畢茂強(qiáng)，帥埡靈，鄧潤坤，江天炎，董 揚(yáng)，陳 曦

(1.重慶理工大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院， 重慶 400054；2.國網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司， 重慶 400039)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求迅猛增加，電網(wǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大。伴隨的環(huán)境問題也逐漸凸顯，部分地區(qū)的大氣污染源越來越多，空氣質(zhì)量急劇下降，導(dǎo)致我國大部分地區(qū)長期出現(xiàn)較為嚴(yán)重的霧霾天氣[1-2]。所謂霧霾，就是由空氣中的液態(tài)小水滴、冰晶和分布在空氣中的顆粒物混合組成的一種特殊氣溶膠系統(tǒng)[3-4]。霧霾天氣的出現(xiàn)不僅對人體健康、生態(tài)環(huán)境影響嚴(yán)重，而且對輸電線路外絕緣和電網(wǎng)的安全運行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，由此產(chǎn)生的電力故障給社會生產(chǎn)生活造成了難以估量的經(jīng)濟(jì)損失[5-6]。

復(fù)合絕緣子具有質(zhì)量輕、運輸方便、抗污閃能力突出等優(yōu)點，在輸變電外絕緣系統(tǒng)中被廣泛使用。復(fù)合絕緣子受霧霾影響主要表現(xiàn)在2個方面[7-9]：一方面是霾經(jīng)長時間沉降，絕緣子表面的污穢增多，當(dāng)環(huán)境濕度較高時，絕緣子表面污穢層容易受潮造成沿面閃絡(luò)；另一方面是霧霾中的霧水可能混合多種無機(jī)鹽，霧水濕潤絕緣子表面后致使絕緣子外絕緣水平下降，可能對絕緣子閃絡(luò)電壓造成影響，嚴(yán)重時甚至造成大范圍的線路斷電事故。雖然復(fù)合絕緣子在多年的現(xiàn)場運行中表現(xiàn)出了良好的防污閃性能，但是復(fù)合絕緣子本身作為有機(jī)復(fù)合材料容易受到周圍環(huán)境因素影響發(fā)生老化，導(dǎo)致其絕緣性能下降[10-12]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對霧霾環(huán)境下絕緣子的閃絡(luò)特性展開了廣泛的研究。Shu等[13]利用NaCl模擬鹽溶液，提出閃絡(luò)電壓和霧水電導(dǎo)率呈負(fù)相關(guān)的規(guī)律；寧博揚(yáng)等[14]通過自建人工模擬霧霾試驗平臺，對絕緣子交流閃絡(luò)特性開展了研究，提出閃絡(luò)電壓隨霧水電導(dǎo)率增加而下降的原因跟霧水增加了絕緣子表面鹽密有關(guān)；Saadati等[15]研究了不同污穢成分對絕緣子的閃絡(luò)特性的影響，發(fā)現(xiàn)污穢層的電導(dǎo)率為絕緣子表面閃絡(luò)電壓的主要影響因素。

近年來，學(xué)者們對復(fù)合絕緣子的自然積污老化機(jī)理研究較多，但在霧霾各成分參數(shù)環(huán)境下的老化研究卻相對滯后。隨著我國霧霾問題的日漸突出和霧霾環(huán)境參數(shù)的愈加復(fù)雜，研究霧霾環(huán)境中的各成分受到電暈放電老化后的硅橡膠外絕緣特性就顯得格外必要。

硅橡膠是復(fù)合絕緣子的主要組成成分。以一種硅橡膠材料為試品，通過人工加速電暈老化的方法對硅橡膠進(jìn)行不同時長的老化，老化時讓硅橡膠試品分別處于霾環(huán)境、鹽霧環(huán)境以及霧霾環(huán)境中。老化后測試不同霧霾成分老化環(huán)境下硅橡膠的交流閃絡(luò)電壓、表面電阻率、憎水性、泄漏電流綜合研究分析了霧霾參數(shù)對電暈老化硅橡膠外絕緣特性。研究結(jié)果可為長期運行于霧霾頻發(fā)地區(qū)的復(fù)合絕緣子提供理論壽命依據(jù)。

