浅析硅橡胶防污闪增爬裙特性及应用
摘要：钢铁企业电网绝缘污闪的原因，是由于变电站及线路处于冶金厂区污秽较严重的生产区域。为此对变配电设备绝缘子采用硅橡胶防污增爬裙，是抑制绝缘污闪发生的有效措施。
关键词：绝缘污闪 抑制措施 硅橡胶
1.概述
电气设备绝缘子的污闪放电机理与绝缘子表面积积污、表面污层湿润、绝缘子本身的耐污闪特性等因素有关。在正常运行状态下，电气设备外绝缘的闪络一般发生绝缘子污秽后受潮时，因在工作电压下，绝缘子的工作条件是有三个偶然因素的作用而决定的，即沿泄漏途径的平均场强EL，污秽密度ρW和受潮强度J。例如线路绝缘子串，平均场强EL=Uφ/L的波动是由于工作电压Uφ在额定值和最大工作值范围内的波动所决定的，这与输电线路的工作状态和绝缘子串在线路上安装的地点有关。而在长时间受潮的污秽绝缘子串上，闪络是发生在受潮开始后的最初10—20min内。在以后的时间内，由于导电杂质被冲刷掉，泄漏电流减小，电流跃变消失了。这就是在雨季，线路外绝缘闪络多发生于初期的原因。目前防污闪所采用的技术措施宜针对以上因素进行，主要为更换大爬距瓷瓶、加装伞裙、喷涂RTV涂料。而硅橡胶防污增爬裙是为了提高绝缘子公称爬电比距而研制的防污闪产品，其采用的有机硅橡胶（Silicone rubbers）是一类以聚硅氧烷为主链的半有机半无机高分子化合物，其自身没有强度，是热塑性物质，单纯的有机硅橡胶正如天然橡胶一样没有实用价值，加入一定量的填充剂补强后，在针对防污闪的技术要求，引入一定量特殊的改性物质，其物理化学性能都大幅提高。
2.憎水性及憎水迁移性的作用机理
从实验现象中可观察到物质憎水性现象，当水滴落到物体表面时，水以小珠的形状附着于物体表面上，小水滴的珠形越圆说明其憎水性越好；反之憎水性差。在表面工程学中，物体的憎水性是用憎水角描述，见图1；硅橡胶的基料是一种特殊的聚硅氧烷高分子化合物，分子链为Si-O-Si结构，取代基或侧链为C-H结构，如图2所示；
聚硅氧烷分子中的甲基（有机基）与主链相连，在Si原子外形成一个倒立正四面体的伞状空间构形。由于H原子是范德华原子半径最小的原子，它们所形成的伞状甲基结构，紧密地排列在一起，形成一道封闭屏障，把水分子拒之“帐”外，表现出其优良的憎水性能。
物质憎水性在表面化学中用物质的表面能或表面张力描述。水的临界表面张力是72.8×10-3N/m，一般有机物的表面张力是33×10-3N/m，而有机硅的表面张力仅为19×10-3N/m，是除以C-F键为特征的氟碳聚合物之外表面张力最小的物质。根据表面化学理论可知，与水的表面张力差值越大的物质憎水性越好。
仅有憎水性的物质还不能做为绝缘子防污闪的材料，还必须具有优良的憎水迁移性。一种高分子聚合物是一类分子结构特点相同，分子量不等的同系物所组成。而不同分子链长的物质，根据分子运动理论，其扩散迁移的能力也不尽相同，短分子链的物质由于个体小而“灵活”，易从物体内部“蒸发”到表面上来，但在有机硅橡胶中，这一部分“活性”分子是极有限的，可自由扩散的分子随时间推移越来越少，并迅速衰减，就不能保持“活性”有机硅分子持续均衡地“蒸发”出来。基料有机硅橡胶的选型对能否持续有机硅分子从内部“蒸发”出来致管重要，这是提供“可迁移物质”的一条有效途径。选择专用的有机硅橡胶，从基料分子结构设计出发，改进有机硅橡胶的化学组成，是为硅橡胶防污增爬裙提供更多的“活性”有机硅分子源，是保证迁移性的关键。
