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复合绝缘子因其良好的憎水性及憎水迁移性而具有优异的耐污闪性能，从而在我国电网中得到了大规模的应用。我国电力系统用复合绝缘子伞裙的主要材料为高温硫化硅橡胶。有机材料的分子中各元素通过共价键结合，相对于离子键，共价键的键合力较弱，因此其在外部能量的作用下容易发生断裂，表现在材料的性能上，即硅橡胶伞裙会发生氧化分解、变硬变脆、憎水性下降、粉化等现象。
复合绝缘子在运行中发生粉化是很常见的现象，甚至不带电情况下也会发生。粉化层在绝缘子伞裙上分布厚度不均匀，不同环境下粉化层的形态也有差异，例如，潮湿地区的绝缘子通常会很快聚积混合型污秽粘结在表面（样品B），这样的污秽能够一定程度抵抗表面粉化层的产生；而干燥情况下粉化层粘结力不强，易在伞裙表面移动或滑落。
图1 样品粉化情况
根据以往的研究，评估复合材料老化程度时常以其憎水性、外部形貌、化学结构、机械性能或电性能为指标，粉化对于常用评估指标的影响、甚至是成为评估指标的可能性是值得研究的。
就目前的研究来看，关于粉化对硅橡胶各项性能的影响趋势尚未有全面而系统的研究，粉化是否会对电力系统的安全稳定运行造成直接影响尚无定论，在实际运行中发现复合绝缘子粉化是否需要立即清除也没有指导意见。另外，即使要进行去粉化处理，其方式也应根据不同绝缘子粉化层的特点进行选择，一般来说有刮除、擦除、打磨等方式，选择的方法不同将影响去粉化的效率和成效。因此，研究复合绝缘子粉化现象意义重大。
输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学）的研究人员张志劲、梁田、向缨竹、蒋兴良，在2022年第8期《电工技术学报》上撰文，对在三种不同环境条件下老化10年以上的复合绝缘子伞裙粉化现象进行研究，分别测试了去除粉化层前后的憎水性、粗糙度、介电性能、微观形貌以及表面化学成分，分析去除粉化带来的性能变化。
他们的研究发现，去粉化后硅橡胶表面粗糙度会大幅下降，结构趋于平整，化学构成也能恢复到与材料内部更接近的状态，但这对提高表面憎水性能并无益处，且在某些情况下会造成介电性能小幅下降。硅橡胶复合绝缘子之所以受到广泛运用，主要归功于其良好的憎水性和特殊的憎水恢复性，考虑到去粉化的工作难度和经济性，对实际运行的绝缘子是否应进行去粉化处理仍有待进一步研究。
科研人员在对样品进行去粉化前后各项性能参数的对比测试后，得到以下主要结论：
1）粉化对复合绝缘子表面憎水性的影响趋势不统一，对于表面已经粉化严重的复合绝缘子，去除粉化层后其憎水性并不会得到提升。
2）粉化会导致复合绝缘子表面粗糙度大幅上升，微观形貌也会发生破坏，去除粉化层后材料本身暴露出物理缺陷，但材料本体缺陷对粗糙度的影响远小于粉化物对粗糙度的影响。
3）元素分析以及分子基团测试表明，复合绝缘子表面的粉化物主要是硅橡胶主链降解而生成的小分子以及材料内部析出的填料，若将粉化层去除则可将表面恢复到接近样品内部的状态。
4）粉化对材料的介电性能有影响，去粉化后介电性能会小幅下降，但介电损耗的变化受到更深层填充材料及硅橡胶本体的影响。
因此，是否需要对已经粉化的复合绝缘子进行去粉化处理以及采用何种方式进行操作，需要根据粉化发生的环境及粉化特征进行分析。总体而言，去粉化对于材料各项性能的影响趋势并不是一致的。
本文编自2022年第8期《电工技术学报》，论文标题为“去粉化对硅橡胶复合绝缘子性能的影响”。第一作者为张志劲，1976年生，教授，博士生导师，研究方向为高电压与绝缘技术、输电线路覆冰及防护。通讯作者为梁田，1993年生，博士研究生，研究方向为高电压与绝缘技术。本课题得到了国家自然科学基金资助项目的支持。
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2022年9月16-18日 重庆市
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