1 試驗方法及步驟

1.1 電暈老化試驗裝置及試品

1.1.1試驗試品

試驗中的試品為某絕緣子廠商生產(chǎn)的半徑 65 mm、厚度0.3 mm的硅橡膠圓片，試品如圖1所示。其主要成分為 40%～50%的Al(OH)3、35%～40%的甲基乙烯基硅橡膠、5%～10%的SiO2、2%～3%的硅油。分子結(jié)構(gòu)式如圖2所示。

圖1 硅橡膠試品

圖2 試品分子結(jié)構(gòu)式

1.1.2電暈老化試驗裝置

主要設(shè)備包括：NHSB-5 kVA/50 kV變壓器；調(diào)壓器(T1)；FRC交直流電容式分壓器，分壓比為 1∶1 000；EWS06-500W空壓機(jī)；空氣流量計；閥門；DG-100粉塵發(fā)生器；TBS2000 SERIES示波器；DDS-11A電導(dǎo)率儀；多針-板電極；10 Ω無感電阻；環(huán)境控制箱為密閉圓柱體，直徑為350 mm，高度為400 mm，材料為有機(jī)玻璃絕緣材料；超聲波霧化器；計算機(jī)；顆粒傳感器、溫濕度傳感器等。

試驗采用文獻(xiàn)[16]推薦的多針-板電極對硅橡膠進(jìn)行電暈老化。此方式可獲得較大的有效電暈老化范圍，使試品老化更加均勻。采用多針-板電極，針數(shù)為31根，呈正六邊形分布，最外側(cè)相鄰兩針的距離為16 mm，內(nèi)側(cè)針與針之間的距離為10 mm，鋼針長度60 mm，直徑0.8 mm，針尖曲率半徑30 μm，針尖與試品的間距為10 mm。多針板電極模型如圖3所示。

圖3 多針板電極模型

1.1.3電暈老化試驗原理及步驟

通過分別生成“霧”和“霾”的方法來模擬環(huán)境中的霧霾天氣，這種方式便于控制模擬環(huán)境的理化參數(shù)。為了達(dá)到模擬環(huán)境的相對濕度和微小顆粒物濃度，環(huán)境箱中裝備溫濕度傳感器和顆粒物傳感器進(jìn)行監(jiān)測，并通過調(diào)控“霧”和“霾”的生成速率來控制環(huán)境參數(shù)。試驗原理如圖4所示，其中霧霾環(huán)境箱、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、霧生成系統(tǒng)、霾生成系統(tǒng)這4個部分共同組成了霧霾模擬系統(tǒng)。

圖4 電暈老化試驗原理示意圖

試驗中鹽霧通過霧化器霧化產(chǎn)生。空氣壓縮機(jī)將空氣壓入霧化器中與霧化后的溶液混合噴入環(huán)境箱，試驗所需鹽溶液電導(dǎo)率均調(diào)制為3 000 μS/cm。利用粉塵發(fā)生器產(chǎn)生霾，粉塵粒徑為0.1～10 μm的硅藻土顆粒,其主要成分為SiO2。模擬霾環(huán)境、硝酸鈉鹽霧環(huán)境、硫酸銨鹽霧環(huán)境和霧霾環(huán)境，整套設(shè)備控制在無塵、(20±2)℃的環(huán)境中進(jìn)行。試驗主要步驟如下：

步驟1將試品洗凈后放在環(huán)境溫度為(20±2)℃且相對濕度小于50%的無塵環(huán)境12 h，晾干備用。

步驟2當(dāng)模擬單霾環(huán)境時，打開粉塵發(fā)生器，通過調(diào)節(jié)閥門控制粉塵的吹入速率為13.3 μg/min，持續(xù)通入15 min停止1 h。

