摘要：硅橡胶复合材料具有重量轻、优异的防污闪性能和防爆性能等优点，目前，硅橡胶复合材料在系统内的绝缘子、互感器套管、断路器套管、穿墙套管等设备上得到广泛的应用。硅橡胶复合套管取代瓷套管，既提高了套管表面的耐污等级，又克服了瓷套管易碎、开裂和爆炸的隐患。硅橡胶复合套管一般由玻璃纤维增强树脂套筒和硅橡胶伞裙护套组成，玻璃纤维增强树脂套筒作为内绝缘的同时，还起机械支承作用，硅橡胶伞裙护套一方面作为良好的外绝缘，另一方面保护树脂套筒免受恶劣的大气环境侵袭的功能。
关键词：硅橡胶复合套管；裙修复技术
我国输变电设备使用硅橡胶复合材料设备已有十几年的运行经验，通过实践证明，硅橡胶复合绝缘材料的机械特性、电气性能和稳定特性等均能满足运行要求。但是，我们同时也看到，部分硅橡胶复合套管在运行一定年限后会出现硅橡胶伞裙表面憎水性减弱，伞套脆化、硬化、粉化、开裂等劣化现象。这是因为，在环境因素单独作用下，有机材料的性能会因各种物理化学变化而劣化，而电场、机械负荷与环境因素的共同作用则会进一步加剧劣化。有文献研究表明，污秽与湿润共存条件导致的电晕放电、表面放电以及紫外、酸雨等侵蚀是影响硅橡胶复合材料劣化的主要因素，其中表面放电的影响最为显著。
1.硅橡胶复合套管劣化原因技术分析
1.1硅橡胶伞裙材料分析
目前电网上采用的复合设备、复合套管及涂料主要成分是硅橡胶。这些制品主要是采用高温硫化硅橡胶经过加热加压硫化压制而成，因此，高温硫化硅橡胶是目前高压复合设备、复合套管应用比较广泛的伞裙护套材料。硅橡胶伞裙护套在复合套管的外面主要起承受高电场及保护玻璃钢套管的作用。
硅橡胶伞裙常年暴露在大气环境下，除长期承受强电场作用外，还经常受日晒、雨淋、风沙、高温和严寒等恶劣气候条件的影响，这对添加多种填充剂的合成设备来说，必然涉及外绝缘老化问题。
虽然硅橡胶具有优异的耐光辐射、耐高低温、耐臭氧和耐霉菌等抗老化性能，但由于硅橡胶中硅氧烷分子结构质量的差异，外绝缘中各种填充剂颗粒表面性能作用程度不同，都将降低硅橡胶耐老化性能。
强电场作用下的局部放电、冷热聚变、酸雨导致的受潮水解和紫外线等高能射线辐射的长期作用，是导致合成设备老化的主要原因，设备的机电性能会因老化而减退。
1.2局部放电引起硅橡胶材料劣化损伤的机理
（１）局部放电产生的带电粒子撞击硅橡胶表面，使有机硅橡胶分子的主链断裂，发生解聚或部分变成低分子。
（２）局部放电使设备表面局部温度上升，放电区域内的高温能使硅橡胶材料发生化学分解。
1.3硅橡胶伞裙劣化的修护
硅橡胶伞裙的劣化和硅橡胶的配方、填料、运行时间、环境等有关。因此，选择正确的材料及生产工艺是可以解决硅橡胶伞裙劣化的问题。
事实上，硅橡胶伞裙的有些变化并不妨碍采用复合套管的继续使用，如褪色等。其他一些劣化现象在较长时间内也不会对复合套管的安全运行造成威胁，如硅橡胶伞裙表面轻微粉化、变硬等。
但是，如果复合套管设备所承担功能发生不可逆的变化，如外硅橡胶伞裙的劣化导致伞群护套对玻璃钢套管的保护作用丧失、导致其电气机械性能严重下降，那么该复合套管可能就需要更换。
因此，硅橡胶伞裙的老化不完全等同于复合套管的老化。当硅橡胶伞裙出现表面憎水性减弱或完全丧失，伞套脆化、硬化、粉化、开裂等劣化现象时，采用必要的措施，恢复硅橡胶伞裙的表面性能，可延长设备的使用寿命，保障设备安全可靠的运行。
以下图片为上海MWB互感器有限公司2004年出厂的硅橡胶复合套管的互感器
A、图中套管表面憎水性已完全丧失 B、图中伞裙剥口处看，伞裙表面出现粉化、硅橡胶降解的现象，但中间的硅橡胶仍然完好
从B图中，我们可以看出，硅橡胶复合套管的劣化是从外到里的过程，由于硅橡胶伞裙具有一定的厚度，因此解决劣化表面以及修复伞裙整体的机械性能是修复工作的重点。
2.判断方法
2.1判断是否需要修复
2.1.1眼观
