng)機(jī)械性能和電氣性能都有明顯下降。目前，DL/T864-2004或其他現(xiàn)行相關(guān)GB、DL標(biāo)準(zhǔn)皆未對憎水性減弱特性、恢復(fù)特性及遷移特性作出規(guī)定以判定運(yùn)行復(fù)合絕緣子是否退出運(yùn)行。評價(jià)復(fù)合絕緣子硅橡膠傘套的憎水性除全面考核外還應(yīng)突出重點(diǎn)，憎水性的遷移特性應(yīng)是評價(jià)復(fù)合硅橡膠憎水性能的重要指標(biāo)之一。目前三十八頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

◆低溫對憎水性的影響將HTV放入所設(shè)定的低溫（＋5℃～－5℃）條件下2h~8h，在溫度充分達(dá)到平衡后取出檢測其憎水性。試驗(yàn)結(jié)果表明：·低溫下HTV憎水性有所下降，不同配方絕緣子下降程度不同;·由低溫造成的憎水性喪失其恢復(fù)時(shí)間較快;·HTV傘套表面在-5℃下易結(jié)冰;·運(yùn)行時(shí)間也影響低溫臨界點(diǎn);DL/T864-2004對憎水性的規(guī)定僅針對試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件（20℃~25℃），實(shí)際上我國地域遼闊，有相當(dāng)一部分復(fù)合絕緣子硅橡膠傘套是在高寒低溫下運(yùn)行，對這些地區(qū)的復(fù)合絕緣子硅橡膠傘套的憎水性評價(jià)套用DL/T864-2004是不合適的，應(yīng)針對性地開發(fā)應(yīng)用于低溫區(qū)的復(fù)合絕緣子硅橡膠傘套材料和制訂新的判定準(zhǔn)則。目前三十九頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)◆灰密對憎水性影響——新絕緣子的憎水性恢復(fù)時(shí)間很短，恢復(fù)到HC1級僅需8h?！魉詢?yōu)良的絕緣子在不同灰密下憎水遷移性也較優(yōu)良。——運(yùn)行幾年后，憎水性下降，其在不同灰密下憎水遷移時(shí)間也變長很多。不同制造企業(yè)、不同配方的硅橡膠絕緣子憎水遷移時(shí)間受運(yùn)行時(shí)間的影響不盡相同?！颐茉?.3~0.5mg/cm2時(shí)絕緣子憎水遷移時(shí)間基本相同。目前四十頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)◆硅橡膠傘套耐漏電起痕及電蝕損性能

試驗(yàn)結(jié)論:部分運(yùn)行復(fù)合絕緣子傘套耐漏電起痕及電蝕損性仍達(dá)到1A4.5級。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明對硅橡膠而言，在任何條件下都能保持優(yōu)良的憎水性能是最重要的。一味追求耐漏電起痕及電蝕損性，添加過量的氫氧化鋁，會降低其憎水性能和其他性能。上述試驗(yàn)正好說明了該問題。目前四十一頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)2.3HTV的老化特性

HTV的老化特性與RTV基本相同，在各種不同環(huán)境狀況下運(yùn)行狀況也基本類似。這里我們就不再一一列舉。但HTV在武高所的試驗(yàn)中所測得的結(jié)論甚至不如RTV，存在著多方面的因素。其中最重要就是某些生產(chǎn)廠家對HTV的特性認(rèn)識不夠，為節(jié)約成本在HTV中加入過多的無機(jī)添加劑，硅橡膠有效成分過低，使得HTV改性嚴(yán)重，在運(yùn)行很短的時(shí)間后就出現(xiàn)劣化現(xiàn)象。

目前四十二頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)2.4HTV生產(chǎn)、應(yīng)用中需注意的問題

·在HTV中添加鋁粉以提高HTV的耐漏電起痕參數(shù)，并不是多多益善。如過量，會出現(xiàn)HTV硬度過高，憎水性降低，運(yùn)行過程中很快出現(xiàn)HTV硬化、粉化等劣化現(xiàn)象。

