合成绝缘子外护套加速老化原因分析

合成绝缘子以其质量轻、便于运输和安装、维护方便、防污能力强等特点，在线路上得到广泛应用，尤其大量应用在处于重污区的线路上。合成绝缘子优良的防污性能，为线路防污闪工作做出了突出贡献，保证了线路的安全运行，但重灰密区(如水泥厂、石子厂附近)合成绝缘子在运行中由于积污严重，污垢在泄露电流作用下被加热，导致绝缘子在局部高温环境中运行多年，造成外护套加速老化，引起外护套损伤。由于合成绝缘子护套被污秽物覆盖，不易察觉，为电网安全运行带来极大隐患。

一、合成绝缘子运行情况

在对河北省南部电网(简称“河北南网”)500kV邯蔺Ⅲ线上运行的合成绝缘子进行红外线温度测试时，发现位于山区扬尘严重的水泥厂、石子厂处的11支合成绝缘子的高压端有过热现象。直升机航巡中发现廉沧线合成绝缘子发热，其中N23V相合成绝缘子温升为41．2 K，经复测其发热温升为72.3K；N102W相合成绝缘子温升为47.8 K，经复测其发热温升为45K，等电位作业人员将污秽物清除后，其发热温升为39 K。摘取N102合成绝缘子后，发现绝缘子迎风侧积污严重，被风侧积污较少，积污严重侧护套已经硬化，清除污垢后发现芯棒表面已经粉化，呈棉絮状。该批次合成绝缘子挂网时间为2000年5月，发现缺陷后摘取时间为2006年3月，运行时间约6年。以上有发热现象的合成绝缘子均位于重粉尘污染源的下风侧，扬尘较为严重，属于重灰密区。该区域内绝缘子及铁塔上覆盖了大量污秽物，但污秽物的盐密相对较小。

二、合成绝缘子的试验分析

1、温升试验

对发热合成绝缘子取样，采用分段方式进行温升试验，为使试验效果明显，提高试验电压，对半支绝缘子加250 kV工频电压5 m in。

a．由于绝缘子在现场迎风面积聚了一层类似水泥的粉尘污秽物，过热点处的污秽物厚1～3m m，测试中发现合成绝缘子迎风面的温升比背风面的温升高3～5 K。

b．用水清除污秽物后，试验发现集灰严重侧绝缘子温升变小，另一侧温升不明显。

2、憎水性试验

用H C法进行憎水性试验，发现在绝缘子积污严重的一侧憎水性完全丧失，并且已形成了上下贯通；另一侧积污相对较轻，憎水性处于H C 4一H C 6级，部分区域处于H C 3级。

三、外护套加速老化的原因分析

由于缺陷绝缘子所处运行环境极为恶劣，上风侧方向均为水泥厂、采石场、石灰J『丁等重污染企业，导致其周围环境粉尘量过高。绝缘子在这种环境中运行多年，在落尘、浸润(湿润)，再落尘、再浸润的循环往复中，迎风面容易形成积污，尤其是高压端，在强电场的作用下，绝缘子对粉尘的吸附能力更强，造成该部分积污严重。由于伞裙上表面外层能够受到降雨的冲洗，因此，伞裙外层积污较少。绝缘子芯棒由于受到伞裙的遮蔽作用，几乎得不到自然清洁，因此，高压端芯棒部分积污较为严重。污垢形成后，由于暴露在空气中，会吸附一定潮气或被雨雪浸润，使其具有一定电导率。高压端芯棒处结垢最厚，电阻相对轻污区处小，绝缘子表面泄露电流在该处存在汇流效应，使得该处存在温升，又由于灰粉污垢导热性较差，是良好的保温物质，使该处散热效果不好，最终导致该处温升达15～40 K。合成绝缘子是高温硫化硅橡胶，在硫化过程中，分子链交联结合，呈空间网状结构，但这种交联是典型的柔性链，其中存在很多未交联的分子链段。

在正常运行中，硅橡胶分子链段在电晕、紫外光线等作用下，逐步发生断链或重新交联的复杂过程，随着时间的推移，硅橡胶会缓慢地发生深度交联，空间网状结构逐步变得致密、坚固，使其呈现出硬度增加、粉化、龟裂等现象，这就是硅橡胶的自然老化过程。而这种交联老化过程的速度与所处温度有关，温度越高，其交联老化速度越快。该实例中，伞径部分就是由于在粉尘污垢的加热与保温作用下，加速了该部分伞套材料自身的交联老化速度，同时面有机硅分子链段与粉尘污垢中含一OH羟基的分子发生交联或硅橡胶大分子链段将污秽包裹，融为一体，这就是为何当把灰粉污垢去除后，伞套表面硅橡胶也被去除，同时呈现出粉化的原因。http://www.gdzhenghang.net