GIS盘式绝缘子配方的研究

徐梁山

广东四会互感器厂有限公司 广东 四会 526200

1 引言

气体绝缘组合电器(GIS)具有绝缘性能好、可靠性高和占地面积小等优点，在高压输变电系统得到广泛应用[1]。盘式绝缘子在GIS中具有隔离、支撑和绝缘等重要作用[2]。盘式绝缘子在生产过程中，由于材料配方限制和设备可靠性不足等原因，其表面会出现黄变现象，影响其外观质量而报废，马强等[3]曾通过改变后固化烘箱的送风方式来改善盘式绝缘子制品表面黄变不均匀的问题。传统的盘式绝缘子配方体系一般采用的是四氢苯酐或其改性物来作为固化剂，本文讨论的是采用改性六氢苯酐作为固化剂来改善环氧树脂固化物的抗黄变能力，且不降低制品相关机械性能和电气性能。

2.1 主要原材料 双酚A环氧树脂CT5531CI，HUNTSMAN；电工氧化铝填料RF-2，泰安盛源粉体有限公司；改性四氢苯酐SH-901，本厂自制；改性六氢苯酐SH-903，本厂自制。

2.2 主要仪器 NDJ-1型旋转粘度计，测试环氧树脂浇注混合料的粘度；DSC823e差示扫描量热仪，测试环氧树脂固化物的玻璃化转变温度；水压测试工装，测试盘式绝缘子的机械强度；YDTCW-600/2×300工频试验变压器和JF-9801局部放电测试仪，测试制品的工频耐压和局部放电量。

2.3 试验方法

2.3.1 盘式绝缘子的制备 将金属嵌件安装在模具中并进行预热，用环氧树脂混合料向模具进行全真空浇注，浇注完毕转入烘箱保温固化成型，脱模后放入校平工装转入烘箱继续进行后固化，最后随炉冷却至室温，。

2.3.2 环氧树脂浇注混合料粘度的测试方法 根据环氧树脂的配方进行准确配料，混合均匀后，并控制混合料的温度恒定于制品浇注混料工艺的温度，采用NDJ-1型旋转粘度计进行粘度监测，模拟浇注过程中，连续监测1.5小时，每10分钟记录一次。

2.3.3 盘式绝缘子的工频耐压和局部放电量的测试方法 把盘式绝缘子安装在模拟使用条件的工装中，并充以其在使用中规定的最低使用压力的SF6气体，对其(额定电压为220k V)施加规定值460k V的工频耐压，历时1min，再分别降至测量局部放电的电压值252k V和175k V，记录局部放电量显示值。

2.3.4 盘式绝缘子机械强度(破坏性水压试验)的测试方法 把盘式绝缘子固定在水压测试工装上，用水泵加压，记录破坏时的压力值(有破坏的响声出现，即使没有裂纹出现，也视为破坏)。

2.3.5 环氧树脂固化物的玻璃化转变温度测试方法 盘式绝缘子水压破坏后，在其浇注方向的上、中、下端部分别取样，用DSC823e差示扫描量热仪分析固化物的玻璃化转变温度(Tg)。

2.3.6 环氧树脂固化物抗黄变能力的测试方法 将环氧树脂固化物样块置于150℃的烘箱中保温48小时，观察颜色的深浅变化。

3 结果与分析

3.1 环氧树脂浇注混合料的配方 分别采用了2种环氧树脂浇注混合料的配方进行了各20个绝缘子浇注和固化成型，配方如下表1:

表1 环氧树脂浇注混合料的配方表 单位：phr

3.2 两种环氧树脂浇注混合料配方的粘度 分别把各种环氧树脂和电工氧化铝填料放置于120±2℃的恒温烘箱中约4小时后再配料，并把旋转粘度计的温度恒定于120±2℃，按配方要求准确配料，测量各种环氧树脂浇注混合料配方的初始粘度，并记录4小时内粘度的变化趋势，不同时间记录不同配方的粘度值并绘制成时间-粘度变化的曲线如下图1:

图1 粘度-时间曲线

3.3 两种配方的物理性能 制品固化成型后，测试制品的电气性能(工频耐压试验和局部放电量)和机械强度(破坏性水压试验)，取样测试固化物的玻璃化转变温度Tg，所有的性能如下表2:

表2 2种配方的性能比较表

3.4 两种配方的抗黄性能 制品样块在150℃的烘箱中保温48小时后的外观状况如图2:

图2 环氧树脂固化物样块

3.5 结果分析

从图1的粘度-时间曲线可看出，2种配方体系的初始粘度和粘度增长速率都非常接近，改变固化剂不会对环氧树脂的浇注生产工艺有影响 。

从表2的固化物性能可以看出，2种配方体系的固化物的物理性能相当，不会降低浇注固化成型的盘式绝缘子制品的使用性能。

从图2的外观差异可以看出，在抗黄变性能上，配方2明显更佳。

从结构上分析，如图3，四氢苯酐和六氢苯酐的结构基本一致，因此它们和环氧树脂的混合物在反应前后后的粘度和反应活性以及固化物的性能都非常接近；但相比四氢苯酐，六氢苯酐的苯环上没有了不饱和键，因此在和环氧树脂固化以后，不容易受温度和空气的影响，表现为抗黄变性能更优异。

图3 四氢苯酐和六氢苯酐结构式

4 结论

采用改性六氢苯酐固化剂的配方体系的盘式绝缘子制品，其相关性能与传统用四氢苯酐配方体系的相当，而且改性六氢苯酐固化剂体系配方可以提供更好的颜色稳定性，是解决盘式绝缘子表面黄变的更佳办法。