运行中出现较强的刷状放电，需修复。
伞裙表面出现起皮、龟裂等现象，需修复。
伞裙出现破损，需修复。
对伞裙喷水进行憎水性检测，伞裙表面的憎水性及憎水迁移性下降到HC5级或丧失，且不能恢复，需修复。
2.1.2手动：
用手捏伞裙有粉末脱落需修复。
用手捏伞裙会有局部破损需修复。
用手捏伞裙边并弯曲成45度后，伞裙出现多处裂纹需修复。
用手捏伞裙，出现不可恢复性的断裂、破损不可修复。
用手捏伞裙边并弯曲成45度后，伞裙出现不可恢复性的外观、损坏不可修复。
2.2修复方案与修复工艺
修复主要由伞裙表面的处理和新涂层覆盖2个步骤组成
2.2.1伞裙表面的处理
清除松散、已粉化的表面→采用含有低分子聚二甲基硅氧烷的专用表面处理剂进行伞裙表面处理→修补破损的伞边→整形
2.2.2新涂层覆盖
喷涂一遍→整形→喷涂二遍→整形→喷涂三遍→整形需要多次喷涂，要求新涂层厚度应大于1mm。
2.3新硅橡胶涂层的选择
防爆破飞溅涂料是一种由有机硅预聚物、改性有机硅氟橡胶和芳纶特种纤维浆膜复合形成的聚合物互穿网络结构的涂料，其机械性能指标如下：
本修复方案中，采用多种材料和修复工艺进行修复，其中修补胶、表面处理剂、防爆破飞溅涂料为厂家针对本项目而研发的。
其中防爆破飞溅涂料已通过国网公司武汉高压试验研究所的电气性能检测、化学工业合成材料老化质量监督检验中心的5000小时人工加速老化检测、军事科学院的现场爆破机械性能检测。
2.4修复的施工步骤
1．清除套管表面污染物。
2.清除裂化、粉化的硅橡胶层。先对粉化的套管表面进行初步打磨，去除硬化的第一层劣化的硅橡胶层（厚度大约为1mm），施工时，应注意打磨的力度，不得用力过大（轻压打磨、不得压入橡胶层）。
3.去除硬化层后，用吸尘器对设备粉化层进行清洁工作。
4.清洁完成后，采用热电吹风对深槽裂纹进行内部去湿干燥处理。
5.清洁完成后，采用含有低分子的表面专用处理剂对清洁后的套管表面进行表面性能处理，要求表面专用处理剂完全覆盖套管表面，使套管表面上劣化的Si-O重新和新的聚二甲基硅氧烷进行交联，使其恢复原有性能。
6．对于出现大裂纹的劣化硅橡胶伞裙表面，采用防爆破飞溅涂料（修补胶）进行填补修复。
7.如有破损的需用预制的硅橡胶片对缺损、断裂的伞裙粘接进行修补。
8.采用防爆破飞溅涂料（修补胶）对套管表面进行整体修补，施工可采用喷涂或刷涂工艺。
9.对套管表面进行整体修补时，需采用防爆破飞溅涂料（修补胶）进行多次施工，采用喷涂工艺应不低于5道喷涂（喷涂1道厚度为0.2mm），采用刷涂工艺应不低于3道刷涂（刷涂1道厚度为0.4mm）。
10．整体修补后，新覆盖的修补胶涂层厚度应大于1mm。
11.整体修补后，再喷涂或刷涂一遍防爆破飞溅涂料，对套管表面修饰。
12.没有达到工艺要求的，进行重新修复及喷涂工作。
13．重新喷涂工作完成后，由施工负责人进行复查，至施工质量完全符合要求并报设备运行部门进行验收。
结论
修复后，伞裙表面憎水性得到提高，从基本丧失憎水性恢复到HC2及以上的憎水性，润湿状态下的绝缘电阻测试结果表明：互感器外绝缘性能得到恢复。
修复前后，互感器都能通过交接试验标准的工频耐压试验、局部放电试验。说明修复不会对互感器的绝缘造成不利影响。
修复前后，互感器都未能通过零表压耐受试验，但在正常SF6气压（0.35～0.39MPa）下，互感器的内绝缘强度可以满足运行要求。
参考文献
[1]丘善棋.劣化硅橡胶复合套管修复及效果分析[J].内蒙古电力技术.2018
[2]欧庆然.硅橡胶复合套管伞裙修复技术[J].电力安全技术.2012
论文作者:张睿
论文发表刊物:《科技新时代》2019年6期
论文发表时间:2019/8/15
标签：硅橡胶论文; 套管论文; 表面论文; 护套论文; 互感器论文; 性能论文; 设备论文; 《科技新时代》2019年6期论文;