模擬鹽霧環(huán)境時，通過空壓機(jī)吹入流量為10 L/min的空氣，同時將配置好的鹽溶液注入霧化器內(nèi)。將霧化后產(chǎn)生的鹽霧通入環(huán)境箱中一定時間，直至環(huán)境箱中形成相對穩(wěn)定的鹽霧環(huán)境。

霧霾環(huán)境模擬前期與鹽霧環(huán)境的模擬相似，待箱中鹽霧環(huán)境穩(wěn)定后，同時打開粉塵發(fā)生器，吹入粉塵顆粒，吹入速率為13.3 μg/min，持續(xù)通入15 min停止30 min。重復(fù)多次后，直至粉塵顆粒與鹽霧在環(huán)境箱中形成穩(wěn)定的氣溶膠系統(tǒng)，得到要模擬的霧霾環(huán)境。

步驟3將步驟1 中靜置12 h后的試品放置在多針-板電極的銅板上方，然后將裝置放入模擬的霧霾環(huán)境箱中。通過調(diào)壓器以2 kV/s的速率對針電極升壓，直到電壓達(dá)到10 kV后停止并保持。老化持續(xù)時間分別控制為8、24、48、100 h。在此過程中通過電腦實時記錄傳感器檢測到的環(huán)境箱中的各項環(huán)境參數(shù)。

步驟4達(dá)到預(yù)定老化時長后，取出老化試品，備用。

1.2 試品的交流閃絡(luò)電壓

通過搭建人工霧室對電暈老化后的試品進(jìn)行交流閃絡(luò)試驗，測試?yán)匣柘鹉z試品的濕閃電壓。根據(jù)閃絡(luò)電壓值，并結(jié)合后續(xù)電阻率、憎水性和泄漏電流，綜合分析硅橡膠在各霧霾參數(shù)環(huán)境下電暈老化的外絕緣特性。

1.2.1閃絡(luò)試驗平臺

人工霧室用于測試?yán)匣嚻返难孛骈W絡(luò)電壓，該裝置為直徑0.4 m、高0.5 m的有機(jī)玻璃圓柱體。霧室內(nèi)設(shè)置有溫濕度傳感器，四周有調(diào)節(jié)相對濕度的去離子水超聲波霧發(fā)生器噴霧裝置。試驗電源為NHSB-10 kVA/50 kV的工頻試驗變壓器；分壓器為FRC交直流電容式分壓器，其分壓比為1∶1 000，沿面閃絡(luò)裝置原理如圖5所示。

圖5 沿面閃絡(luò)裝置原理圖

采用指形電極測試試品的閃絡(luò)電壓，電極的正/俯視圖如圖6所示。沿面放電距離為10 mm，電極半徑為3 mm。

圖6 電極的正/俯視圖

1.2.2閃絡(luò)試驗步驟

閃絡(luò)試驗中，環(huán)境的相對濕度可通過超聲波霧化器和濕度傳感器配合進(jìn)行調(diào)節(jié)和監(jiān)測。本次濕閃測試在相對濕度95%、溫度20 ℃的環(huán)境中進(jìn)行。試驗主要步驟如下：

步驟1將預(yù)先配置好的去離子水注入超聲波霧發(fā)生器中，打開超聲波霧發(fā)生器，通過噴霧裝置調(diào)節(jié)環(huán)境濕度，直至人工霧室中的環(huán)境滿足試驗要求。

步驟2測量老化試品的閃絡(luò)電壓時，先預(yù)估閃絡(luò)電壓值，升壓時采用均勻升壓法，以10%每秒的預(yù)期閃絡(luò)電壓升壓，持續(xù)升壓直至閃絡(luò)發(fā)生為止。將老化后的試品切分成小樣品，每組試品需閃絡(luò)測試5次，每次閃絡(luò)間隔時間控制為5 min。本文的閃絡(luò)電壓值以5次測試所得的平均值代替，其計算式如式(1)所示。剔除測試值與平均值相對誤差超過20%的數(shù)據(jù)。

(1)

