硅橡膠絕緣材料在變電站母線(xiàn)上的應(yīng)用

李東 杜鵬 李斌 羅斌

摘 要：隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，對(duì)變電站運(yùn)行安全可靠性要求不斷提高。變電站的母線(xiàn)橋母線(xiàn)多采用熱縮套管進(jìn)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(wèn)題。尋找一種絕緣性能優(yōu)越，耐老化、導(dǎo)熱性佳、易成型的絕緣材料，替代傳統(tǒng)PVC材料的熱縮套管，有助于提高母線(xiàn)橋的可靠性。當(dāng)前變電站的母線(xiàn)橋母線(xiàn)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(xiàn)橋可靠性較低。提出一種硅絕緣材料應(yīng)用于變電站母線(xiàn)的絕緣處理方法，能有效解決變電站母線(xiàn)采用熱縮套管絕緣處理方法的不足，并提高母線(xiàn)橋的可靠性，適宜推廣。

關(guān)鍵詞：硅橡膠 熱縮套管 絕緣 變電站母線(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）03（a）-0103-01

1 概述

硅氟橡膠絕緣材料是一種以有機(jī)硅橡膠配合其他聚合物和高性能材料，通過(guò)聚合物合金技術(shù)制備而成的材料，主體為硅材料，已在醫(yī)療、電子、建筑等行業(yè)證明了其生物惰性、導(dǎo)熱、阻燃、穩(wěn)定等特點(diǎn)，現(xiàn)在其絕緣能力在電力行業(yè)得到認(rèn)可，并開(kāi)始推廣使用。

本技術(shù)針對(duì)變電站大量使用的熱縮套管絕緣材料的缺陷進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，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(wèn)題。本技術(shù)研發(fā)出的硅氟新型絕緣材料，一方面，擁有良好的導(dǎo)熱性能、絕緣性能、耐老化性能等，通過(guò)硅橡膠絕緣材料的科學(xué)研究及合理應(yīng)用，可解決母線(xiàn)橋的絕緣缺陷，且易于拆卸，方便對(duì)螺栓進(jìn)行檢修緊固；另一方面，使用壽命長(zhǎng)，避免重復(fù)更換，減小工作量，縮短工作時(shí)間，節(jié)省人力、物力、財(cái)力。

2 熱縮套管性能分析及存在缺陷

針對(duì)熱縮套管的材料進(jìn)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(xiàn)、高低溫差變化大的地區(qū)老化速度快，導(dǎo)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(jìn)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(jī)高分子材料。

高聚物由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，其體積、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)等物理性質(zhì)將發(fā)生顯著變化。當(dāng)高聚物加熱到玻璃化溫度以上時(shí)，高聚物出現(xiàn)高彈態(tài)，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(jù)這一特性，將高聚物加熱到玻璃化溫度（對(duì)結(jié)晶高聚物加熱到接近其熔點(diǎn)溫度）產(chǎn)生相變的條件下，通過(guò)一定的外力作用，使之產(chǎn)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(diǎn)以下），由于高聚物大分子被“凍結(jié)”。因此，高聚物不能恢復(fù)到外力作用前的狀態(tài)，如果再加熱到玻璃化溫度（或熔點(diǎn)溫度）以上，由于高聚物內(nèi)部應(yīng)力的突然松弛，而使它恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。高聚物這種“彈性記憶”效應(yīng)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(qū)時(shí)，老化速度很快，并且導(dǎo)熱性能逐漸下降。

此外，在對(duì)變電站的母線(xiàn)進(jìn)行熱縮套管絕緣處理時(shí)，需要整體拆卸母排，然后再對(duì)母線(xiàn)進(jìn)行處理，這樣會(huì)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(dǎo)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(xiàn)絕緣方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

