- 頭條去粉化對硅橡膠復合絕緣子性能有何影響？重大學者發表研究成果2022-08-27 作者：張志勁、梁田 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室（重慶大學）的研究人員張志勁、梁田、向纓竹、蔣興良，在2022年第8期《電工技術學報》上撰文，對在三種不同環境條件下老化10年以上的復合絕緣子傘裙粉化現象進行研究，分別測試了去除粉化層前后的憎水性、粗糙度、介電性能、微觀形貌以及表面化學成分，分析去除粉化帶來的性能變化。
復合絕緣子因其良好的憎水性及憎水遷移性而具有優異的耐污閃性能，從而在我國電網中得到了大規模的應用。我國電力系統用復合絕緣子傘裙的主要材料為高溫硫化硅橡膠。有機材料的分子中各元素通過共價鍵結合，相對于離子鍵，共價鍵的鍵合力較弱，因此其在外部能量的作用下容易發生斷裂，表現在材料的性能上，即硅橡膠傘裙會發生氧化分解、變硬變脆、憎水性下降、粉化等現象。
復合絕緣子在運行中發生粉化是很常見的現象，甚至不帶電的情況下也會發生。粉化層在絕緣子傘裙上分布厚度不均勻，不同環境下粉化層的形態也有差異，例如，潮濕地區的絕緣子通常會很快聚積混合型污穢粘結在表面（樣品B），這樣的污穢能夠一定程度抵抗表面粉化層的產生；而干燥情況下粉化層粘結力不強，容易在傘裙表面移動或滑落。
圖1 樣品粉化情況
根據以往的研究，評估復合材料老化程度時常以其憎水性、外部形貌、化學結構、機械性能或電性能為指標，粉化對于常用評估指標的影響、甚至是成為評估指標的可能性是值得研究的。
就目前的研究來看，關于粉化對硅橡膠各項性能的影響趨勢尚未有全面而系統的研究，粉化是否會對電力系統的安全穩定運行造成直接影響尚無定論，在實際運行中發現復合絕緣子粉化是否需要立即清除也沒有指導意見。
另外，即使要進行去粉化處理，其方式也應根據不同絕緣子粉化層的特點進行選擇，一般來說有刮除、擦除、打磨等方式，選擇的方法不同將影響去粉化的效率和成效。因此，研究復合絕緣子粉化現象意義重大。
輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室（重慶大學）的研究人員張志勁、梁田、向纓竹、蔣興良，在2022年第8期《電工技術學報》上撰文，對在三種不同環境條件下老化10年以上的復合絕緣子傘裙粉化現象進行研究，分別測試了去除粉化層前后的憎水性、粗糙度、介電性能、微觀形貌以及表面化學成分，分析去除粉化帶來的性能變化。
他們的研究發現，去粉化后硅橡膠表面粗糙度會大幅下降，結構趨于平整，化學構成也能恢復到與材料內部更接近的狀態，但這對提高表面憎水性能并無益處，且在某些情況下會造成介電性能小幅下降。硅橡膠復合絕緣子之所以受到廣泛運用，主要歸功于其良好的憎水性和特殊的憎水恢復性，考慮到去粉化的工作難度和經濟性，對實際運行的絕緣子是否應進行去粉化處理仍有待進一步研究。
科研人員在對樣品進行去粉化前后各項性能參數的對比測試后，得到以下主要結論：
1）粉化對復合絕緣子表面憎水性的影響趨勢不統一，對于表面已經粉化嚴重的復合絕緣子，去除粉化層后其憎水性并不會得到提升。
2）粉化會導致復合絕緣子表面粗糙度大幅上升，微觀形貌也會發生破壞，去除粉化層后材料本身暴露出物理缺陷，但材料本體缺陷對粗糙度的影響遠小于粉化物對粗糙度的影響。
3）元素分析以及分子基團測試表明，復合絕緣子表面的粉化物主要是硅橡膠主鏈降解而生成的小分子以及材料內部析出的填料，若將粉化層去除則可將表面恢復到接近樣品內部的狀態。
4）粉化對材料的介電性能有影響，去粉化后介電性能會小幅下降，但介電損耗的變化受到更深層填充材料及硅橡膠本體的影響。
因此，是否需要對已經粉化的復合絕緣子進行去粉化處理以及采用何種方式進行操作，需要根據粉化發生的環境及粉化特征進行分析?？傮w而言，去粉化對于材料各項性能的影響趨勢并不是一致的。
本文編自2022年第8期《電工技術學報》，論文標題為“去粉化對硅橡膠復合絕緣子性能的影響”。第一作者為張志勁，1976年生，教授，博士生導師，研究方向為高電壓與絕緣技術、輸電線路覆冰及防護。通訊作者為梁田，1993年生，博士研究生，研究方向為高電壓與絕緣技術。本課題得到了國家自然科學基金資助項目的支持。
