復(fù)合絕緣子套筒傘裙表面豎直合模縫處的工藝分析

復(fù)合絕緣子套筒傘裙表面豎直合模縫處的工藝分析

1外緣組裝工藝由于其獨(dú)特的抗污染能力和隱蔽性，復(fù)合絕緣子具有廣闊的應(yīng)用前景。其復(fù)合絕緣部分是以硅橡膠為基材,填充多種填充劑,通過(guò)混煉后經(jīng)硫化后成型的。目前,普遍采用的芯棒連續(xù)擠壓護(hù)套和外套粘傘裙的外絕緣組裝工藝,經(jīng)權(quán)威研究機(jī)構(gòu)近十幾年分析、研究和運(yùn)行的驗(yàn)證,已是較為成熟的生產(chǎn)工藝。但近幾年來(lái)國(guó)外玻璃絕緣子生產(chǎn)廠家和瓷絕緣子的生產(chǎn)和研制機(jī)構(gòu)用塑料注射方法成型,對(duì)復(fù)合絕緣子外絕緣亦采用此注射成型方法,這種工藝制成的護(hù)套傘裙表面會(huì)出現(xiàn)兩條對(duì)稱(chēng)的貫穿性豎直合模縫,合?？p處的材質(zhì)結(jié)構(gòu)分布狀況、機(jī)電技術(shù)參數(shù)及耐老化性能必然與其它部位有所不同,有必要對(duì)其外絕緣結(jié)構(gòu)性能的差異進(jìn)行分析和論證,供用戶(hù)參考。2填充劑的顆粒有一定的初始堆積注射成型方法是把芯棒放在上、下傘套模具中間,將硅橡膠外絕緣材料通過(guò)注射機(jī)高速注滿(mǎn)傘套模具腔,然后經(jīng)加熱硫化成型。這種注射方法會(huì)在護(hù)套傘裙表面豎直方向出現(xiàn)兩條對(duì)稱(chēng)貫穿性的合模縫,此處的材料組成狀況與其它部分有所不同。硅橡膠外絕緣材料模具腔內(nèi)形成的表面都是由硅氧烷分子構(gòu)成的,不存在顆粒狀填充劑裸露現(xiàn)象,而由模具間隙形成的豎直方向合?？p是在注射過(guò)程中形成的,產(chǎn)品注射用的膠料中有直徑幾百pm的硅氧烷分子,占膠料體積10%的粒徑十幾nm的白碳黑顆粒和占膠料體積40%的粒徑為幾μm的氫氧化鋁及其它少量填充劑顆粒。在較高溫度下高速注入傘套腔時(shí),極易流動(dòng)填滿(mǎn)縫隙,而顆粒大的填充劑則易滯留在其縫隙的入口處,尤其是比硅氧烷分子直徑大2000多倍的氫氧化鋁及其它填充劑顆粒更容易留在模具接口處。按人們盡量減少模具配合間隙的習(xí)慣設(shè)計(jì)加工,將會(huì)更加重填充劑的堆積。護(hù)套傘裙表面的豎直合?？p形成的薄邊修掉后,必然會(huì)有一定量的填充劑顆粒裸露于表面。用能量擴(kuò)散X射線分析方法,在電子掃描鏡下進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)其表面層材質(zhì)結(jié)構(gòu)分布極不均勻,分散性較大,而其它部位的表面層材質(zhì)結(jié)構(gòu)基本是均勻分布的,分散性極小。3法律條件對(duì)罪犯合模縫造成的影響復(fù)合絕緣子外絕緣必須在規(guī)定的高溫高壓條件下進(jìn)行硫化成型,才能保證其性能指標(biāo)及其穩(wěn)定性。若硫化壓力不夠,則材料結(jié)構(gòu)就會(huì)疏松,不緊密,直接影響其機(jī)械性能。合?？p處的硫化壓力雖然由于傘套模具的配合縫隙較小,又有縫隙中膠邊的阻力作用使得合?？p處膠質(zhì)的壓力增大,但實(shí)際上與傘套腔內(nèi)其它部位的表面的壓力還是存在差別的,其機(jī)械性能必然降低。此外,用刀修平合?？p后材質(zhì)分布的不均勻性也會(huì)影響其機(jī)械性能,尤其分布在合?？