式(1)中：Uf為閃絡(luò)電壓值；Ui為第i次閃絡(luò)電壓測試值；n為閃絡(luò)擊穿試驗總次數(shù)，本試驗取n=5。

1.3 試品表面電阻率測試

電介質(zhì)的表面電阻率能夠有效反映材料的絕緣性能。根據(jù)GB/T31838.3—2019固體絕緣材料的表面電阻率試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，采用500 V電壓并通過三電極法對不同環(huán)境中老化后的硅橡膠試品進(jìn)行電阻率測試。采用型號為Keithley6517B的高阻儀測量試品的表面電阻率。

1.4 試品憎水性測試

硅橡膠材料表面的憎水性和憎水性恢復(fù)特性是衡量硅橡膠外絕緣特性的重要參數(shù)之一。通常情況下，老化越嚴(yán)重的硅橡膠試品憎水性損失越嚴(yán)重，表現(xiàn)為更易發(fā)生污閃，絕緣性能有所下降。

使用ZJ-6900光學(xué)接觸角測試儀測量老化試品的表面靜態(tài)接觸角。通過注射器向樣品表面滴下10 μL的蒸餾水，分別測試單霾、鹽霧以及霧霾環(huán)境中電暈1、2、3、4、8、12、16 min作用下的靜態(tài)接觸角。為了研究樣品的憎水性恢復(fù)特性，將樣品靜置于無塵環(huán)境中2、4、6、8 h后再次測量其憎水性。測量時保證樣品清潔干燥，測量5次后取其均值作為當(dāng)前狀態(tài)的靜態(tài)接觸角。

1.5 試品表面泄漏電流測試

硅橡膠在不同情況下老化后，其表面電阻因為老化程度不同有所差異。泄漏電流的測量與閃絡(luò)試驗共享平臺。具體試驗方法如下：

1) 將不同環(huán)境中老化的硅橡膠樣品按 30 mm×30 mm的大小切樣，然后與指形電極固定，調(diào)整電極之間的試品距離為10 mm，將整個裝置放入人工霧室中。

2) 通過超聲波霧化器霧化去離子水并通入霧室中，控制霧室相對濕度為95%。

3) 按照GB/T 26218.3—2011規(guī)定的爬電比距標(biāo)準(zhǔn)試驗，以b等污穢度等級測定，在電極兩端施加0.36 kV的交流電壓。試品泄漏電流的波形通過數(shù)字示波器并聯(lián)電阻R直接采集不同老化環(huán)境試品的泄漏電流，本次測試采樣率為12.5 kHz。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 各環(huán)境下電暈老化的外觀形貌

在單霾環(huán)境、硫酸銨環(huán)境、硝酸鈉環(huán)境、霧霾環(huán)境中經(jīng)歷電暈老化100 h，待試驗結(jié)束后，觀察其老化后的外觀形貌，如圖7所示。

圖7 各霧霾參數(shù)下電暈老化100 h后外觀形貌

從圖7中可以看出，不管硅橡膠材料是處于哪種環(huán)境中電暈老化，其表面都有白色物質(zhì)產(chǎn)生。白色物質(zhì)呈圓形狀分布，這與多針電極的圓形分布一致。從圖(a)中可以看出，硅橡膠表面的白色物質(zhì)為硅藻土粉末，電暈產(chǎn)生的電子束將環(huán)境中的硅藻土不斷轟擊并使其粘附在硅橡膠材料表面，隨著老化時間的增加，硅藻土的集聚也越來越多。圖(b)和圖(c)中2種鹽霧環(huán)境下的硅橡膠表面同樣出現(xiàn)了白色物質(zhì)，但其分布相對來說較為雜亂，可能原因是硅橡膠表面并非光滑水平，鹽霧溶液降落在老化試品表面，溶液在重力的作用下擴(kuò)散，電暈放電作用于鹽溶液后“蒸干”了其中的水分，在硅橡膠表面形成了無機(jī)鹽晶體。圖(d)中霧霾環(huán)境下白色物質(zhì)的量更多，該環(huán)境中的顆粒物在高濕度條件下更容易沉積在硅橡膠表面。通過觀察可知，該白色物質(zhì)為硅藻土顆粒物，用適量的蒸餾水洗該物質(zhì)，測試其電導(dǎo)率，其值為1.2 mS/cm，說明該白色物質(zhì)中還含有一定量的無機(jī)鹽成分。

