輸電線路用硅橡膠復合絕緣子的應用分析

余旭偉 李曉波 張鋼

摘要：近年來，經(jīng)濟的快速增長，帶動了科技的迅猛發(fā)展。在此背景，各種先進技術及高新設備不斷涌出，被廣泛應用各個行業(yè)，極大的促進了社會生產(chǎn)力的提高。其中，就以硅橡膠復合絕緣子在輸電線路中的應用來說，不僅能使產(chǎn)品絕緣表面污閃引起的線路跳閘事故得以有效避免，還能使線路運行的安全得以充分保障，從而進一步提升了電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。鑒于此，本文將對硅橡膠復合絕緣子在輸電線路中的應用作以探析，以供同行業(yè)者交流和借鑒。

關鍵詞：輸電線路;硅橡膠復合絕緣子;應用

引言：硅橡膠復合絕緣子，又稱為合成絕緣子，其主要由硅橡膠傘裙、金具、玻璃纖維、環(huán)氧樹脂引拔棒這三部分組成。乙丙橡膠、環(huán)氧樹脂、室溫硅橡膠等是早期合成絕緣子的主要材質(zhì)，一直到70年代，德國首次提出了高溫硫化硅合成絕緣子，并在實踐中得以應用。相比于傳統(tǒng)的玻璃、瓷絕緣子，復合絕緣子的優(yōu)點較為突出，包括有強度高、重量輕、耐污閃能力強等。針對復合絕緣子材料，我國主要用于輸變電設備中污閃事故的防治。特別這些年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，復合絕緣子愈發(fā)受到電力系統(tǒng)的重視，發(fā)展速度加快，成為我國科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力最為迅速的一項成果。基于此，本文就硅橡膠復合絕緣子在輸電線路中的應用進行研究，顯得意義十足。

1硅橡膠復合絕緣子的選型

1.1復合絕緣子結構表面形狀選擇

傘裙和護套構成了復合絕緣子外絕緣結構。先來說復合絕緣子護套，其主要作用在于防止自然環(huán)境中的各種因素對芯棒造成損害。或者說，可以將其理解為對芯棒予以保護的一種防護結構。再來說復合絕緣子傘裙，是為了使產(chǎn)品的爬電距離得以增加，以便產(chǎn)品能夠安全穩(wěn)定的運行在自然環(huán)境下。傘裙，顧名思義，是一種傘狀結構。傘裙上、傘裙邊緣表面、傘裙下表面都屬于傘裙結構表面。傘裙上表面形狀是根據(jù)污穢物在其表面堆積最少和自清掃能力最好的情況下，將一定的傾角的表面結構確定下來的[1]。傘裙下表面形狀，在對減輕傘裙下表面結構效應及減少污穢物粘附等原因予以充分考慮的前提下，最終確定為平面結構。傘裙，因考慮到戶外下雨的原因，所以應設計成無滴水沿結構。復合絕緣子絕緣結構是根據(jù)產(chǎn)品使用地區(qū)的污穢等級所規(guī)定的爬電距離要求，由若干傘裙在產(chǎn)品護套上均勻分布而構成的。因此，傘裙上、下表面與傘裙間護套構成的單元爬電長度則為復合絕緣子的爬電距離。

1.2機械強度的選擇

高強度、高比強度是合成絕緣子最突出的特點。據(jù)相關試驗，可知其拉伸強度可達7000MPa/cm2，比強度相當于優(yōu)質(zhì)碳素鋼的5倍。有的地區(qū)、部門明確要求，使用的合成絕緣子，在機械強度上應高出傳統(tǒng)玻璃、瓷絕緣子一級。比方說，使用的瓷絕緣子具有160KN的機械強度，則合成絕緣子的機械強度應為210KN。因此，在合成絕緣子的選用上，可按照詞絕緣子的方法來進行，且機械負荷值無需提高[2]。合成絕緣子在抗彎性能、微風振動性能以及耐舞動性能上較為突出，將其在耐張塔中應用，可承受較強的彎矩。