p處表面的特大粒徑的氫氧化鋁及其它填充劑顆粒絕大多數(shù)都是以菱形結(jié)晶結(jié)構(gòu)存在的,本身易斷裂或產(chǎn)生裂縫,嚴(yán)重影響了其表面的機(jī)械性能。模擬測(cè)試表明,其合?？p處的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度分別比其它表面低14.2%和6.8%,其硬度反而提高7.1%以上。4其它環(huán)境濕度也是調(diào)節(jié)產(chǎn)品吸濕量、保水性的一種依據(jù),可減少產(chǎn)品ph采用注射成型的產(chǎn)品兩側(cè)出現(xiàn)的合?？p是工藝本身造成的無(wú)法徹底消除,其合?？p處的填充劑含量遠(yuǎn)大于正常含量,用刀修平后裸露出來(lái)的占有相當(dāng)大比例的白碳黑補(bǔ)強(qiáng)劑顆粒,其表面呈微極性,吸水性很強(qiáng)。白碳黑表面的含水量可分為2部分,一部分是不易獲得也難以除去的結(jié)合水,而另一部分則是吸濕水,它與外界環(huán)境有關(guān)。如果外界環(huán)境濕度變化,其吸濕量將隨之變化并達(dá)到新的平衡狀態(tài)。至于在表面上占有較大比例的氫氧化鋁及其它少量填充劑顆粒,雖然都不溶于水,但裸露出來(lái)的顆粒外表面凸凹不平會(huì)吸附水分子,并隨著外界環(huán)境濕度變化而改變。這種合?？p表面的吸濕水特性,將使產(chǎn)品在豎直方向的表面絕緣電阻降低,據(jù)模擬試驗(yàn)結(jié)果,產(chǎn)品合?？p處的表面電阻率比其它表面的電阻率將降低10.9%左右。又對(duì)試件采用0.1%的鹽水浸泡100h后,分別測(cè)到的表面電阻率和體積電阻率,只有同等浸泡條件下的無(wú)合?？p試件表面電阻率和體電阻率的1/64.8和1/2,由此可見(jiàn),合?？p對(duì)產(chǎn)品外絕緣表面的電氣性能影響是很大的。5電磁覆蓋反應(yīng)復(fù)合絕緣子是常年在室外運(yùn)行的絕緣設(shè)備,要求產(chǎn)品在自然界各種因素的長(zhǎng)期作用下不損壞。對(duì)于無(wú)合?？p的產(chǎn)品,表面因布滿(mǎn)性能優(yōu)良的耐高低溫、耐臭氧氧化、耐光照輻射、耐微生物侵蝕等的硅氧烷分子,而具有明顯的抗自然界環(huán)境各種因素作用的耐老化性能。而具有合?？p的試品的合?？p處表面材質(zhì)結(jié)構(gòu)卻截然不同,雖然也存在著硅氧烷分子,但還夾雜著大量填充劑顆粒,并裸露出來(lái)而且有很強(qiáng)的吸濕性,雖然其吸附水量隨著自然環(huán)境濕度變化而改變,但填充劑顆粒的含水狀態(tài)始終是存在的。由于合?？p處長(zhǎng)期有水份存在并在白碳黑顆粒表面羥基的誘導(dǎo)作用下,使周?chē)墓柩跬榉肿拥墓柩蹑I發(fā)生異裂反應(yīng),而使硅氧烷分子降解老化。尤其當(dāng)有酸、堿性質(zhì)物質(zhì)時(shí),硅氧烷分子水解更為迅速,有可能在自然環(huán)境條件下就發(fā)生。IEEE1991年的報(bào)道顯示,對(duì)帶有合?？p的避雷器復(fù)合絕緣外套進(jìn)行鹽霧老化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),對(duì)試品施加的鹽霧水電導(dǎo)率無(wú)論是250μs/cm還是1000μs/cm或者2000μs/cm,試品合?？p處都在100h內(nèi)發(fā)生裂化,而試品其它部位超過(guò)500h也無(wú)任何改變。這充分證明復(fù)合絕緣子合模縫處的耐老化性能是較差的。