贾志东1 蒋雄伟1 谢恒1 关志成2
1.西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室，710049 西安 2.清华大学电机系高压教研室，100084 北京
实践证明：在绝缘子表面涂覆一层憎水性涂料后能显著提高绝缘子的耐污闪能力，是一项行之有效的防污闪措施。近年来发展的室温硫化硅橡胶涂料以其耐污闪能力强、寿命长、涂覆工艺简单等特点而受到电力系统用户的普遍欢迎，并得到迅速发展［1］。室温硫化硅橡胶涂料具有优异耐污闪能力的主要原因在于它具有憎水性和憎水迁移特性［2，3］。所谓憎水迁移特性是指涂料的表面有污秽后，涂料本身的憎水性可以迁移到污秽层表面，使污秽层表面也有了憎水性。
但从目前推广的室温硫化硅橡胶涂料来看，存在着涂料与瓷件的粘附力不够强的问题，检修设备时，稍不注意就会划破涂层，影响涂料的作用。而且在脏污地区及恶劣气象条件下，可能会产生干带放电现象，涂料的耐电弧烧蚀能力也会影响它的使用效果。因此有必要提高其耐电弧能力。
1 室温硫化硅橡胶涂料机械性能的改善
室温硫化硅橡胶涂料的机械性能包括涂料与瓷件的粘附能力和涂料自身的机械强度两方面。
1.1 涂料与瓷件粘附力的改善
表1为分别选取不同溶剂、不同粘度、有无偶联剂时涂料与瓷件的180°剥离强度试验数据。试验参照标准为HG4-854-76《橡胶与金属剥离强度试验方法》。
试验结果表明：选择丙酮和甲苯两种溶剂可以显著提高涂料与瓷件的粘附力，但丙酮和甲苯均有毒性，一般建议使用溶剂汽油；涂料与瓷件的粘附力随着粘度的提高而增强。但是由于粘度在13 000 mPa*S以上时，涂料不易涂刷，因此建议使用粘度在11 300 mPa*S左右的基胶涂料。
表1 不同粘度、不同溶剂、有无硅烷偶联剂时
室温硫化硅橡胶涂料与瓷件的180剥离强度
Tab.1 Test results of peel strength of RTV coating
at the angle of 180 with different viscosities，
solvents，silane coupling constants respectively
粘度的影响
溶剂的影响
偶联剂的影响
粘度/mPa*S
σ/(N*cm－1)
溶剂
σ/(N*cm－1)
偶联剂
σ/(N*cm－1)
148 000
139.3
甲苯
134.1<
SNB\|1
342.1<
80 000
92.3
丙酮
>116.3<
硼硅酸
>227.7<
11300
67.6
石油醚
47.0<
不加偶联剂
67.6<
≤6 000
42.4
溶剂汽油
67.6
硅烷偶联剂既可与瓷件牢固结合，又可与涂料牢固结合。试验结果表明：使用硅烷偶联剂是提高涂料粘附力的一种行之有效的手段。
1.2 室温硫化硅橡胶涂料自身机械强度的改善
笔者对目前使用较多的室温硫化硅橡胶涂料（以下简称基胶）进行了改性，改性后的标号记为1#和2#。测试改性前后涂料的主要机械性能指标伸长率、断裂强度和不均匀扯离强度列于表2。其中伸长率和断裂强度的测试参照标准GB528-82《硫化胶拉伸性能的测定》进行。不均匀扯离强度没有通用的标准，其试品的夹持如图1所示。
图1 不均匀扯离试品夹持示意图
Fig.1 Diagram of fixing test temple for
non-homoeneous peel strength
表2 室温硫化硅橡胶涂料改性前后的机械强度比较
Tab.2 Test results of mechanical properties of RTV
coating and improved RTV coatings
伸长率
/%
断裂强度
/(N*cm－2)
不均匀扯离强
/(N*cm－1)
基胶
156
49. 6
88. 1
1#
135
85. 7
122
2#
124
108
90. 1
试验结果表明：改性前的基胶机械强度不高，尤其是断裂强度和不均匀扯离强度。通过改性，这两项指标有很大提高。
2 室温硫化硅橡胶涂料的电气性能改善
2. 1 室温硫化硅橡胶涂料的电气参数
