硅橡膠在電力系統(tǒng)外絕緣中的應用分析

宗強 陸文娟 魯露

摘 要：近年來，我國逐漸開始使用硅膠線路絕緣子，以此來提高電力系統(tǒng)的外絕緣能力，伴隨著輸電行業(yè)的快速發(fā)展，絕緣材料的使用范圍越來越廣泛，污閃事故的發(fā)生頻率逐漸升高，影響了電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。本文簡要介紹了什么是電力系統(tǒng)外絕緣，并從多個角度分析了硅橡膠在電力系統(tǒng)外絕緣中的應用效果。

關鍵詞：硅橡膠;電力系統(tǒng)外絕緣;應用效果

中圖分類號：TM216 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0131-02

在電力系統(tǒng)中，外絕緣是最容易發(fā)生事故的，若想保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，提升它的安全系數(shù)，就必須要提升外絕緣的能力。長期以來，關于電力系統(tǒng)外絕緣的研究都是圍繞著絕緣性能展開的，不論是哪一種絕緣子，都需要長時間在惡劣、負責的環(huán)境下運行，對耐老化性能、機械性能以及電氣性能提出了更高的要求[1]。

1 電力系統(tǒng)外絕緣概述

近幾年，國內(nèi)外的電力系統(tǒng)中的各個設備使用的絕緣材料主要可以分為兩大類，一類是有機的材料，另一類是無機的材料，其中，前者包括硅橡膠、環(huán)氧樹脂和乙丙橡膠等材料，后者包括陶瓷或玻璃等。早高壓輸變電系統(tǒng)中，無機材料的使用比較廣泛，制造的工藝以及產(chǎn)品的規(guī)格都較為成熟。在有機材料當中，硅橡膠存在著一些不足，例如容易發(fā)生老化問題、電蝕損性能相對較差、耐漏電起痕性能較差、運行性能不高等問題。環(huán)氧樹脂的不足體現(xiàn)在傘裙的表面容易擠壓污垢，造成憎水性不能遷移到污層的表面，容易發(fā)生吸潮溶解的問題，所以這種材料通常會被應用在低壓電器的套管內(nèi)。硅橡膠的優(yōu)點在于它的防污特性較為突出，可以使用在變電站設備的外絕緣中，在架空輸電線路中也得到了普及與應用。熱硫化硅橡膠的優(yōu)點體現(xiàn)在它的憎水性能于康劣化性能優(yōu)異，具有耐電蝕、耐起痕的特點。通過大量的實踐研究表明，硅橡膠在電力系統(tǒng)外絕緣中的應用一方面可以避免發(fā)生污閃事件，降低清潔、檢測零值以及維護的工作總量，另一方面還可以有效處理變電站的污閃問題。

目前，人們已經(jīng)掌握了大量的水平較高的制造橡膠的水平，同時也積累了較為豐富的經(jīng)驗。硅橡膠材料在絕緣工程中的應用與普及，展現(xiàn)了硅橡膠的良好的經(jīng)濟特性以及使用壽命。充分發(fā)揮硅橡膠材料的優(yōu)越特性，特別是防污能力，能夠有效保證電網(wǎng)的平穩(wěn)運行，提升變電運輸?shù)陌踩浴Ｄ壳埃柘鹉z的使用量越來越大，劣質(zhì)硅橡膠時有出現(xiàn)，憎水性能下降、脆化、硬化、粉化，起痕或開裂等問題比較嚴重，所以電網(wǎng)的工作人員必須要全面掌握硅橡膠材料的運行特點[2]。

