硅橡膠絕緣材料在變電站母線上的應用

2015-05-30 01:05:59李東杜鵬李斌羅斌

科技創新導報 2015年7期

李東杜鵬李斌羅斌

摘要：隨著智能電網的不斷發展，對變電站運行安全可靠性要求不斷提高。變電站的母線橋母線多采用熱縮套管進行絕緣處理，但熱縮套管存在異形部件難以處理、易于老化、包覆后母排溫度升高等諸多問題。尋找一種絕緣性能優越，耐老化、導熱性佳、易成型的絕緣材料，替代傳統PVC材料的熱縮套管，有助于提高母線橋的可靠性。當前變電站的母線橋母線多采用熱縮套管絕緣處理，該絕緣處理方法存在一定的局限性，且母線橋可靠性較低。提出一種硅絕緣材料應用于變電站母線的絕緣處理方法，能有效解決變電站母線采用熱縮套管絕緣處理方法的不足，并提高母線橋的可靠性，適宜推廣。

關鍵詞：硅橡膠熱縮套管絕緣變電站母線

中圖分類號：TM2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（a）-0103-01

1 概述

硅氟橡膠絕緣材料是一種以有機硅橡膠配合其他聚合物和高性能材料，通過聚合物合金技術制備而成的材料，主體為硅材料，已在醫療、電子、建筑等行業證明了其生物惰性、導熱、阻燃、穩定等特點，現在其絕緣能力在電力行業得到認可，并開始推廣使用。

本技術針對變電站大量使用的熱縮套管絕緣材料的缺陷進行設計開發，由于熱縮套管存在異形部件難以處理、易于老化、包覆后母排溫度升高等諸多問題。本技術研發出的硅氟新型絕緣材料，一方面，擁有良好的導熱性能、絕緣性能、耐老化性能等，通過硅橡膠絕緣材料的科學研究及合理應用，可解決母線橋的絕緣缺陷，且易于拆卸，方便對螺栓進行檢修緊固；另一方面，使用壽命長，避免重復更換，減小工作量，縮短工作時間，節省人力、物力、財力。

2 熱縮套管性能分析及存在缺陷

針對熱縮套管的材料進行分析，提出熱縮套管存在的缺陷，如耐老化性較差，尤其在高紫外線、高低溫差變化大的地區老化速度快，導熱性能差，異型部件難以處理，施工難度大需要整體拆卸母排等方面進行論述。

熱縮套管可由多種材料制造，并且隨著材料的不同，其性能的選擇范圍較大。但是總體上都是采用有機高分子材料。

高聚物由玻璃態轉變為高彈態，其體積、比熱、導熱系數等物理性質將發生顯著變化。當高聚物加熱到玻璃化溫度以上時，高聚物出現高彈態，分子的回彈能力顯著增大，但溫度下降，這種回彈能力也就減小。

根據這一特性，將高聚物加熱到玻璃化溫度（對結晶高聚物加熱到接近其熔點溫度）產生相變的條件下，通過一定的外力作用，使之產生彈性變形，在保持變形條件下冷卻，溫度降低到高聚物玻璃化溫度以下（或熔點以下），由于高聚物大分子被“凍結”。因此，高聚物不能恢復到外力作用前的狀態，如果再加熱到玻璃化溫度（或熔點溫度）以上，由于高聚物內部應力的突然松弛，而使它恢復到原來的狀態。高聚物這種“彈性記憶”效應是制造高分子記憶材料的必要條件。

正是由于高聚物的這種“彈性記憶”，熱縮套管在高低溫差變化大的地區時，老化速度很快，并且導熱性能逐漸下降。

此外，在對變電站的母線進行熱縮套管絕緣處理時，需要整體拆卸母排，然后再對母線進行處理，這樣會使施工的工作量大大增加。

3 硅橡膠絕緣材料性能分析

硅橡膠絕緣材料的性能分析，從材料的絕緣特性，耐老化特性，導熱性能及施工靈活性等方面論述，提出硅橡膠絕緣材料在母線絕緣方面的應用優勢。

硅橡膠絕緣材料是以特種有機硅橡膠配合其它聚合物和高性能材料，通過聚合物合金技術制備而成，其基本結構單元是由硅-氧鏈節構成的，側鏈則通過硅原子與其他各種有機基團相連。因此，其結構中既含有“有機基團”，又含有“無機結構”，這種特殊的組成和分子結構使它集有機物的特性與無機物的功能于一身。與熱縮套管材料相比，產品的最突出性能有以下幾種。

3.1 耐溫特性

產品是以硅-氧（Si-O）鍵為主鏈結構的，C-C鍵的鍵能為82.6千卡/克分子，Si-O鍵的鍵能在有機硅中為121千卡/克分子，所以產品的熱穩定性高，高溫下（或輻射照射）分子的化學鍵不斷裂、不分解。硅橡膠絕緣涂料不但可耐高溫，而且也耐低溫，可在一個很寬的溫度范圍內使用。無論是化學性能還是物理機械性能，隨溫度的變化都很小。

3.2 耐候性

產品的主鏈為-Si-O-，無雙鍵存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解，硅橡膠絕緣涂料具有比其他高分子材料更好的熱穩定性以及耐輻照和耐候能力，硅橡膠材料在自然環境下的使用壽命可達幾十年。

3.3 電氣絕緣性能

產品都具有良好的電絕緣性能，其介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數和表面電阻系數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。因此，它們是一種穩定的電絕緣材料，被廣泛應用于國防、電子、電氣工業上。硅橡膠絕緣涂料除了具有優良的耐熱性外，還具有優異的拒水性，這是電氣設備在濕態條件下使用具有高可靠性的保障。

此外，采用硅橡膠絕緣材料對變電站母線進行絕緣處理時，施工靈活，且施工工作量較熱縮套管絕緣處理方法大大減小。

4 硅橡膠絕緣材料的推廣意義

基于硅橡膠絕緣材料良好的電氣絕緣特性，當對變電站的母線采用硅橡膠材料進行絕緣處理時，可有效提高母線線路的絕緣可靠性，降低變電站母線發生故障的概率，減少電網斷電帶來的經濟損失。

與此同時，由于硅橡膠材料具有良好的耐候特性，當變電站采用硅橡膠絕緣材料處理的母線時，其母線抗老化能力大大提高，顯著延長變電站母線的使用壽命，對變電站帶來可觀的經濟效益。

此外，采用熱縮套管對變電站母線進行絕緣處理時，需要整體拆卸母排，施工復雜，且施工量大；采用硅橡膠材料時，施工靈活，且施工量小。相比之下，后者能大大減少施工支出，具有良好的經濟價值。

5 結論

（1）當對變電站的母線采用硅橡膠材料進行絕緣處理時，可有效提高母線線路的絕緣可靠性，降低變電站母線發生故障的概率，減少電網斷電帶來的經濟損失。

（2）由于硅橡膠材料具有良好的耐候特性，母線抗老化能力大大提高，顯著延長變電站母線的使用壽命，對變電站帶來可觀的經濟效益。

（3）采用硅橡膠材料時，施工靈活，且施工量小。和熱縮套管相比，能大大減少施工支出，具有良好的經濟價值。

因此，建議在變電站母線絕緣中采用硅橡膠絕緣材料進行絕緣防護。

參考文獻

[1] 張萬喜.高分子形狀記憶材料的研究進展[J].材料導報，1993（2）：45-50.