学术简报｜复合绝缘子用硅橡胶老化状态评估方法
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广东电网有限责任公司东莞供电局、清华大学深圳研究生院的研究人员夏云峰、宋新明、何建宗、贾志东、王希林，在2019年《电工技术学报》增刊1上撰文指出，复合绝缘子硅橡胶伞裙护套在长期的户外运行条件下会出现老化现象，给绝缘子运行带来隐患，运维单位需定期进行抽检分析来评估硅橡胶的老化状态，但目前尚无有效的评估方法。
本文从电网系统对硅橡胶性能要求的重要指标入手，将憎水性以及耐漏电起痕和电蚀损性能两项指标分级，作为评估硅橡胶老化状态的根本凭据，然后测量材料其他的宏观微观参数，将硬度、明度、密度、热失重转折点和终点的剩余比例以及典型官能团红外光谱吸收峰等作为评估硅橡胶老化状态的备选特征量。最后利用统计分析的数学方法研究性能指标及老化状态与特征量之间的关系。
结果表明，利用硬度Hshore、HC分级以及密度能判别硅橡胶的老化状态，方法简单可行，便于运维人员对硅橡胶状态的可靠的评估，保障了输电线路的安全运行。
复合绝缘子主要是由外绝缘保护的高温硫化硅橡胶伞裙护套和内部机械支撑的环氧树脂玻璃纤维芯棒构成。相比于传统的陶瓷玻璃绝缘子，由于硅橡胶材料独特的憎水性和憎水迁移性，复合绝缘子具有优异的防污闪性能，再加上重量轻、没有零值等的优点，已经广泛应用于各电压等级的架空输电线路上。
近年来的直流输电和特高压发展，也大大促进了复合绝缘子在国内输电线路上的大范围推广。截止到2018年2月28日，国家电网110kV及以上挂网运行的复合绝缘子数量达到7030761支，南方电网35kV以上挂网运行的复合绝缘子数量达到1480476支，其中广东电网达551617支。
硅橡胶本质上是一种有机高分子材料，在复杂的户外运行环境下，受到温湿度、污秽、紫外线、日照、放电、臭氧等影响，硅橡胶伞裙护套表现出褪色、裂纹、撕裂、粉化等劣化现象，影响复合绝缘子的绝缘性能，给电网的安全稳定运行带来巨大的隐患，引起了越来越多研究人员的重视。
目前国内外对于硅橡胶材料的老化特性已经有了较为深入的研究，使用的分析手段包括傅里叶红外光谱（FTIR）、热失重（TGA）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）、核磁共振分析（MRI）等，能够将一些老化特征与材料微观参数之间建立联系，但其与电网运维人员所关注的硅橡胶性能指标关系如何没有进一步说明。
根据现行的行业标准，复合绝缘子检测的指标主要从宏观性能出发，包括外观形貌、憎水性、伞裙耐漏电起痕和电蚀损、芯棒耐应力腐蚀、水煮干工频电压温升、芯棒带护套水扩散、机械破坏负荷、密封性能、陡波冲击耐受、芯棒-护套粘接强度等，对硅橡胶伞裙护套、环氧玻纤芯棒以及两者之间的界面都提出了严苛的要求。其中涉及到高温硫化硅橡胶的性能指标，主要是外观形貌、憎水性以及耐漏电起痕和电蚀损性能几个方面，保证其具备良好的防污闪性能和耐烧蚀能力。
虽然这种评估方法有标准作为凭据，但是对于像耐漏电起痕和电蚀损性能这类的指标，不仅需要成套的仪器设备，还要耗费大量的时间和样品，给输电线路运维人员的决策带来不便。有学者通过硅橡胶材料的电导电流测试得到的电老化阈值，可以用来反映材料的缺陷情况及老化状态，提出了硅橡胶复合绝缘子老化状态评估的新判据，对复合绝缘子老化状态评估具有新的意义。
本文拟为运维人员提供更为便捷的硅橡胶老化状态评估方法，同时兼顾电网系统内对硅橡胶材料性能指标的要求。在本文中，硅橡胶老化状态评判最根本的凭据是依据行业标准检测的硅橡胶材料性能指标，包括憎水性以及耐漏电起痕和电蚀损性能。然后通过测量材料其他宏观微观的性能参数，作为评估的备选特征量，进而研究性能指标以及老化状态与特征量之间的关系，提取与研究对象关系最为紧密的若干特征量，最终建立一套简单、可行的复合绝缘子用高温硫化硅橡胶的老化状态评估方法。
1）参考行业标准，使用憎水性以及耐漏电起痕和电蚀损性能两项性能指标衡量复合绝缘子用高温硫化硅橡胶的老化状态。
2）综合现有的硅橡胶研究分析方法，提取了包括存在时间T、明度L*、密度、憎水分级HC、TGA转折点剩余比例和终止点剩余比例以及FTIR图谱中典型官能团吸收峰IR等的特征量。
3）通过Bayes判别法验证了憎水性指标分类的可行性；二项logistic回归分析方法的结果说明硅橡胶样品的明度L*在所有特征量中与耐漏电起痕和电蚀损性能指标相关性最高；通过Hshore、HC等级以及三个特征量，能够在很大程度上判别硅橡胶样品的老化状态，并且该方法简单、可行，具备在电网系统中推广使用的潜力。