110 kV复合绝缘子硅橡胶伞裙失效机理分析

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摘要硅橡胶（SIR）是超高压绝缘子的关键材料。为确保SIR的使用稳定性,探究绝缘子伞裙性能优劣十分重要。本文对厂A两个批次（Ⅰ和Ⅱ）和厂B（Ⅲ）的110 kV复合绝缘子SIR伞裙进行对比分析,通过热重-差热同步热分析（TG-DSC）、力学性能测试和微观形貌等测试表征手段,对SIR伞裙的性能进行研究。结果表明,组分差异和各组分含量、填料分散的均匀程度、交联程度等因素对绝缘子SIR的性能和使用起着至关重要的作用。样品Ⅱ因组分合适、分散均匀、交联适度,其拉伸强度、拉断伸长率和接触角表现最佳,分别为2.51 MPa、150.78%和97.06°。而样品Ⅰ、Ⅲ接触角低于标准要求,不具憎水性。

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关键词 ：绝缘子, 硅橡胶伞裙, 热学分析, 力学性能, 微观形貌

Abstract：Silicone rubber (SIR) is the key material of ultra-high voltage insulators. To ensure its service stability, evaluating the performance of insulator sheds is vital. This paper presents a comparative analysis of the SIR sheds of two batches (Ⅰ and Ⅱ) of plant A and (Ⅲ) 110 kV composite insulators of Plant B. The performance of SIR sheds is investingated by means of simultaneous thermogravimetry and differential thermal analysis (TG-DSC), mechanical property testing and micromorphology and other test characterisation methods. The results show that differences in components and content, filler dispersion and crosslinking are crucial to insulator SIR performance. Sample Ⅱ has the best tensile strength, elongation at break and contact angle of 2.51 MPa, 150.78% and 97.06° due to the appropriate composition, uniform dispersion and moderate crosslinking. However, Samples I and Ⅲ have contact angles below the standard requirement, thus lacking hydrophobicity.

Key words： insulator silicone rubber shed thermal analysis mechanical property micro morphology

收稿日期: 2025-03-24

基金资助:尧山实验室开放基金（2024003）

作者简介: 张葳蕤（2000—）,女,河南省郑州市荥阳市人,硕士研究生,主要从事热固/热塑复合材料的制备及功能性研究工作。

引用本文:

张葳蕤, 崔晓凤, 黄明, 蒋晶, 张娜. 110 kV复合绝缘子硅橡胶伞裙失效机理分析[J]. 电气技术, 2025, 26(8): 23-30. ZHANG Weirui, CUI Xiaofeng, HUANG Ming, JIANG Jing, ZHANG Na. Analysis on the failure mechanism of silicone rubber sheds for 110 kV composite insulators. Electrical Engineering, 2025, 26(8): 23-30.

链接本文:

https://dqjs.cesmedia.cn/CN/Y2025/V26/I8/23

[1] 黎鹏, 黎子晋, 王申华, 等. 基于微波透射法的复合绝缘子硅橡胶老化状态检测方法[J]. 电工技术学报, 2023, 38(23): 6503-6513.
[2] HU Shasha, LEI Dandan, CHEN Yujun, et al.Highly efficient pyrolysis of waste high-temperature vulca-nized silicone rubber assisted by mechanochemical milling[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2023, 62(1): 238-246.
[3] 张星宇, 张小明, 陈雅琦, 等. 复合绝缘子芯棒环氧树脂材料裂解机理研究[J]. 电气技术, 2022, 23(2): 1-6, 25.
[4] 孟令, 吴维国, 胡成城, 等. 一种万能绝缘子更换卡具的研制与分析[J]. 电气技术, 2023, 24(4): 52-56.
[5] 刘运政, 邹德仕, 吕强, 等. 塔型支柱瓷绝缘子抗震特性分析[J]. 电气技术, 2024, 25(12): 50-54.
[6] LI Bincheng, JIANG Haitao, ZHAO Binxing.Non-destructive aging evaluation of 500-kV field-serviced silicone rubber composite insulators with photothermal radiometry[J]. Journal of Applied Physics, 2022, 131(7): 075108.
[7] 彭家琦, 蒲寅, 刘军, 等. 一起110kV户外气体绝缘全封闭组合电器母线气室支撑绝缘子故障分析[J]. 电气技术, 2021, 22(3): 61-64.
[8] 张志劲, 梁田, 向缨竹, 等. 去粉化对硅橡胶复合绝缘子性能的影响[J]. 电工技术学报, 2022, 37(8): 2126-2135.
[9] MU Lin, WANG Bo, HAO Jinpeng, et al.Study on material and mechanical characteristics of silicone rubber shed of field-aged 110 kV composite insu-lators[J]. Scientific Reports, 2023, 13: 16889.
[10] 李鹏, 宿雲龙, 宁昊, 等. 基于嵌入式YOLO网络的电力绝缘子自爆缺陷检测[J/OL]. 电工技术学报, 1-13 (2025-02-18)[2025-06-12]. https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.242110.
[11] 沈瑶, 刘兴杰, 梁英, 等. 基于硅橡胶分子链陷阱变化的复合绝缘子老化现象[J]. 电工技术学报, 2024, 39(17): 5545-5554.
[12] ZHANG Zhijin, ZHAO Jianjie, WAN Xiaodong, et al.Mechanical properties of high temperature vulcanized silicone rubber aged in the natural environment[J]. Polymers, 2022, 14(20): 4439.
[13] 刘云鹏, 石倩, 梁英. 干燥环境下紫外辐射对硅橡胶老化性能的影响[J]. 高压电器, 2015, 51(4): 129-132, 138.
[14] AHMADI-JONEIDI I, ShAYEGANI-AKMAL A A, MOHSENI H. Lifetime prediction of 20 kV field-aged silicone rubber insulators via condition assessment[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insu-lation, 2017, 24(6): 3612-3621.
[15] 张血琴, 周志鹏, 郭裕钧, 等. 不同材质绝缘子污秽等级高光谱检测方法研究[J]. 电工技术学报, 2023, 38(7): 1946-1955.
[16] 橡胶和橡胶制品热重分析法测定硫化胶和未硫化胶的成分第1部分: 丁二烯橡胶、乙烯-丙烯二元和三元共聚物、异丁烯-异戊二烯橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶: GB/T 14837.1—2014[S]. 北京: 中国标准出版社, 2015.
[17] 塑料拉伸性能的测定第1部分: 总则: GB/T 1040.1—2018[S]. 北京: 中国标准出版社, 2019.
[18] Metallic materials: instrumented indentation test for hardness and materials parameters: ISO 14577-1-2015[S].
[19] 彭向阳, 李子健, 黄振, 等. 基于TG-DSC法的复合绝缘子硅橡胶主组分含量研究[J]. 南方电网技术, 2017, 11(1): 36-44.
[20] 标称电压高于1000V交流架空线路用复合绝缘子使用导则: DL/T 864—2004[S]. 北京: 中国电力出版社, 2004.
[21] PRCHLIK L.Input error sensitivity of hardness and elastic modulus evaluated from indentation load-displacement records by Oliver and Pharr method[J]. Journal of Materials Science, 2004, 39(4): 1185-1193.