2.2 交流濕閃試驗結(jié)果及分析

在RH≈95%的相對濕度條件下進(jìn)行沿面閃絡(luò)試驗，試驗結(jié)果如圖8所示?？梢缘弥?，隨著試品老化時間由8 h增加到100 h，單霾環(huán)境、硫酸銨環(huán)境、硝酸鈉環(huán)境、霧霾環(huán)境中的閃絡(luò)電壓分別從4.91、6.21、6.28、5.87 kV下降到4.32、3.43、3.55、3.32 kV。其中，老化8 h的試品中，硝酸鈉鹽霧環(huán)境下的閃絡(luò)電壓6.28 kV為測試結(jié)果最大值；老化100 h的試品中，霧霾環(huán)境下的閃絡(luò)電壓3.32 kV為測試結(jié)果最小值。從圖8中可明顯看出，不同環(huán)境下的濕閃電壓隨著老化時長的增加而出現(xiàn)下降。其中單霾環(huán)境中老化試品的濕閃電壓從4.91 kV下降到4.32 kV，僅下降了0.59 kV，下降的幅度為12.02%。在單霾條件下，老化時長越長，硅橡膠表面沉積的顆粒物越多，越容易阻礙電子束對材料表面的破壞。其次，即使在高濕度條件下，硅藻土顆粒也很難與水作用形成導(dǎo)電離子，因此閃絡(luò)電壓僅是略有下降。與單霾環(huán)境情況不同的是，試品的濕閃電壓在其他3種環(huán)境中老化降低明顯得多。電暈放電的電子束對硅橡膠材料表面的轟擊破壞是影響因素之一。除此之外，在高濕度條件下，硅橡膠材料表面沉積的大量可溶性物質(zhì)吸收水分后形成的導(dǎo)電離子也是原因之一。相對來說，在硫酸銨鹽霧環(huán)境中電暈老化后，其濕閃電壓較低。就交流閃絡(luò)試驗結(jié)果來看，在硫酸銨鹽霧環(huán)境下的電暈老化對硅橡膠材料表面的破壞作用更明顯。

圖8 不同環(huán)境中電暈老化試品的濕閃電壓均值

2.3 老化試品表面電阻率測試結(jié)果及分析

2.3.1表面電阻率測試結(jié)果及分析

對試品進(jìn)行表面電阻率測試，測試結(jié)果如圖9所示?？梢钥闯觯嚻繁砻骐娮杪孰S老化時長的增加而下降。單霾條件下老化24、48 h的試品，其表面電阻率相較于其他環(huán)境老化時明顯更大，說明試品表面受電暈放電的破壞作用不大，其絕緣性能保持得較好。而在其他環(huán)境下時，試品的表面電阻率較低，硅橡膠表面受到的破壞作用明顯，說明電暈放電時試品受到環(huán)境中帶電離子的影響較大。

圖9 電暈放電老化試品的表面電阻率

2.3.2體積電阻率測試結(jié)果及分析

體積電阻率測試結(jié)果如圖10所示，測試時試品電壓為直流0.5 kV。從試驗結(jié)果中可知，不管何種老化環(huán)境，隨著老化時長的增加，試品的體積電阻率都減小了?？赡艿脑蚴枪柘鹉z的表面被電暈放電破壞，導(dǎo)致硅橡膠材料的整體絕緣性能下降。試品在相同老化時間、不同老化環(huán)境下的體積電阻率相近，原因可能是在老化過程中，環(huán)境中的各霧霾成分會逐漸停留在材料表面，形成一層保護(hù)薄膜，這在一定程度上阻礙了電暈放電老化的進(jìn)程，因而對內(nèi)部的破壞并不嚴(yán)重，并未波及內(nèi)部的絕緣性能。