·應(yīng)嚴(yán)格控制配方，不能為節(jié)約成本在HTV中亂加添加劑，降低HTV的運(yùn)行參數(shù)（包括電氣性能參數(shù)和機(jī)械性能參數(shù)）。

·控制好生產(chǎn)工藝，避免在模塑過程中引入缺陷，運(yùn)行中出現(xiàn)電蝕現(xiàn)象，降低HTV的使用壽命。目前四十三頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)下列數(shù)據(jù)為國內(nèi)某科研機(jī)構(gòu)做的添加不同比例氫氧化鋁對HTV各項(xiàng)性能的影響。·阻燃性能表1氫氧化鋁用量對硅橡膠垂直燃燒性能的影響項(xiàng)目氫氧化鋁用量/份020406080第1次燃燒時(shí)間/s完全燃燒1814104第2次燃燒時(shí)間/s

完全燃燒392110垂直燃燒等級

FV-1FV-1FV-0目前四十四頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)·物理性能表2氫氧化鋁用量對硅橡膠物理性能的影響項(xiàng)目氫氧化鋁用量/份020406080邵爾A型硬度/度4548525356300%定伸應(yīng)力/MPa1.982.502.623.903.99拉伸強(qiáng)度/MPa8.318.237.666.836.02拉斷伸長率/%740700620520380拉斷永久變形/%812141616撕裂強(qiáng)度/(kN·m-1)463l302517目前四十五頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)·電絕緣性能表3氫氧化鋁用量對硅橡膠電絕緣性能的影響項(xiàng)目氫氧化鋁用量/份020406080體積電阻率×10-15/(Ω·cm)34.626.46.93.52.9表面電阻率×10-15/Ω10.68.43.22.82.9介電常數(shù)3.213.463.583.493.77介電損耗因數(shù)×1022.232.312.282.572.49目前四十六頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)數(shù)據(jù)表明：在硅橡膠中加入氫氧化鋁能夠起到良好的阻燃效果。隨著氫氧化鋁用量的增大，硅橡膠的阻燃性能顯著提高，硫化膠的邵爾A型硬度、300%定伸應(yīng)力和拉斷永久變形逐漸增大，拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率和撕裂強(qiáng)度逐漸減小，電絕緣性能有所下降。我們可以順著這個(gè)思路去擴(kuò)展，添加更高比例的氫氧化鋁，性能會有更大的降低。

而目前國外硅橡膠配方中，氫氧化鋁的用量一般只控制在50%左右，甚至能低至30%左右。耐漏電起痕性能仍能達(dá)到1A4.5kV，但對HTV的憎水性和憎水遷移性的影響卻能降到很低。

目前四十七頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)

3、液體硅橡膠（LSR）的運(yùn)行特性前面我們講了HTV和RTV的運(yùn)行特性，雖然在耐污閃方面有著優(yōu)異的表現(xiàn)，但在長期運(yùn)行過程中還是出現(xiàn)劣化、憎水性降低、使用壽命短等現(xiàn)象。這里面有運(yùn)行環(huán)境惡劣的原因，也有廠家配方、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)工藝的問題。如何解決這些問題，還需生產(chǎn)廠家和運(yùn)行部門合作，進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。使用液體硅橡膠就是一條比較可行辦法。

目前四十八頁\總數(shù)五十七頁\編于二點(diǎn)液體硅橡膠（LSR）出現(xiàn)于上世紀(jì)90年代，其分子量介于RTV和HTV之間，工藝性能和運(yùn)行特性均優(yōu)于前兩者，就是硅橡膠生產(chǎn)廠家針對RTV和HTV在使用中所表現(xiàn)出的缺點(diǎn)而研發(fā)的。

LSR為雙組分橡膠，采用鉑金催化劑硫化，內(nèi)部未添加氫氧化鋁。生產(chǎn)時(shí)將硅橡膠由膠桶內(nèi)泵出，