2 硅橡膠在電力系統(tǒng)外絕緣中的使用標準

應用硅橡膠可以降低污閃的問題，同時還可以實現(xiàn)檢測零值的作用，能夠進一步提升電力系統(tǒng)外絕緣的防污能力，為電網(wǎng)的平穩(wěn)運行提供保障。但值得注意的是，硅橡膠在使用期間仍然存在劣化的問題，需要相關的工作者結(jié)合硅橡膠材料的運行特點確立更加科學、系統(tǒng)的應用方案，提升電力系統(tǒng)外絕緣管理工作的基本水平。如果仔細觀察復合絕緣子的外觀，我們能夠發(fā)現(xiàn)它的表面會存在著較為明顯的放電痕跡，在這種情況下，硅橡膠實際的憎水性就會出現(xiàn)不同程度的降低，甚至會消失。不僅如此，傘套材料還會伴有硬化、粉化以及破裂等問題，而且運行在不同區(qū)域的絕緣子之間，還會表現(xiàn)出差異化的特征。在評斷硅橡膠的憎水性能時，應當從憎水性、憎水性減弱、憎水性恢復特性以及憎水性遷移特性等幾個基礎的角度展開判定與分析工作。在我國，電力行業(yè)對硅橡膠材料制定了統(tǒng)一的使用標準，對硅橡膠的使用進行了規(guī)范和約束，使用的硅橡膠必須滿足相關的使用條件。HTV硅橡膠本身應用在高壓線路棒形懸式復合絕緣子的電站設備中，因為使用量較大，因此，相關技術部門要對其應用特性予以關注。DL/T627就曾對RTV防污染閃涂料的技術做出了約束和管理，并在此基礎上要求有關的部門需要嚴格根據(jù)標準檢查區(qū)域內(nèi)的電力系統(tǒng)外絕緣裝置，在使用的標準中，特意調(diào)高了其中的一小部分參數(shù)，對硅橡膠材料的憎水性重新進行了實驗判定，同時也對工頻的濕閃絡電壓和人工污穢試驗重新開展了試驗處理。最為關鍵的是，在現(xiàn)行的使用標準中，加強了對RTV與HTV參數(shù)的關注，并做出了系統(tǒng)化的約束[3]。具體的使用標準如下：（1）HTV的擊穿場強大于20kV/mm，RTV的介電強度大于18 kV/mm。（2）HTV的撕裂強度大于10kN/m，RTV的撕裂強度大于3kN/m。（3）HTV與RTV-1型的拉斷伸長率超過150%，RTV-II的拉斷伸長率大于250%。（4）HTV的可燃性需要達到FV-0級，RTV-I的可燃性需要達到FV-1級，RTV-II型的可燃性需要達到FV-0級。近年來，RTV硅橡膠防污閃涂料用量逐年攀升，在這樣的形勢下，如果想要達到輸電線路HTV硅橡膠復合絕緣子的運行標準，有關工作人員就必須關注掛網(wǎng)技術的運行管理的結(jié)構(gòu)，提高質(zhì)量控制的能力[4]。

3 硅橡膠在電力系統(tǒng)外絕緣中的應用特點

硅橡膠是電力系統(tǒng)外絕緣設備中不可缺少的組成部分，使用的量相對較大，所以相關的技術部門應當著重探究硅橡膠的應用特性。

3.1 運行的條件對憎水性的影響

通過仔細觀察復合絕緣子的外觀可以發(fā)現(xiàn)，符合絕緣子的表面存在著比較明顯的放電印記，一旦出現(xiàn)這種情況，就意味著硅橡膠的憎水性能遭受了破壞，輕則會減弱，嚴重時會徹底喪失憎水性。不僅如此，傘套材料容易出現(xiàn)粉化和硬化或者是破裂等一系列問題，而且不同位置的運行絕緣子它們還會顯示出不同的特點。在評斷硅橡膠的憎水性能的環(huán)節(jié)中，需要從多個基礎的角度做出判定和分析，主要可從憎水性遷移、憎水性降低、憎水性恢復、憎水性的特點等幾個方面入手考慮[5]。

溫度過低會影響硅橡膠的憎水性，如果把硅橡膠放在溫度范圍在零下5度至零上5度之間的水中，浸泡2到8個小時，等到溫度平衡后將硅橡膠取出，它的憎水性能會出現(xiàn)一個明顯的低溫臨界值，位于臨界值以下的硅橡膠的憎水性能會全部消失，表面會出現(xiàn)結(jié)晶[6]。不同種類的絕緣子的臨界值各不相同，運行的時間也各不一樣，在溫度較低的環(huán)境中，硅橡膠的憎水性會出現(xiàn)不同程度的下降，增強表面的親水性能。因此，技術部門需要綜合考慮環(huán)境因素以及使用的需求，判定不同地區(qū)的運行情況以及環(huán)境情況，合理的制定硅膠的處理措施[7]。

3.2 硅橡膠的耐漏電起痕和電蝕損特點

硅橡膠在使用一段時間之后，它的電蝕損性能以及漏電起痕性能有可能發(fā)生改變，如果不能及時的采取合理的方法，約束硅橡膠的漏電以及電蝕損性能，就會對硅橡膠的憎水性帶來直接的影響。所以，通情況下需要把它的電蝕性能以及耐漏電性能控制在TMA4.5級上下，通過這樣的方法，一方面可以保證硅橡膠的平穩(wěn)運行，提升運行的安全性與可靠性，還可以保持硅橡膠表面的憎水性，為接下來的各項處理工作提供安全保障，能夠在一定程度上提升絕緣子的應用效果以及實際的處理效率[8]。

3.3 硅橡膠的機械性能

在管理電力系統(tǒng)外絕緣設備的工作當中，如要從整體提升管理的質(zhì)量與管理工作的效率，就必須要監(jiān)督硅橡膠的機械性能，選用科學的方法完善測試的全過程，以此來提高相關參數(shù)的綜合能力[9]。在不同的運行時間的條件下，硅橡膠的撕裂強度也不盡相同，如果不能及時的更換不能滿足指定撕裂強度標準的硅橡膠，需要保證硅橡膠的伸長率達到相應的標準。除此之外，處于運行狀態(tài)下的硅橡膠它的機械性能會發(fā)生變化，如果無法達到相應的標準，就需要及時更換新的絕緣子。目前，我國還沒有評定與管理復合絕緣子傘套的標準，這就意味著有關部門需要進一步加強對電力系統(tǒng)的管控力度，關注引起硅橡膠在運行過程中性能降低的因素，同時關注硅橡膠自身的材料因素，以免留下潛在的安全隱患。