3.硅橡胶防污增爬裙特性
硅橡胶防污增爬裙是用于改善提高35KV—500KV输变电设备外绝缘（支柱绝缘子、油开关、互感器、隔离开关等瓷绝缘）的抗污性能。它是采用特制硅橡胶模压制成伞裙，现场粘贴在瓷裙表面上增加瓷瓶爬距，改善表面特性和结构形状。硅橡胶增爬裙与瓷裙组合形成的绝缘结构，其抗污性能和污闪特性远优于纯瓷绝缘，该种组合绝缘结构污闪电压可提高10%—30%，是输变电设备外绝缘最有效的防污措施。
技术性能特点
憎水，硅橡胶防污增爬裙具有极强的憎水性，由于硅橡胶材料表面能低，水份在表面形成水滴，污层难于润湿，从而改善了组合绝缘介质表面状况，污层不易形成连续的导电层，使瓷绝缘体表面泄露电流甚小，改善污闪特性。
自洁；硅橡胶防污增爬裙起到遮盖作用，可减少瓷瓶积污，而伞裙本身有一定的斜度，表面光滑，并且是软质弹性材料，在风力、雨水作用下的自洁能力强，所以加装伞裙后瓷瓶的积污量、盐密度都有明显降低，起到防污作用。
增加爬距；若在ZS-110/400支柱瓷瓶上加装一个GQB-185/275硅橡胶防污增爬裙，可增加爬距8.2%，加装二个可增加爬距16%，是输变电设备外绝缘增加爬距的有效措施。
弧道曲折；附加的硅橡胶防污增爬裙改善了瓷瓶的形状，延长了电弧通道，试验观测瓷瓶污闪路径为直线，而加装硅橡胶防污增爬裙后，其闪络路线是绕过伞裙呈曲折形状，路径远比直线长，所以污闪电压高。
阻弧效应；绝缘子上下法兰附加硅橡胶防污增爬裙后，能起到屏障作用，能阻止电弧发生和发展。
防污水流、防冰流；硅橡胶防污增爬裙可有效的防止污水及冰流短接瓷裙。
4.硅橡胶防污增爬裙选择与安装
莱钢电网由于受到冶金厂区各种冶金粉尘和腐蚀气体的严重污染，一旦遇到潮湿气候，雷雨季节，就有污闪发生，甚至造成停电事故，给生产带来不同程度的损失。分析造成莱钢电网污闪的主要原因是冶金粉尘造成变配电设备绝缘子的污秽，而抑制的有效措施是提高公称爬电比距λ，其实施的具体方法是采用硅橡胶防污增爬裙。
4.1硅橡胶防污增爬裙选择
硅橡胶防污增爬裙选择的原则是，一是要根据变电站区域及线路通廊所处的周围的环境污染实况，第二是依据变配电设备和线路的电压等级，来确定采用硅橡胶防污增爬裙的型号和组合片数。例如莱钢银山110KV变电站，因其地处冶金厂区，变电站设备区域的环境污染较为严重，为有效抑制污闪应采用硅橡胶防污增爬裙3片组合方式。几年的运行实践表明，其能够完全有效的抑制由于冶金粉尘而引起的绝缘子污闪。
4.2硅橡胶防污增爬裙安装
硅橡胶防污增爬裙产品配套安装用材料有；粘接剂和清洁剂，在产品安装前要对绝缘子进行清洁，并核对伞裙内孔按绝缘子的形状进行二次修剪后。分别在绝缘子瓷裙表面和伞裙上均匀涂上粘接剂，将伞裙敷盖在绝缘子瓷裙上，按压排除界面气隙，在用粘接剂填充沿口，整个硅橡胶防污赠爬裙安装工作完成，待2小时后粘接剂即可基本固化。