根据复合绝缘子的主要成分、生产用的原材料，从运行中电气和环境应力影响及制造原因分析复合绝缘子在挂网运行过程中憎水性下降和憎水性迁移性丧失的原因，通过大量的抽检数据，探讨复合绝缘子憎水性丧失的防范措施。

近年来随着复合绝缘子的大面积推广应用，复合绝缘子在全国各地的普及率也越来越高，但由于部分生产厂家制造原因及运行环境的变化，因复合绝缘子的憎水性丧失引起线路跳闸也时有发生。

本文就是针对两起因复合绝缘子憎水性丧失导致线路跳闸，从运行中电气和环境应力影响及制造原因分析复合绝缘子在挂网运行过程中憎水性和憎水性迁移性丧失的原因，通过大量的抽检数据，探讨复合绝缘子憎水性丧失的防范措施。

1 两起因复合绝缘子闪络造成线路跳闸的情况简介

1.1 220kV尊房线：于2007年01月19日07时38分B相故障跳闸，220kV尊房I距离I段保护动作，重合成功。

经地面巡视和带电登杆检查发现：尊房线＃77杆B相复合绝缘子表面有放电痕迹、两端较为明显，两端均压环都有放电烧伤痕迹。后对该相绝缘子进行带电更换，做外观检查和憎水性试验，发现其憎水性完全性丧失，随即送往省电力试验研究院进一步做憎水性试验和水珠静态接触角测试，其结果都证明该绝缘子憎水性完全丧失。该复合绝缘子为1999年10月生产，12月安装挂网运行。

根据现场调查220kV尊房线77#杆周边5公里内无工业污染源、无主要河流及大型水库、池塘，70#-80#沿线为耕地，线路下方无树木、无大型公路，杆塔周围没有发现鸟粪，绝缘子表面没有发现堆积型积垢或漂浮异物，线路跳闸时77#杆周边没有出现大雾,当时空气湿度仅为65-70%。

1.2 220kV计宛线：于2007年03月13日06时32分A相故障跳闸，220kV计宛线双高频保护动作，重合成功。

经地面巡视和带电登杆检查发现：计宛线＃99杆A相复合绝缘子表面有放电痕迹、两端均压环都有明显放电烧伤痕迹。后对该相绝缘子进行带电更换，做外观检查和憎水性试验，发现其憎水性完全丧失。其迎风面积污较少，其背风面有一定积污，造成绝缘子背风侧发生闪络。该复合绝缘子为1996年10月生产，1997年9月挂网运行。

根据现场调查220kV计宛线99#杆周边5公里内无污染源，附近有小型水库，该区域地段为山地，线路下方无树木，线路跳闸时99#杆周边有小雾。

2 部分线路复合绝缘子憎水性抽测情况

合成绝缘子盐密、灰密抽测记录表

3 复合绝缘子憎水性丧失的原因分析

3.1 复合绝缘子的主要成分

聚硅氧烷（Polysiloxane），这种高摩尔质量的线性聚硅氧烷是以Si-O键为主链的有规则重复排列的长键有机基聚合物。硅橡胶硫化后可分为三种使用方式：

⑴RTV SIR 室温硫化硅橡胶⑵LTV SIR 低温硫化硅橡胶⑶HTV SIR 高温硫化硅橡胶

通常使用的混练胶中的硅橡胶是采用高温硫化的，即通过高温造成有机过氧化物分解由自由基理交联而赋予橡胶弹性或使它的弹性扩展到更宽温度范围的工艺过程。硫化可使橡胶的线性大分子通过化学交联而形成了网状结构的弹性体。

未硫化混练前使用的主要成份硅生胶是甲基乙烯基聚硅氧烷，复合绝缘子生产商一般选用110-2型甲基乙烯基聚硅氧烷，它的主要技术指标：

相对分子含量： A类45-59×104；B类60-70×104乙烯基含量：≤0.13-0.18％挥发分： ≤3.0

3.2 复合绝缘子生产的主要原料

甲基乙烯基硅橡胶（110-2型）补强剂 （2＃气相法白碳黑 SiO2微粉）着色剂（氧化铁红或色素碳黑）化学助剂（二苯基硅二醇或羟基二甲基硅油）硫化剂（DBPMHL 硫化剂双25或DCP 过氧化异丙苯）耐起痕蚀损添加剂(ATH三水合氧化铝即氢氧化铝)