3.4 硅橡膠的積污特點

硅橡膠分子結(jié)構(gòu)特性決定了材料具有優(yōu)異的憎水性、憎水性減弱、憎水恢復性和憎水遷移性，保證液滴不在硅橡膠上形成連續(xù)的水膜，降低閃絡放電和高壓擊穿的風險，因此，要按照標準化流程和應用機制對其進行處理，從而提升復合絕緣子積污處理水平。硅橡膠的獨特分子結(jié)構(gòu)決定了這種材料的憎水性能十分優(yōu)異，使其具有憎水性能減弱與增強，以及憎水性能轉(zhuǎn)移與恢復等特點，能夠確液滴不會在硅橡膠的表面形成不間斷的水膜，可以減小硅橡膠別高壓擊穿或者是閃絡放電等風險。所以，需要嚴格根據(jù)標準化的步驟以及使用的機制對硅橡膠做出處理，進而提高復合絕緣子的處理積污的能力。

4 硅橡膠在電力系統(tǒng)外絕緣中的應用評價

若想分析硅橡膠在電力系統(tǒng)外絕緣中的應用效果，就必須對硅橡膠的耐老化的性能做出全面的判定，從源頭上提高硅橡膠的質(zhì)量以及應用效果，可以考慮使用抗蝕損性能或者是耐電痕化性能對硅橡膠的使用效果做出初步的評價。現(xiàn)階段，考核硅橡膠自然老化的所需的時間比較長，人工加速老化來判定硅橡膠老化情況的新的評估方法逐漸映入大眾眼簾，并得到了認可。最常見的人工老化方法有兩種，一種是1000小時鹽霧法，另一種是5000小時紫外線老化方法，主要是考慮沿海地區(qū)或者是鹽污染地區(qū)環(huán)境因素與自然環(huán)境中受紫外線的影響，進而評估分析并判斷硅橡膠的絕緣特性。采用斜面法對硅橡膠的老化性能做出分級評定，保證耐漏電性能和抗蝕損性能不得低于TMA4.5級，而且在這個范圍內(nèi)還需要保證試驗品的過流中斷次數(shù)不能超過3次，不能出現(xiàn)蝕損或起痕問題，根據(jù)實驗的結(jié)果顯示，試驗判斷的結(jié)果符合現(xiàn)行標準GB/T6553-2014的標準。

5 結(jié)語

綜上所述，絕緣材料主要分為有機材料和無機材料，硅橡膠屬于有機材料的一種，它具有良好的防污性能，不僅可以避免發(fā)生污閃事件，降低清潔、檢測零值以及維護的工作總量，還可以有效處理變電站的污閃問題。相關工作人員需要重視掛網(wǎng)技術的運行管理的結(jié)構(gòu)，綜合考慮環(huán)境因素以及使用的需求，判定不同地區(qū)的運行情況以及環(huán)境情況，合理的制定硅膠的處理措施，提高質(zhì)量控制的能力。

參考文獻

[1] 彭磊.硅橡膠在電力系統(tǒng)外絕緣中的應用研究[J].通信電源技術，2019，36（04）：213-217.

[2] 康文斌，蒙紹新，崔浩喆，等.工頻電壓疊加諧波作用下硅橡膠絕緣的陷阱和介電特性演變規(guī)律[J/OL].高電壓技術：1-10[2019-05-24].

[3] 呂鴻，馬佳煒，楊賢，等.熱老化對220kV硅橡膠電纜接頭絕緣材料介電性能的影響[J].絕緣材料，2019，52（02）：53-57.

[4] 劉洋.硅橡膠在電力系統(tǒng)外絕緣中的應用分析[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018（44）：158.

[5] 張迪.硅橡膠/SiO_2納米復合材料沿面放電特征研究[D].天津大學，2017.

[6] 林存衢，高洪英，謝家瑞.電力系統(tǒng)用復合硅橡膠產(chǎn)品偶聯(lián)工藝探究[J].化工管理，2014（36）：168.

[7] 軒勝，張友南.電力系統(tǒng)復合絕緣子用硅橡膠材料配方[J].合成橡膠工業(yè)，2012，35（04）：195-299.

[8] 張仲韜，吳衛(wèi)峰，孫建衛(wèi)，等.0.6/1kV耐火硅橡膠絕緣耐火電力電纜的研制[J].電線電纜，2012（02）：9-10.

[9] 郭儉旭.硅橡膠絕緣硅橡膠護套變頻器電力電纜的研制[J].電線電纜，2011（04）：17-19.