硅橡膠絕緣材料是以特種有機(jī)硅橡膠配合其它聚合物和高性能材料，通過(guò)聚合物合金技術(shù)制備而成，其基本結(jié)構(gòu)單元是由硅-氧鏈節(jié)構(gòu)成的，側(cè)鏈則通過(guò)硅原子與其他各種有機(jī)基團(tuán)相連。因此，其結(jié)構(gòu)中既含有“有機(jī)基團(tuán)”，又含有“無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)”，這種特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使它集有機(jī)物的特性與無(wú)機(jī)物的功能于一身。與熱縮套管材料相比，產(chǎn)品的最突出性能有以下幾種。

3.1 耐溫特性

產(chǎn)品是以硅-氧（Si-O）鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的，C-C鍵的鍵能為82.6千卡/克分子，Si-O鍵的鍵能在有機(jī)硅中為121千卡/克分子，所以產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高，高溫下（或輻射照射）分子的化學(xué)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(gè)很寬的溫度范圍內(nèi)使用。無(wú)論是化學(xué)性能還是物理機(jī)械性能，隨溫度的變化都很小。

3.2 耐候性

產(chǎn)品的主鏈為-Si-O-，無(wú)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(wěn)定性以及耐輻照和耐候能力，硅橡膠材料在自然環(huán)境下的使用壽命可達(dá)幾十年。

3.3 電氣絕緣性能

產(chǎn)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(shù)和表面電阻系數(shù)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(wěn)定的電絕緣材料，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、電子、電氣工業(yè)上。硅橡膠絕緣涂料除了具有優(yōu)良的耐熱性外，還具有優(yōu)異的拒水性，這是電氣設(shè)備在濕態(tài)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(duì)變電站母線(xiàn)進(jìn)行絕緣處理時(shí)，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(dāng)對(duì)變電站的母線(xiàn)采用硅橡膠材料進(jìn)行絕緣處理時(shí)，可有效提高母線(xiàn)線(xiàn)路的絕緣可靠性，降低變電站母線(xiàn)發(fā)生故障的概率，減少電網(wǎng)斷電帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

與此同時(shí)，由于硅橡膠材料具有良好的耐候特性，當(dāng)變電站采用硅橡膠絕緣材料處理的母線(xiàn)時(shí)，其母線(xiàn)抗老化能力大大提高，顯著延長(zhǎng)變電站母線(xiàn)的使用壽命，對(duì)變電站帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。

此外，采用熱縮套管對(duì)變電站母線(xiàn)進(jìn)行絕緣處理時(shí)，需要整體拆卸母排，施工復(fù)雜，且施工量大；采用硅橡膠材料時(shí)，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(jīng)濟(jì)價(jià)值。

5 結(jié)論

（1）當(dāng)對(duì)變電站的母線(xiàn)采用硅橡膠材料進(jìn)行絕緣處理時(shí)，可有效提高母線(xiàn)線(xiàn)路的絕緣可靠性，降低變電站母線(xiàn)發(fā)生故障的概率，減少電網(wǎng)斷電帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

（2）由于硅橡膠材料具有良好的耐候特性，母線(xiàn)抗老化能力大大提高，顯著延長(zhǎng)變電站母線(xiàn)的使用壽命，對(duì)變電站帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）采用硅橡膠材料時(shí)，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(jīng)濟(jì)價(jià)值。

因此，建議在變電站母線(xiàn)絕緣中采用硅橡膠絕緣材料進(jìn)行絕緣防護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張萬(wàn)喜.高分子形狀記憶材料的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，1993（2）：45-50.

[2] 楊永成.熱收縮管制造的技術(shù)進(jìn)展[J].特種橡膠制品，1990（1）：38-43.

[3] 趙成剛.熱收縮管制造技術(shù)[J].塑料科技，1992（5）：14-19.

[4] 關(guān)志成.硅橡膠材料在電力設(shè)備外絕緣上的應(yīng)用[J].環(huán)境技術(shù)，1994（4）：28-31.

[5] 許莉，騰雅娣，華遠(yuǎn)達(dá)，等.硅橡膠的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].特種橡膠制品，2007（1）：55-60.

[6] 趙敏.電纜及其制造方法[J].橡膠工業(yè)，2009（9）：574-574.