硅橡胶在高压绝缘上的应用
一、概述
1、在外绝缘上应用的有机材料分类及初步评价
1.1三元乙丙橡胶 三元乙丙橡胶是以乙烯、丙烯及少量非共轭双烯为单体
共聚而制得。因其常温流动性好，具备很好的耐天候、耐臭 氧、耐热、耐酸碱和电性能，在高压绝缘领域有一定的应用。
三元乙丙橡胶分子结构上没有极性基团，宏观表现缺乏 极性，对各种极性化学品有较好的抗耐性，但也导致其内聚 能低，自粘性和互粘性很差，使得伞套与芯棒界面特性较差， 易发生蚀损、老化龟裂，使用寿命短。
品种
工艺性能
物理性能
应用
室温硫化 室温硫化，流动性很好，分子量级低，抗撕强
硅橡胶 成型工艺简单，可在现 度、耐紫外光性及耐
（RTV） 场进行操作
电蚀损等性能较差
可做涂料喷 涂，也可做 简单的注塑 成型
高温硫化 硅橡胶
（HTV）
1流大氧产蚀4型动化品0～设性剂中18备差易，0℃成，产且高型特 气 对工温殊 并 模艺硫形 留 具复化状 存 有，杂或 于 腐；硬 漏 防 耐 等污度 电 高性高 起 低、， 痕 温耐耐 、 和紫老 憎 抗外化 水 撕光、 性 强性耐、度、
但因引入活性基团，环氧树脂表面易积污，积污后憎 水性不能迁移至污层表面，使其耐污闪得能力降低。环氧 树脂非常坚硬，长期运行后老化容易脆断；且环氧树脂易 吸潮，潮气与树脂中的酸性物质结合，形成酸性溶液，腐 蚀环氧树脂，不能保证内外绝缘的电气性能。
1.3硅橡胶 硅橡胶主要是由高摩尔质量的线型聚硅氧烷组成。由
用于中小型 绝缘子、套 管等的外绝 缘
90～140℃硫化，流动
性好，铂金催化剂直接
液体硅橡 胶（LSR）
加在硅橡胶组分中，双 组分混合交联，成型工 艺简单。特别适合做大
型设备外绝缘，且对模
具无损伤
分子量级介于RTV和 HTV之间，硬度低， 机械性能较RTV高出
很多，而电气性能又 较HTV高，憎水性比 另两种硅橡胶稳定
介电常数 （50Hz）
体积电阻率
表面电阻率
2.8 1015Ω cm 1012Ω cm
介质损耗角正切 4×10-3 （50Hz）
击穿场强(1mm厚 25 kV/mm 试片)
耐漏电起痕
1A4.5kV
1.3.4优异的憎水性和憎水迁移性 有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化
合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低， 表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和 低表面能使其具备优良的憎水性，使得雨水在硅橡胶表面 呈水珠状，随时滚落，不会形成导电水膜或连成线状的水 流，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。 而且，硅橡胶材料具备特殊的憎水迁移性，硅橡胶良好的 憎水性能在24~48小时内迁移至其表面的污秽上，使污秽 表面也具备憎水性。所以硅橡胶具有极高的耐污闪、耐雨 闪能力。
硅橡胶硫化成型后，主链和侧链上均没有活性基团， 因此硅橡胶具备极佳的化学稳定性，酸和碱都不会对其 分子结构造成影响。
而且，无论是化学性能还是物理机械性能，随温度 的变化都很小。
1.3.3电气绝缘性能 硅橡胶具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、
耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘 材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响 很小。其常规性能参数如下：
复合绝缘子的优点 复合绝缘子的这种结构，将机械性能和电气性能分开，
高温硫化硅 橡胶 （HTV）
具有耐老化、耐漏电起痕及电蚀损、憎水性、 防污性、阻燃性、耐臭氧性、耐紫外光性、 耐潮湿、耐高低温和抗撕强度等方面特点
液体硅橡胶 （LSR）
具备高温硫化硅橡胶的所有优点,在工艺性能、 耐漏电起痕、耐高低温性能和憎水性能方面 表现更加优异
3、三类硅橡胶的基本性能比较 ，见下表：
且键能比紫外线辐照能量高，因此不易被紫外光和臭氧所 分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及 耐辐照和耐候能力，在自然环境下的使用寿命可达几十年。
1.3.2耐温特性及化学稳定性 硅橡胶（Silicone Rubber）是一种分子键兼具无机
和有机性质的高分子弹性材料，它的分子主键由硅原子 和氧原子交替组成（-Si-O-Si-）。硅氧键的键能达 370kJ/mol，比紫外线辐照能量高，比一般的橡胶的C-C 结合键能240kJ/mol要大得多，在高温（或辐射照射） 下分子的化学键不断裂、不分解。可在–90～+300℃温 度范围内长期使用，仍不失原有的强度和弹性。
因此，硅橡胶已逐渐取代了其它复合绝缘材料在高压 线路和变电站中广泛应用。
2、硅橡胶的种类和基本特点 硅橡胶产品能在电力系统中大量运行，主要得益于其
优异的憎水性、憎水迁移性和耐污闪能力。现行市场上的 产品，主要有以下三类：
品种
基本特点
室温硫化硅 橡胶 （RTV）
具有优良的憎水性能和耐污秽性能，硬度低； 但因室温硫化，各方面机械性能及耐电蚀损 性能较差，老化性能也较差。
于-Si-O-Si-键是其构成的基本键型，硅原子主要连接甲基， 侧链上引入极少量的不饱和基团，分子间作用力小，分子 呈螺旋状结构，甲基朝外排列并可自由旋转，因此硅橡胶 硫化后具有优异的耐高、低温，耐候、憎水、憎水迁移、 电气绝缘性、生理惰性等特点。
1.3.1耐候性 如前所述，有机硅产品的主链为-Si-O-Si-，无双键存在，
用于各种绝 缘子、套管 等的外绝缘， 尤其是大型 设备的外绝 缘
二、复合绝缘子在输配电线路的应用
复合绝缘子的组成 ·伞群、护套：有机合成材料制成。
如：乙丙橡胶、硅橡胶等 ·玻璃钢芯棒：以玻璃纤维做增强材料、
环氧树脂做基体的玻璃钢复合材料 ·端部金具：表面镀有热镀锌层的碳素铸
钢、碳素结构钢以及高强度合金铝 ·均压环：降低端部电场畸变
三元乙丙橡胶具备较好的憎水性，但表面积污后憎水性 不能迁移至污层表面，而且在相同的接触压力下，耐电强度 要比硅橡胶差。
1.2环氧树脂 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两以上环氧基团
的有机高分子化合物 。 环氧树脂为热固性绝缘材料，在加入固化剂高温固化
成型后，有很好的化学稳定性 ，具有优良的耐碱性、耐酸 性和耐溶剂性，而且是具有高介电性能、耐表面漏电、耐 电弧的优良绝缘材料。 在环氧树脂的主链上引入脂环或苯 环支链，采用特殊的固化剂，可用于户外绝缘。