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硅橡胶绝缘子应用应注意的问题

机械强度

纯硅橡胶机械强度很小,一般以白炭黑为补强填料,可使绝缘子强度显著提高。因为白炭黑粒子的小尺寸和大比表面积,可与聚硅氧烷分子产生强烈的相互作用,改善界面状况,同时白炭黑表面含有很多羟基,粒子可通过氢键和范德华力作用形成网络结构。白炭黑的表面积和孔隙度的平均粒径在适当范围内可使硅橡胶的性能达到一个最佳值。合成绝缘子芯棒的拉伸强度可达7000 MPa,比强度是优质碳素钢的5倍。有的地区、部门提出使用合成绝缘子,机械强度要比传统瓷、玻璃绝缘子提高一级。如使用瓷绝缘子为l60kN,而使用合成绝缘子为210kN。实际上.当使用负荷小于40%额定机械负荷时,可保障运行的可靠性。因此,完全可按照瓷绝缘子的方法选用合成绝缘子,而不必提高机械许用负荷值。芯棒载荷挠度测定表明,合成绝缘子有良好的抗弯性能、良好的耐舞动和微风振动性能。当用于耐张塔时,可承受一定的弯矩。

清扫

硅橡胶绝缘子积污是否重于瓷绝缘子,目前尚无统一意见。由于一些污闪事故的发生和重污区绝缘子积污过多,硅橡胶绝缘子清扫的问题渐渐浮出水面。由于硅橡胶绝缘子污闪电压高,即使憎水性下降甚至短时近于消失,其污耐压也高于瓷绝缘子20%。因此,清洁区和一般污秽地区可免清扫。对于特别严重的工业和盐碱污染地区可采用定期更换的办法。

密封的可靠性

合成绝缘子端部金具与芯棒护套连接处的密封尚未引起足够注意。它可能是芯棒脆断和界面击穿的起因。硅橡胶绝缘子端部连接结构大部采用楔接式,在长期大负荷运行中芯棒与金具间发生滑移是不可避免的。当密封胶与金具粘接力差时,微小的滑移足以使密封处开缝;当密封胶弹性不够时,过量的滑移又可使密封胶断开。从这一角度讲,采用压接式端部结构是防止密封破坏的出路之一。此外,工程应用密封胶多为室温硅橡胶,其抗老化性能明显不如高温硅橡胶,在端部金具出现电晕的情况下可能导致过早劣化。对于110 kV及以下产品不使用均压环,或220 kV及上产品均压环位置安装不当时都会有更大的危险性。总之,端部密封处在长期机电作用下是否长期维持还需试验论证及长期运行的考验。

硅橡胶的老化

绝缘子在使用中会受到各种因素的影响导致其化学成分与结构发生改变,使得其性能收到影响。对于复合有机绝缘子来说,主要有以下几种因素导致其出现老化和性能下降:紫外线照射,电晕放电以及电弧放电。

1)紫外线照射

紫外线作为高能光束,会对化学键产生作用,使其发生断裂以及重排反应。相对于陶瓷与玻璃材料,紫外线对于高分子材料的作用尤其显著。实验表明,随着紫外线照射的增加,

硅橡胶的疏水性能逐渐降低。分析认为,这是由于在紫外线的照射下,硅橡胶中能量较低的C-H键与Si-C键会发生断裂,生成具有亲水性硅烷醇基团。此外断裂反应生成的自由基会与低分子链发生交联,从而导致低分子链硅油数目的减少。

2)电晕放电

在一定时间段内,电晕放电可以加速疏水性能的恢复。然而随着放电时间的延长,则疏水性能逐渐下降。这是由于电晕放电可以产生低分子量硅油,从而加速疏水性能的恢复,然而电晕放电同时会产生硅烷醇基团与羰基基团等亲水性基团,随着这些亲水性基团含量的逐渐增加,这些亲水基团可以与低分子量链段发生相互作用并阻碍链段向硅橡胶表面的移动,从而导致疏水性能的下降。

3)电弧放电

电弧放电对于绝缘子的作用包括两个方面,电气作用与热作用。首先,电弧放电产生的高热能可使硅橡胶高分子的主链发生断裂并生成低分子链硅油,但由于温度太高(>500℃),远高于低聚物硅油的沸点,导致低聚物大量挥发,疏水性能反而下降。其次,电弧放电对于硅橡胶表面的影响也极其显著,由于放电与强烈放热的作用,硅橡胶的表面发生了一系列的化学变化,生成了主要成分为无定形SiO2、SiO2水合物(SiO2·xH2O)及硅碳石的亲水性多孔无机薄层。因此,即使具有恢复疏水性能的低分子链段不挥发,生成的亲水表面也会导致绝缘子疏水性能的丧失。


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