圖10 電暈放電老化試品的體積電阻率

2.4 試品憎水性分析

2.4.1憎水喪失特性測試結(jié)果及分析

未老化樣品的靜態(tài)接觸角測試結(jié)果如圖11所示，初始狀態(tài)的靜態(tài)接觸角為108.916°，憎水性良好。分別測試不同環(huán)境下電暈老化時間為1、2、3、4、8、12、16 min的樣品靜態(tài)接觸角，試驗結(jié)果如圖12所示。

圖11 初始樣品的靜態(tài)接觸角測試結(jié)果

從圖12中可以看出，環(huán)境因素對樣品表面的靜態(tài)接觸角影響較小，而受老化時間的影響很大，圖中曲線變化近乎一條直線下降。在不同環(huán)境中電暈老化16 min后，樣品的靜態(tài)接觸角下降到20°～35°。相對來說，與單霾、霧霾環(huán)境相比，鹽霧環(huán)境對硅橡膠樣品的憎水性影響更大。

圖12 樣品在不同環(huán)境下電暈老化的憎水性變化

2.4.2憎水性恢復(fù)特性測試結(jié)果及分析

圖13(a)—(d)依次為單霾、硫酸銨、硝酸鈉、霧霾環(huán)境下老化不同時長、恢復(fù)時間與靜態(tài)接觸角的試驗曲線?？梢钥闯觯徽摴柘鹉z樣品在哪種環(huán)境中電暈老化，也不論老化時長是多少，其靜態(tài)接觸角在前2 h內(nèi)均恢復(fù)十分迅速，恢復(fù)度占總恢復(fù)度的比例超過50%，恢復(fù)速率在后6 h減慢，有趨于某個穩(wěn)定值的態(tài)勢。最終在8 h后，不同樣品的憎水性都能夠達(dá)到80°～100°。從圖13中可知，在相同的恢復(fù)時長內(nèi)，同種環(huán)境下老化8 h的樣品比老化更長時長樣品的恢復(fù)度更高。這可能是因為硅橡膠表面狀態(tài)的破壞程度跟老化時長有關(guān)，老化時長越長的樣品，其表面狀態(tài)就越難恢復(fù)。因此，在相同恢復(fù)時間內(nèi)，老化時間越短的樣品越能恢復(fù)到較高的靜態(tài)接觸角水平。

在不同環(huán)境下電暈老化100 h后，取出樣品并靜置2、4、6、8 h后，其憎水性恢復(fù)曲線如圖14所示?？梢钥闯?，硅橡膠材料表面的靜態(tài)接觸角恢復(fù)特性與老化環(huán)境有關(guān)。

圖13 不同環(huán)境中電暈老化后的憎水性恢復(fù)曲線

圖14 不同環(huán)境中電暈老化100 h樣品的憎水性恢復(fù)曲線

處于硫酸銨環(huán)境、硝酸鈉環(huán)境中老化的樣品，在恢復(fù)時長相同的條件下，它們的靜態(tài)接觸角恢復(fù)程度較小。說明樣品在鹽霧環(huán)境中發(fā)生老化后，其表面狀態(tài)破壞嚴(yán)重?？赡艿脑蚴菢悠吩邴}霧環(huán)境中電暈放電老化，電子束轟擊硅橡膠表面后，造成硅橡膠材料表面損傷，鹽霧顆粒沉積在損傷部位，這些鹽霧顆粒吸收環(huán)境中的水分后形成腐蝕性溶液，致使硅橡膠材料的損傷進(jìn)一步加深，其內(nèi)部憎水性基團(tuán)的化學(xué)鍵斷裂，所以其憎水性恢復(fù)較慢。當(dāng)電暈放電發(fā)生在單霾環(huán)境和霧霾環(huán)境中時，隨著老化時間的增加，樣品表面慢慢的被環(huán)境中的硅藻土顆粒物所覆蓋，電暈放電作用于樣品表面的破壞減弱。因此，硅橡膠材料在不同環(huán)境中電暈老化后的憎水性恢復(fù)特性表現(xiàn)為鹽霧環(huán)境小于霧霾環(huán)境，霧霾環(huán)境小于單霾環(huán)境。