由于室温硫化硅橡胶涂料用于户外绝缘，因此其主要电气参数，如表面电阻率ρs、体电阻率ρv、介损tgδ和相对介电系数εr以及击穿场强E都是必不可少的数据。表3列出了涂料改性前后的电气参数。试验结果表明：在基胶基础上改性的配方1#与2#，其性能略有提高。
表3 室温硫化硅橡胶涂料改性前后的电气参数比较
Tab. 3 Test results of electrical properties of
RTV coating and improved RTV coatings
tgδ
εr
ρv
ρs
E
/10－4
/1014
/1014Ω*cm
/1014Ω*cm
/kV*mm－1
基胶
2. 1664
2. 50
0. 128
3. 79
15. 0
1#
4. 4121
3. 29
0. 881
7. 66
14. 8
2#
3. 1736
2. 73
1. 490
1. 61
19. 7
2.2 室温硫化硅橡胶涂料耐电弧烧蚀能力的改善
在脏污地区及恶劣气象条件下，可能会产生干带放电现象。涂料的耐电弧烧蚀能力无疑会影响它的使用效果。本文通过改变室温硫化硅橡胶涂料的配方，提高了其耐电弧烧蚀能力。
三水氧化铝是一种很好的阻燃材料，它在橡胶中用以提高耐漏电起痕及电蚀损性，其作用机理是当电弧烧灼材料表面时，局部材料表面的湿度显著提高。三水氧化铝在加热到220℃左右时会迅速分解出结晶水并吸收大量的热量，从而降低了材料表面的温度。具体反应式为
2Al(OH)3→Al2O3＋3H2O－71. 6kcal
而且分解出的结晶水在Al2O3的催化作用下可与有机材料分解时产生的游离碳发生反应，生成挥发的CO、CO2，阻止了导电的炭化通道的形成。
有关提高硅橡胶的耐电弧烧蚀能力的方法文献［4］已有详尽介绍，由于文献中所提的硅橡胶是高温硫化硅橡胶，其强度要大于室温硫化硅橡胶，但体系是相同的。因此改善室温硫化硅橡胶的耐电弧烧蚀能力的工作应在其强度提高的前提下进行。
本文经过大量的筛选，最终选定了两种提高室温硫化硅橡胶涂料的耐电弧烧蚀能力的配方，并作了对比试验。试验是根据GB6533-83《评定在严酷环境条件下使用的电气绝缘材料的漏电起痕和耐电蚀损的试验方法》进行的。试验线路如图2所示。
试验时，采用恒定漏电起痕电压法，即在6h内电压恒定。试验结果见表4。试验结果表明：改性后的配方1#和2#都可以耐受3. 5kV电压。而未改性的基胶只能耐受2 kV电压［4］。配方2#的耐电弧烧蚀能力比配方1#的强，这主要是因为配方2#中另加的一些物质和Al(OH)3有协同效应。
T—TDGC—3型接触调压器，0～250V/220V、35kVA；B—变压器，6600V/230V、10kVA；V—静电电压表，1.5级；R—串联电阻，22kΩ；I—过流继电器，60mA动作。
图2 耐漏电起痕试验线路
Fig. 2 Schematic diagram of test for evaluatting
resistance to tracking and erosion
表4 耐漏电起痕试验结果
Tab. 4 Test results of evaluating resistance
to tracking and erosion of RTV coating
配
试样
试验电
耐受时
原始重
失 重
试样表面最
方
编号
压/kV
间/h
量/g
/g
大蚀深/mm
1
3. 5
6. 0
70. 8377
0. 1922
2. 75
2
3. 5
6. 0
70. 0524
0. 2774
2. 20
3
3. 5
6. 0
70. 7004
0. 1880
2. 90
1#
4
3. 5
6. 0
70. 0705
0. 1500
1. 55
5
3. 5
6. 0
70. 2324
0. 1679
1. 70
平均
3. 5
6. 0
70. 3733
0. 1951
2. 22
1
3. 5
6. 0
70. 0368
0. 1363
0. 20
2
3. 5
6. 0
69. 8667
0. 0182
0. 05
3
3. 5
6. 0
69. 8614
0. 1214
0. 90
2#
4
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