3.3 复合绝缘子的憎水性和憎水迁移性

复合绝缘子最重要的特性是憎水性和憎水迁移性，在硅胶中聚硅氧烷分子呈现较弱的极性，造成表面能低，它含有大量的具有低表面能的小分子非极性羟基团（如甲基）和游离态的有机硅低聚物。

羟基团排列在硅氧主链外侧。使整个聚硅氧烷分子呈非极性，由于硅橡胶表面能低，水在表面会形成相互分离的水珠或水滴状态，因此它具有很好的憎水性；由于游离态的低聚物具备向表面扩散的特性，使吸附在复合绝缘子表面的污秽层也具有憎水性，因此它还具备了憎水迁移性。

正是由于复合绝缘子的憎水性和憎水迁移性，特别是憎水迁移性，它使污层诶覆盖在聚硅氧烷之下，污秽层中较少的部分盐被溶解，使绝缘子表面盐密降低，呈现了优良的耐污性能。

3.4 憎水性和憎水迁移性丧失的原因

3.4.1复合绝缘子在运行中由于电气和环境应力分析

在电气和环境应力的联合作用下，表面的干带电弧可引起材料的蚀损或起痕、水分、电蚀、环境因素的化学污染都能造成硅橡胶材料的电气破坏。运行中的复合绝缘子的憎水性丧失主要是电老化和制造缺陷造成的，具体分析如下：

（1）风吹过复合绝缘子串形成涡流，较重的粉尘和其他污秽物飘落在绝缘子表面，在紫外线和机械力的联合作用下造成表面轻微腐蚀，表面粗糙度增加，形成隐形细小的龟裂，表面上附着了污秽层。

（2）不断扩散的低分子聚合物迁移伞套表面并植入污秽层内，使污秽物表面覆盖着很薄硅氧分子聚合物，表面维持了憎水性。

（3）在恶劣天气中，如大雾、露、高湿度天气、小雨可使绝缘子表面形成小水滴，但在表面蚀损严重的地方，小水珠与粉尘的湿沉降相结合形成污水滴，穿过薄硅氧分子聚合物层形成导电层，促使泄漏电流由电容性演变成电阻性。

（4）由于污秽层的不均匀分布和湿润使绝缘子表面产生局部多点高压部位，从而发生点状放电。

（5）放电消耗了小水滴周边的聚合物薄层，损坏了硅橡胶的憎水性。

（6）表面憎水性的破坏造成水珠连成水膜。形成连续的导电层，使泄漏电流进一步增大了。

（7）泄漏电流产生的热形成表面局部干燥区，其表面为高电阻率的导电表面与含水珠的憎水性表面，因此电压分布部均匀。

（8）不同干燥区形成了不均匀的电压分布，因此会产生电弧放电，使表面进一步丧失憎水性，干燥区将进一步延伸，放电和局部电弧使绝缘子表面严重蚀损，造成伞裙表面老化。

（9）在绝缘子较长的无放电的干燥期内，硅橡胶将恢复其憎水性，自恢复时间一般需要6－8小时。

（10）如果绝缘子表面进一步放电，加速了硅橡胶老化，将产生局部高温，严重时的发热温度在260-400℃之间，而硅橡胶材料耐受的最高温度仅为300-400℃，因此经常放电的绝缘子表面会发生白粉状的物质，这是高温下的的新化学反应，周而复始放电最终造成绝缘子表面的永久性劣化，憎水性永久性丧失，导致复合绝缘子丧失优良的耐污功能。

3.4.2复合绝缘子制造原因造成老化加速引发的憎水性丧失

复合绝缘子制造过程中控制污闪主要是憎水性能和耐起痕蚀损性能。憎水性和憎水自恢复性是防污闪的第一关，憎水性好，就会使污层电阻高，泄漏电流小，污闪电压得以提高。憎水性丧失和暂时性丧失后，伞裙外套应能耐受干带电弧不起痕、不蚀损，这是防污闪的第二关。护套伞裙形状和设计尺寸会影响憎水性能和泄漏电流的大小，外形形状尺寸设计的科学合理是防污闪的第三关。

