GIS盤式絕緣子配方的研究

徐梁山

廣東四會互感器廠有限公司 廣東 四會 526200

1 引言

氣體絕緣組合電器(GIS)具有絕緣性能好、可靠性高和占地面積小等優點，在高壓輸變電系統得到廣泛應用[1]。盤式絕緣子在GIS中具有隔離、支撐和絕緣等重要作用[2]。盤式絕緣子在生產過程中，由于材料配方限制和設備可靠性不足等原因，其表面會出現黃變現象，影響其外觀質量而報廢，馬強等[3]曾通過改變后固化烘箱的送風方式來改善盤式絕緣子制品表面黃變不均勻的問題。傳統的盤式絕緣子配方體系一般采用的是四氫苯酐或其改性物來作為固化劑，本文討論的是采用改性六氫苯酐作為固化劑來改善環氧樹脂固化物的抗黃變能力，且不降低制品相關機械性能和電氣性能。

2.1 主要原材料 雙酚A環氧樹脂CT5531CI，HUNTSMAN；電工氧化鋁填料RF-2，泰安盛源粉體有限公司；改性四氫苯酐SH-901，本廠自制；改性六氫苯酐SH-903，本廠自制。

2.2 主要儀器 NDJ-1型旋轉粘度計，測試環氧樹脂澆注混合料的粘度；DSC823e差示掃描量熱儀，測試環氧樹脂固化物的玻璃化轉變溫度；水壓測試工裝，測試盤式絕緣子的機械強度；YDTCW-600/2×300工頻試驗變壓器和JF-9801局部放電測試儀，測試制品的工頻耐壓和局部放電量。

2.3 試驗方法

2.3.1 盤式絕緣子的制備 將金屬嵌件安裝在模具中并進行預熱，用環氧樹脂混合料向模具進行全真空澆注，澆注完畢轉入烘箱保溫固化成型，脫模后放入校平工裝轉入烘箱繼續進行后固化，最后隨爐冷卻至室溫，。

2.3.2 環氧樹脂澆注混合料粘度的測試方法 根據環氧樹脂的配方進行準確配料，混合均勻后，并控制混合料的溫度恒定于制品澆注混料工藝的溫度，采用NDJ-1型旋轉粘度計進行粘度監測，模擬澆注過程中，連續監測1.5小時，每10分鐘記錄一次。

2.3.3 盤式絕緣子的工頻耐壓和局部放電量的測試方法 把盤式絕緣子安裝在模擬使用條件的工裝中，并充以其在使用中規定的最低使用壓力的SF6氣體，對其(額定電壓為220k V)施加規定值460k V的工頻耐壓，歷時1min，再分別降至測量局部放電的電壓值252k V和175k V，記錄局部放電量顯示值。

2.3.4 盤式絕緣子機械強度(破壞性水壓試驗)的測試方法 把盤式絕緣子固定在水壓測試工裝上，用水泵加壓，記錄破壞時的壓力值(有破壞的響聲出現，即使沒有裂紋出現，也視為破壞)。

2.3.5 環氧樹脂固化物的玻璃化轉變溫度測試方法 盤式絕緣子水壓破壞后，在其澆注方向的上、中、下端部分別取樣，用DSC823e差示掃描量熱儀分析固化物的玻璃化轉變溫度(Tg)。

2.3.6 環氧樹脂固化物抗黃變能力的測試方法 將環氧樹脂固化物樣塊置于150℃的烘箱中保溫48小時，觀察顏色的深淺變化。

3 結果與分析

3.1 環氧樹脂澆注混合料的配方 分別采用了2種環氧樹脂澆注混合料的配方進行了各20個絕緣子澆注和固化成型，配方如下表1:

表1 環氧樹脂澆注混合料的配方表 單位：phr

3.2 兩種環氧樹脂澆注混合料配方的粘度 分別把各種環氧樹脂和電工氧化鋁填料放置于120±2℃的恒溫烘箱中約4小時后再配料，并把旋轉粘度計的溫度恒定于120±2℃，按配方要求準確配料，測量各種環氧樹脂澆注混合料配方的初始粘度，并記錄4小時內粘度的變化趨勢，不同時間記錄不同配方的粘度值并繪制成時間-粘度變化的曲線如下圖1:

圖1 粘度-時間曲線

3.3 兩種配方的物理性能 制品固化成型后，測試制品的電氣性能(工頻耐壓試驗和局部放電量)和機械強度(破壞性水壓試驗)，取樣測試固化物的玻璃化轉變溫度Tg，所有的性能如下表2:

表2 2種配方的性能比較表

3.4 兩種配方的抗黃性能 制品樣塊在150℃的烘箱中保溫48小時后的外觀狀況如圖2:

圖2 環氧樹脂固化物樣塊

3.5 結果分析

從圖1的粘度-時間曲線可看出，2種配方體系的初始粘度和粘度增長速率都非常接近，改變固化劑不會對環氧樹脂的澆注生產工藝有影響 。

從表2的固化物性能可以看出，2種配方體系的固化物的物理性能相當，不會降低澆注固化成型的盤式絕緣子制品的使用性能。

從圖2的外觀差異可以看出，在抗黃變性能上，配方2明顯更佳。

從結構上分析，如圖3，四氫苯酐和六氫苯酐的結構基本一致，因此它們和環氧樹脂的混合物在反應前后后的粘度和反應活性以及固化物的性能都非常接近；但相比四氫苯酐，六氫苯酐的苯環上沒有了不飽和鍵，因此在和環氧樹脂固化以后，不容易受溫度和空氣的影響，表現為抗黃變性能更優異。

圖3 四氫苯酐和六氫苯酐結構式

4 結論

采用改性六氫苯酐固化劑的配方體系的盤式絕緣子制品，其相關性能與傳統用四氫苯酐配方體系的相當，而且改性六氫苯酐固化劑體系配方可以提供更好的顏色穩定性，是解決盤式絕緣子表面黃變的更佳辦法。