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硅橡胶绝缘子的性能

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所属类别:技术文章    发布时间:2014-08-19     浏览次数:861次
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1、  憎水性

硅橡胶体系不显极性,当极性的水滴和雾珠落在硅橡胶表面时,材料表面对水具有诱导力和色散力,使其散落在表面不至滚落。因为液体内部水分子比外部空气对表层水分子吸引力大得多,使绝大部分雾珠和雨滴都以球状存在,如果雾珠和雨滴不断增大, 将在硅橡胶斜面下滑力作用下滚落,使材料表现憎水性。

2、  憎水迁移性

在高压线路中使用的瓷绝缘子和玻璃绝缘子都不具有憎水性,当污秽物落在绝缘子表面,在潮湿条件下这些绝缘子表面极易发生导电而引发事故。大部分有机绝缘子虽然有较好的憎水性,但在表面染污后,一旦表面湿润就会丧失憎水性。硅橡胶不仅具有憎水性,更重要的是它还具有憎水迁移性,在染污情况下,能将憎水性迁移给表面的污秽物,使绝缘子表面仍能保持良好的憎水性,更能适应在高压和污染环境中使用。

硅橡胶具有憎水迁移性,主要是由于存在活动性较大的基团、链段以及小分子,这些活动性较大的基团和分子可以向表面迁移。硅橡胶聚合物链经过硫化后,端基和未交联链段以及小分子仍然存在,它们的活动性较大,表面染污后,这些活动性较大的基团和分子易受到污秽物的吸引,随着两者距离的缩短,两者间吸引力迅速增大,污秽物被这些活动性较大的成分浸润和包裹,污秽物增多时,可使与末端和链段相连的部分也会发生拉伸和变形, 同时也会吸引更多的小分子向表面迁移,使表面的污秽物仍能被浸润,保持憎水性。

3、  憎水恢复性

硅橡胶绝缘子不仅具有憎水迁移性, 而且在憎水性丧失一段时间后还能恢复其憎水性, 从而可更好地满足在高压线路中的应用。硅橡胶憎水恢复性主要是由于极性基团的缩合, 极性分子和小分子的迁移等造成的。硅橡胶在热、辐射、等离子处理后表面会产生羟基、羧基等极性基团,使表面憎水性丧失。极性基团的产生使硅橡胶的表面能增加,在没有强烈外界因素作用下,表面能有自动下降的趋势;同时有机硅聚物自由体积大,链和基团的活动性较大,使得表面的极性基团之间可发生缩合,极性基团可重新取向,带极性基团的分子也可向内部迁移,从而使材料的憎水性得到恢复。

表面极性基团的生成和亲水性污秽物落在材料表面,材料表面形成亲水性表面, 使表面憎水性丧失,由于硅橡胶中链段和端基的活动能力大,可包裹污秽物和极性基团,使材料的憎水性得以恢复。小分子迁移在憎水性的恢复中起到了重要作用,这些小分子化合物由于运动能力较大,能够以薄层覆盖污秽层和极性基团,这一作用比极性基团的重新取向更为重要,如此才使硅橡胶的憎水性经长久运行仍没有明显丧失。

4、  电性能

有机硅聚合物链中没有导电结构,且聚合物分子中没有导电的离子存在,所以聚合物是良好的绝缘体,体积电阻率很大;其次硅橡胶中加入白炭黑和氢氧化铝, 导电性都不大, 且由于聚合物憎水迁移性,颗粒基本都被包裹在分子内部,很难和外界的水接触,无法形成离子;硅橡胶分子中的碳原子数比有机聚合物少,即便燃烧也是生成绝缘的二氧化硅附在表面,所以其电绝缘性和抗电弧性优异,经过这些年的实践,硅橡胶已经广泛用在高压和超高压电路中。但绝缘子在低温时表面的绝缘性显著降低,水珠落在表面后停留的时间大大延长,使表面大量结冰,绝缘子在覆冰条件下,即使轻微的污秽,绝缘子的电气强度也会急剧下降,因此在覆冰条件下,绝缘子的电气特性将发生显著变化,严重影响其外绝缘电气性能,特别是在严重覆冰和积雪时,绝缘子的闪络电压将显著下降,极易发生闪络事故。

5、  耐污闪性能

污闪一般要经过4个阶段:污秽的积累;污秽的湿润;出现干区和局部电弧;局部电弧发展至闪络。有机硅绝缘子和瓷绝缘子表面电弧的变化都随电流的变化而呈现周期性变化, 但两者表面的染污放电现象明显不同,有机硅表面的电弧变化有明显熄灭重燃现象,瓷表面在通过电流为零时电弧减弱,但没有熄灭,主弧道仍维持有较强的等离子体通路。所以在耐污闪方面,硅橡胶比瓷绝缘子更耐污闪。硅橡胶耐污闪性能是由其憎水和憎水迁移性决定的,因为当水珠或水雾凝结在染污的表面时,硅橡胶表面形成的是不连续的水珠,而在瓷绝缘子表面形成连续的水膜,因而更易发生闪络和跳闸事故。

6、耐漏电起痕性和抗蚀损性能

高压线路中,绝缘子不仅要有优异的憎水性,还要具有良好的耐漏电起痕性和抗蚀损性能, 以保证高压线路的长期稳定运行。漏电痕迹是污秽物产生的电导电流和火花放电引起碳化物的堆积和蔓延造成的。以氢氧化铝为填料,硅橡胶的耐电痕化和抗蚀损性能较高。因为氢氧化铝在放电产生的高温下会分解,也会和游离碳反应。氢氧化铝分解生成氧化铝和水蒸气,反应吸热量为2.09 kJ/mol,大大降低了材料表面的温度,同时水在高温下形成强烈的水蒸汽气流,可冲刷掉试样表面沉积的碳粒,减弱电痕的发展;氢氧化铝与游离碳反应,使之转化为挥发性碳(COCO2),可减弱电痕的发展。此外氢氧化铝和反应产生的氧化铝导热性能较好,能有效传导放电产生的能量,限制热氧化和热降解的产生,降低硅橡胶的分解和碳粒的形成速度。

氢氧化铝径粒越小,在材料内部及表面的分布就越均匀,受热分解速度越快,可有效抑制碳化通道的形成,提高耐漏电起痕能力。但就硅橡胶而言,长期保持优良的憎水性能最为重要, 一味追求硅橡胶的耐漏电起痕及电蚀损性能会降低其憎水性能,因为氢氧化铝含大量羟基,氢氧化铝含量过多,使硅橡胶表面具有亲水性,一旦表面有水分存在,就会形成连续水膜,导致闪络事故,且氢氧化铝含量太多也影响小分子的迁移性。

本文关键词:绝缘子,污闪,污秽