中國(guó)電力科學(xué)研究院曾對(duì)采用相同外絕緣材質(zhì)、相同外絕緣傘套結(jié)構(gòu)和爬電距離、不同成型方式的外絕緣試品進(jìn)行直流電壓鹽霧試驗(yàn),采用傳統(tǒng)方法組裝的試品順利通過(guò)1000h試驗(yàn)。而注射成型外絕緣結(jié)構(gòu)的試品卻在240h試驗(yàn)中就連續(xù)發(fā)生過(guò)流跳閘,致使試驗(yàn)難以繼續(xù)進(jìn)行,經(jīng)檢查在其合模縫處有老化現(xiàn)象,進(jìn)一步驗(yàn)證了采用注射方法成型的產(chǎn)品外絕緣表面耐老化性能遠(yuǎn)不如連續(xù)擠壓護(hù)套外套粘傘裙的產(chǎn)品。采用注射方法成型的產(chǎn)品,在傘裙和護(hù)套的外表面存在2條貫穿性合模縫。對(duì)于傘裙上的合?？p,在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)劣化時(shí)只對(duì)其本身豎直方向的絕緣性能有影響,最嚴(yán)重的可能是沿著合?？p發(fā)生絕緣擊穿;但對(duì)于護(hù)套上的合模縫來(lái)說(shuō)劣化帶來(lái)的絕緣隱患比傘裙要嚴(yán)重得多,除了對(duì)產(chǎn)品外絕緣表面的絕緣性能帶來(lái)影響外,還會(huì)對(duì)既要承受內(nèi)絕緣作用又要承擔(dān)機(jī)械拉力的芯棒帶來(lái)危害。芯棒上的護(hù)套厚度一般情況下只有3~5mm,當(dāng)護(hù)套兩側(cè)合?？p處出現(xiàn)劣化時(shí),水和自然界其它破壞因素極易影響到芯棒,對(duì)于遇水分解、遇酸易脆斷、耐自然老化性能較差的芯棒來(lái)說(shuō),其護(hù)套合?？p處的劣化會(huì)成為災(zāi)難性隱患。6充填劑顆粒對(duì)合?？p處菌水性的影響外絕緣無(wú)合?？p的產(chǎn)品表面是由螺旋硅氧烷分子結(jié)構(gòu)組成的,硅氧烷分子有機(jī)基在螺旋狀分子外側(cè)的屏蔽作用使外部水分子難以靠近硅氧烷分子中硅氧極性鍵和碳硅弱極性鍵,使其表面有良好的憎水性。而合模縫處有大量吸濕性較強(qiáng)的填充劑顆粒裸露出來(lái),這些顆粒不僅對(duì)接近的水分子易吸附浸潤(rùn)而直接影響合?？p處的憎水性,而且還削弱了周?chē)柩跬榉肿佑袡C(jī)基的屏蔽作用,進(jìn)一步降低了合模縫處的憎水性。模擬試驗(yàn)表明,合?？p處的憎水性比其它表面降低1級(jí)左右。如果合?？p處存在著污穢物,由于合?？p處長(zhǎng)期含有極性水分子,使得絕緣內(nèi)部沒(méi)有交鏈的硅氧烷低分子或者誘導(dǎo)物質(zhì)異裂出少量硅氧烷小分子,難以移動(dòng)出表面來(lái)浸潤(rùn)污穢物,使合?？p處的憎水遷移性降低。此外,合?？p處表面粗糙不光滑易積污也將明顯削弱合?？p處的憎水遷移性。這種產(chǎn)品大批量掛網(wǎng)運(yùn)行將時(shí)刻危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。7填充劑顆粒泄漏產(chǎn)生的性能差別復(fù)合絕緣子護(hù)套傘裙表面豎直合?？p是由注射設(shè)備傘套模具的間隙形成的。合?？p處的材質(zhì)結(jié)構(gòu)分布與其它表面截然不同,其填充劑顆粒的數(shù)量遠(yuǎn)高于絕緣內(nèi)部其它部位的數(shù)量,經(jīng)修平后必然有一定概率的填充劑顆粒裸露出