2.5 試品泄漏電流分析

霧霾環(huán)境下老化試品的泄漏電流測試結(jié)果如圖15所示。從泄漏電流測試結(jié)果可以看出，老化時長對試品泄漏電流的影響很大。對霧霾環(huán)境下的老化試品測試完畢后，對其他環(huán)境中的老化試品也進(jìn)行泄漏電流測試。泄漏電流的有效值能夠較好地表征絕緣子的外絕緣特性，按照式(2)的計算方式對泄漏電流進(jìn)行有效值計算。

(2)

式(2)中：Irms為泄漏電流有效值，mA；N為采樣點數(shù)；Ii為i時刻的泄漏電流值。

圖15 霧霾環(huán)境中不同老化時長(h)試品表面泄漏電流曲線

經(jīng)過式(2)計算后，不同環(huán)境下老化試品的泄漏電流有效值如圖16所示。當(dāng)試品老化時長為8 h時，不同環(huán)境中泄漏電流的有效值相差不大，在0.05～0.1 mA，其中霧霾環(huán)境中的泄漏電流有效值最小。處于單霾環(huán)境中老化的試品，隨著老化時長的增加，泄漏電流有效值變化不大，增大的速率也越來越慢。而其他3種環(huán)境中老化試品的泄漏電流有效值增加較多，其速率在24～100 h范圍變化不大?？赡艿脑蚴黔h(huán)境濕度較高時，環(huán)境中的水分子與沉積在試品表面的無機(jī)鹽顆粒物結(jié)合形成導(dǎo)電離子，試品表面的絕緣性能因此下降。其次，硅橡膠試品在電暈放電的電子束轟擊下表面發(fā)生老化，導(dǎo)致其本身外絕緣特性降低。在老化時間大于24 h后，硅橡膠試品處于鹽霧環(huán)境中測得的泄漏電流有效值大于其他2種環(huán)境中老化的試品。說明處于鹽霧環(huán)境中電暈老化的試品表面電阻更小，該環(huán)境下的電暈老化產(chǎn)生了更嚴(yán)重的破壞作用。結(jié)合憎水性與憎水性恢復(fù)來看，在電暈放電條件下，鹽霧環(huán)境相比其他霧霾環(huán)境對硅橡膠表面的破壞作用更加明顯，更有可能加深對硅橡膠的破壞。同時，材料在其過程中憎水性被破壞，污閃也更容易發(fā)生，由此威脅電網(wǎng)的安全運行。

圖16 不同環(huán)境中泄漏電流的有效值

3 結(jié)論

1) 在霧霾環(huán)境中的絕緣子發(fā)生電暈放電老化時，環(huán)境中的顆粒物經(jīng)過電場加速后撞擊在材料表面，破壞了材料的表面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致材料的理化特性發(fā)生了改變。其中表面電阻率和體積電阻率下降、靜態(tài)接觸角快速下降、泄漏電流的有效值增大，導(dǎo)致其外絕緣特性降低，濕閃電壓隨著老化時長的增加而下降。

2) 隨著老化時長的增加，硅橡膠老化試品泄漏電流的有效值也隨之增大，鹽霧環(huán)境或霧霾環(huán)境中的無機(jī)鹽成分是泄漏電流有效值增加的首要原因。單霾環(huán)境中老化時，由于環(huán)境中的無機(jī)鹽成分很少，沉積在試品表面的無機(jī)鹽粒子也較少，所以泄漏電流有效值增加較慢，硅橡膠試品老化后表面狀態(tài)被破壞是泄漏電流有效值增加的主要原因。

3) 處在霧霾環(huán)境中的絕緣子發(fā)生電暈放電老化時，電暈放電老化在硫酸銨環(huán)境和硝酸鈉環(huán)境中都能被加速，且硫酸銨的作用比硝酸鈉更明顯。