3.4.3制造中主要质量控制和改进的关键点

（1）聚硅氧烷生胶的重量即基础聚合物重量比例达不到整个混练胶重量的50％，甚至达不到40％，这样制造的复合绝缘子的使用寿命较短，憎水性丧失后很难自行恢复。

（2）填充的ATH（氢氧化铝微粉）含量应控制在40％-50％之间，ATH作为阻燃剂，也作为抗蚀损起痕的添加剂，不宜过量增加。

（3）填充的补强剂中应使用气相法白碳黑，它的分子式为SiO2,又称为无水二氧化硅，它高温不分解，电绝缘性能高，有吸湿性，不燃烧，对其他化学药品稳定，由于气相法白碳黑的碳黑粒径细表面积大，效果好，因此是硅橡胶最常用的补强剂。而沉淀法白碳黑造价低廉，补强硅橡胶的机械强度稍低，受潮后介电性能较差，优点是耐热老化性能较好，为确保憎水性应主要选用气相法白碳黑作为补强剂。

（4）应填充其它辅助材料时应确保原材料技术性能指标，生产商应自觉杜绝购买廉价材料区降低生产成本，给生产的复合绝缘子留下了潜在的质量隐患。

（5）优化硅橡胶外护套的伞裙结构和电气设计，电力行业标准DL/T864-2004《标称电压高于1000V交流架空线路用复合绝缘子使用导则》对伞裙做了明确推荐：伞间最小距离（C），对于大小伞裙的C值不应小于70mm；对于等经伞的C值应不小于40mm。爬电系数(C.F),对于b、c(ⅠⅡ)级污秽等级，推荐的(C.F)应不大于3.2；对于d、e(Ⅲ、Ⅳ)级污秽等级，推荐的(C.F)应不大于3.5。

（6）复合绝缘子设计改进方面

4 针对复合绝缘子憎水性丧失的防范措施

4.1 进一步加大复合绝缘子的抽检力度，尤其是对挂网运行5年以上的、多次出现因憎水性下降引起线路跳闸的同类复合绝缘子进行抽检。首先组织带电作业人员对发生过复合绝缘子事故地点半径5Km内的杆塔进行采样，按绝缘子安装相位轮回抽检，采取登杆作业进行现场观察，带电进行憎水性监测，对部分特别污脏又临近水源的复合绝缘子采取带电作业方式进行更换，进行憎水性监测。通过大量的抽测数据找出复合绝缘子在不同污秽等级下的最佳使用寿命。

4.2 建立建全复合绝缘子档案，对不同批次、不同生产厂家的复合绝缘子制定测试计划进行跟踪监测，并将检测结果记入档案。

4.3 研究改善绝缘子的伞裙结构的方案，设计增大泄漏爬距的特种类型的复合绝缘子。对新安装的直线复合绝缘子建议选用在横担侧、中部、导线端加大伞裙半径的复合绝缘子，以减少复合绝缘子硅橡胶表面大量集污结垢造成憎水性暂时性丧失或永久性丧失而引发事故。

4.4 建议对99年及以前特别是97年前生产的复合绝缘子（重点是楔型端部的复合绝缘子）逐步进行更新。

4.5 建议省电力公司由生产技术部牵头、省电力试验研究院组织、供电公司参加的科研项目，主要针对输电线路已安装的复合绝缘子，按照不同生产年限、不同生产商制造的复合绝缘子分别进行抽查，主要针对复合绝缘子成份中的聚硅氧烷生胶含量百分比、添加剂含量百分比、聚硅氧烷单位分子量展开复合绝缘子制造成份分析，科学评估河南电网挂网运行的复合绝缘子实际质量。

4.6 主动到生产商厂家抽检制造复合绝缘子聚硅氧烷高分子单位数量和聚硅氧烷生胶含量，科学分析评估，根据运行工况，制定复合绝缘子更新计划，督促复合绝缘子生产厂进一步提高生产质量。

（摘编自《电气技术》，原文标题为“复合绝缘子憎水性丧失的研究”，作者为张逸群、赵志疆等。）