2硅橡膠復合絕緣子在冶金污穢區(qū)應用問題分析

2.1 復合絕緣子污穢表面的憎水性狀態(tài)

復合絕緣子在冶金污穢地區(qū)應用的過程中，自然環(huán)境下存在的漂浮污穢物以及工業(yè)排放物很容易對其絕緣表面造成污染。隨著產(chǎn)品長時期的運行，復合絕緣子絕緣結構表面難免形成不同形式硅氧烷分子浸潤包裹污穢物的污層，硅氧烷分子必然會存在于污層表面。在硅氧烷分子結構體系中，結構性能穩(wěn)定又不顯極性的甲基都會在分子鏈外側(cè)排列，并以碳硅鍵長進行自由狀態(tài)下的高速旋轉(zhuǎn)，使整個硅氧烷分子中的弱性和極性鍵被屏蔽。這種憎水表面若有凝聚水珠存在于表面之上，這對于處在運行狀態(tài)中的復合絕緣子來說，則由于產(chǎn)品絕緣結構表碾所處不同的形狀位置，會有一定質(zhì)量形狀的水珠在其表面上凝聚。由于受地球引力的影響，水珠的形狀勢必會發(fā)生一定的改變。

2.2 復合絕緣子表面防污性能特點

在冶金污穢環(huán)境下運行一段時間的復合絕緣子，其絕緣結構表面會有硅氧烷分子遷移浸潤包裹污穢物的污層形成，若處在凝露、大霧等自然天氣中，沿整個產(chǎn)品絕緣結構表面開始所凝結水珠的形狀，將按著產(chǎn)品的傘裙數(shù)量以傘裙下表面、護套表面、傘裙上表面的順序相差1-2級的周期性變化。如果凝露或大霧天氣持續(xù)時間較長，則復合絕緣子結構表面所分布的水珠形狀及密度難免會出現(xiàn)一定的變化。產(chǎn)品的每個傘裙上表面的水珠形狀會因自身重力的影響，在污層表面將會有半圓形高電導率“小島”的形成，并隨著時間的推移會進一步擴大。有的可能在表面傾角的影響下，幾滴水珠會連在一起形成局部水帶。水珠在護套表面存積的數(shù)量越來越多，水珠表面張力與自身重力會形成一種合力，除了會積聚成大水珠從表面滾落外，還可能會對滯留污層水珠起著拉長形成高電導率的“長導”。

2.3 硅橡膠的老化

在一般地區(qū)，高溫硅橡膠至少可以使用15年，在國外很多硅橡膠產(chǎn)品的使用時長已經(jīng)超過了20年，且運行狀態(tài)良好。但也會存在一些產(chǎn)品，使用不到3年，便已經(jīng)發(fā)生脆化或者是處于長時間低溫下，再加上受潮，導致其憎水性無法恢復。由此可見，硅橡膠材質(zhì)在配方上還存在一定的不足，需要后續(xù)進行不斷的改進和優(yōu)化，以便其能夠在遷移性和憎水性方面表現(xiàn)得更好一些，即便是受潮后，也能快速恢復，性能并不會受到影響。

3結束語：

總的來說，硅橡膠復合絕緣子在輸電線路中的應用，對于污閃事故的有效防治，電力供應的安全和穩(wěn)定以及電力企業(yè)經(jīng)濟效益的進一步提升來說，具有積極的促進意義。因此，作為電力企業(yè)，應予以充分的重視，并加大硅橡膠復合絕緣子的研發(fā)及應用力度，以便其為電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展作出更多的貢獻。

參考文獻：

[1]孫進，謝詩琪，董翠翠，等. 硅橡膠復合絕緣子老化評估的研究進展[J]. 石油化工，2020，049（002）：202-208.

[2]丁祖善，霍福廣，谷屯，等. 耐張桿塔使用硅橡膠復合絕緣子可行性分析[J]. 電工材料，2018，No.159（06）：15-19.