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硅橡膠絕緣子應用應注意的問題

機械強度

純硅橡膠機械強度很小,一般以白炭黑為補強填料,可使絕緣子強度顯著提高。因為白炭黑粒子的小尺寸和大比表面積,可與聚硅氧烷分子產生強烈的相互作用,改善界面狀況,同時白炭黑表面含有很多羥基,粒子可通過氫鍵和范德華力作用形成網絡結構。白炭黑的表面積和孔隙度的平均粒徑在適當范圍內可使硅橡膠的性能達到一個最佳值。合成絕緣子芯棒的拉伸強度可達7000 MPa,比強度是優質碳素鋼的5倍。有的地區、部門提出使用合成絕緣子,機械強度要比傳統瓷、玻璃絕緣子提高一級。如使用瓷絕緣子為l60kN,而使用合成絕緣子為210kN。實際上.當使用負荷小于40%額定機械負荷時,可保障運行的可靠性。因此,完全可按照瓷絕緣子的方法選用合成絕緣子,而不必提高機械許用負荷值。芯棒載荷撓度測定表明,合成絕緣子有良好的抗彎性能、良好的耐舞動和微風振動性能。當用于耐張塔時,可承受一定的彎矩。

清掃

硅橡膠絕緣子積污是否重于瓷絕緣子,目前尚無統一意見。由于一些污閃事故的發生和重污區絕緣子積污過多,硅橡膠絕緣子清掃的問題漸漸浮出水面。由于硅橡膠絕緣子污閃電壓高,即使憎水性下降甚至短時近于消失,其污耐壓也高于瓷絕緣子20%。因此,清潔區和一般污穢地區可免清掃。對于特別嚴重的工業和鹽堿污染地區可采用定期更換的辦法。

密封的可靠性

合成絕緣子端部金具與芯棒護套連接處的密封尚未引起足夠注意。它可能是芯棒脆斷和界面擊穿的起因。硅橡膠絕緣子端部連接結構大部采用楔接式,在長期大負荷運行中芯棒與金具間發生滑移是不可避免的。當密封膠與金具粘接力差時,微小的滑移足以使密封處開縫;當密封膠彈性不夠時,過量的滑移又可使密封膠斷開。從這一角度講,采用壓接式端部結構是防止密封破壞的出路之一。此外,工程應用密封膠多為室溫硅橡膠,其抗老化性能明顯不如高溫硅橡膠,在端部金具出現電暈的情況下可能導致過早劣化。對于110 kV及以下產品不使用均壓環,或220 kV及上產品均壓環位置安裝不當時都會有更大的危險性。總之,端部密封處在長期機電作用下是否長期維持還需試驗論證及長期運行的考驗。

硅橡膠的老化

絕緣子在使用中會受到各種因素的影響導致其化學成分與結構發生改變,使得其性能收到影響。對于復合有機絕緣子來說,主要有以下幾種因素導致其出現老化和性能下降:紫外線照射,電暈放電以及電弧放電。

1)紫外線照射

紫外線作為高能光束,會對化學鍵產生作用,使其發生斷裂以及重排反應。相對于陶瓷與玻璃材料,紫外線對于高分子材料的作用尤其顯著。實驗表明,隨著紫外線照射的增加,

硅橡膠的疏水性能逐漸降低。分析認為,這是由于在紫外線的照射下,硅橡膠中能量較低的C-H鍵與Si-C鍵會發生斷裂,生成具有親水性硅烷醇基團。此外斷裂反應生成的自由基會與低分子鏈發生交聯,從而導致低分子鏈硅油數目的減少。

2)電暈放電

在一定時間段內,電暈放電可以加速疏水性能的恢復。然而隨著放電時間的延長,則疏水性能逐漸下降。這是由于電暈放電可以產生低分子量硅油,從而加速疏水性能的恢復,然而電暈放電同時會產生硅烷醇基團與羰基基團等親水性基團,隨著這些親水性基團含量的逐漸增加,這些親水基團可以與低分子量鏈段發生相互作用并阻礙鏈段向硅橡膠表面的移動,從而導致疏水性能的下降。

3)電弧放電

電弧放電對于絕緣子的作用包括兩個方面,電氣作用與熱作用。首先,電弧放電產生的高熱能可使硅橡膠高分子的主鏈發生斷裂并生成低分子鏈硅油,但由于溫度太高(>500℃),遠高于低聚物硅油的沸點,導致低聚物大量揮發,疏水性能反而下降。其次,電弧放電對于硅橡膠表面的影響也極其顯著,由于放電與強烈放熱的作用,硅橡膠的表面發生了一系列的化學變化,生成了主要成分為無定形SiO2、SiO2水合物(SiO2·xH2O)及硅碳石的親水性多孔無機薄層。因此,即使具有恢復疏水性能的低分子鏈段不揮發,生成的親水表面也會導致絕緣子疏水性能的喪失。


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