杨 涛，顾志斌，孟 佳，李 玲，金正祥

（常州博瑞电力自动化设备有限公司，江苏 常州 213100）

0 引言

片状模塑料（Sheet Molding Compound，SMC）以其物理、化学、机械等方面的优良性能，在电气工业及通信工程中得到广泛应用。但其在高湿环境及电场作用下易碳化失效的问题，严重影响了产品性能的稳定[1-11]。本文通过改善SMC 绝缘材料在高湿环境下的耐污闪能力，并对涂层的机械性能和电气性能进行分析，为解决SMC绝缘材料在高湿环境及电场作用下易碳化失效的问题提供一种方法。

1 污闪原理

污闪是指电气设备绝缘表面附着的污秽物在潮湿条件下，其可溶物质逐渐溶于水，在绝缘表面形成一层导电膜，使电气设备绝缘表面的绝缘水平大大降低，在电力场作用下出现的强烈放电现象。根据污闪原理，其形成条件有两个：污秽或设备表面有连续的水带；持续的电场。在设备运行中，电场一直存在，所以要避免污闪的发生，只有让设备表面不存在连续的水带。研究发现，目前市场上室温硫化硅胶（Room Temperature Vulcanized Silicone Rubber, RTV）涂料及超疏水涂料均能改变材料表面憎水性，从而防止设备在高湿地区表面形成连续的水带。现对RTV及超疏水涂料采用憎水性、附着力及电气试验等测试方法，探究不同涂层对SMC绝缘材料电气性能的影响。

2 试验分析

2.1 试验材料

SMC绝缘梁样品：尺寸及形状如图1所示，颜色为绿色。

图1 SMC绝缘梁样品Fig.1 SMC insulating sample

RTV 防污闪涂层：一种单组分室温硫化液体有机硅涂料。

超疏水涂层：由纳米单一有效晶型的特制材料复合而成，颜色为半透明。

SMC 绝缘梁属异形结构件，结构相对复杂，考虑到样品涂覆的全面性及均匀性，采用浸涂工艺或喷涂工艺进行涂覆。参照文献[12]方法，样品不同涂层厚度均定为（0.4±0.1）mm；涂覆采用喷涂工艺。

2.2 憎水性试验

在高湿环境下，未做表面处理的SMC绝缘梁表面易形成流挂的水带或附上一层水汽形成的水膜。此时，在电场环境下，SMC绝缘梁易发生污闪、碳化等问题，最终导致电气绝缘不满足要求。因此，使SMC绝缘梁表面具有憎水性是控制污闪形成的首要因素。

2.2.1 试验方法

考虑到样品也会在高湿环境使用，故需测量样品在高低温循环后其表面涂层的憎水性。参照GB/T 2423.33—2012《环境试验第2 部分：试验方法试验N：温度变化》[13]，确定高低温循环试验最高温度55 ℃，最低温度15 ℃，相对湿度80%，循环时间分别为24 h、48 h、72 h 及96 h。根据DL/T 627—2018《绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料》[14]，本文采用喷水分级法测量样品的憎水性。

2.2.2 试验结果

喷涂RTV涂层样品用A系列表示，喷涂超疏水涂层样品记为B系列。高低温循环试验之前，A和B系列样品表面涂层的憎水性等级均为HC1级，即样品表面涂层的憎水性很强。在分别经过24 h、48 h、72 h 及96 h 高低温循环试验后，A 和B 系列样品表面涂层的憎水性等级依旧为HC1级，即高低温循环试验前后，两种样品表面涂层的憎水性均无变化且满足要求。说明这两种涂层均可控制SMC 绝缘梁表面形成水带，从而提高其耐污闪能力。

2.3 附着力试验

设备在安装或运输过程中，SMC绝缘梁易发生磕碰、相对位移等问题，故对其表面涂层的机械强度及附着力有一定的要求。因此对SMC 绝缘梁进行附着力试验。

2.3.1 试验方法

SMC 绝缘梁结构较为复杂，不适用剪切强度试验法，故采用GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》[15]中推荐的划格法进行测试。避免高湿环境影响涂层附着力。测量样品在高低温循环试验后其表面涂层的附着力。

2.3.2 试验结果

高低温循环试验后的划格试验结果见表1。由表1可知，高湿循环老化试验之前，A系列样品表面涂层的附着力等级为0 级，B 系列样品表面涂层的附着力等级为1级，即样品表面涂层的附着力很强，均满足要求。在分别经过24 h、48 h、72 h及96 h高低温老化试验之后，两种样品表面涂层的附着力等级无变化。

2.4 污秽试验

在高湿气候环境下，未经过表面处理的SMC绝缘梁其表面易形成水膜，在实际运行过程中，SMC绝缘梁表面积污，污秽与水膜相结合，绝缘梁耐污闪的能力直线下降。但SMC绝缘梁经表面处理后，依靠涂层的憎水性及憎水性迁移特性，样品表面或污秽表面难以形成水膜，可有效提高耐污闪能力。

2.4.1 试验方法

在SMC 绝缘梁样品上进行涂污。涂污方法参照GB/T 4585—2004《交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验》[16]和DL/T 810—2002《±500 kV 直流棒形悬式复合绝缘子技术条件》[17]。

SMC 绝缘梁污秽试验需要结合实际应用工况，根据电极安装形式可分为两种试验。电极安装形式有两种，形式一：SMC 绝缘梁水平放置在绝缘垫上，试验时电极夹在绝缘梁上下两侧；形式二：SMC绝缘梁竖直放置在绝缘垫上，试验时电极放置在绝缘梁上下两端，如图2所示。

图2 电极安装形式Fig.2 Electrode installation form

2.4.2 试验结果

在接近实际工况的环境下进行污秽试验测试，即环境湿度在75%左右，测量结果见表1—表4。由表1、表2 可知，未喷RTV 的绝缘梁涂污后，其局部放电值（以下简称局放）超过量程且电晕声很大；喷RTV 的绝缘梁涂污后，形式一局放没有变化，形式二局放有一定增大。对比发现，喷RTV的绝缘梁的耐污闪能力有了较大的提升，满足实际应用需求。

表1 采用电极安装形式一的喷RTV后污秽试验1）Tab.1 Contamination test after spraying RTV with electrode installation form 1pC

表2 采用电极安装形式二的喷RTV后污秽试验1）Tab.2 Contamination test after spraying RTV with electrode installation form 2pC

由表3、表4可知，未喷超疏水的绝缘梁涂污后，其局放超过量程，且电晕声很大；喷超疏水的绝缘梁涂污后，其局放超过量程，且电晕声很大。对比发现，喷超疏水的绝缘梁局放均不满足要求，故超疏水涂层在实际工况下，不能有效提高绝缘梁的耐污闪能力，不满足实际需求。

表3 采用电极安装形式一的喷超疏水后污秽试验1）Tab.3 Pollution test after superhydrophobic spraying with electrode installation form 1pC

表4 采用电极安装形式二的喷超疏水后污秽试验1）Tab.4 Pollution test after superhydrophobic spraying with electrode installation form 2pC

从上述结果可以发现，同样具备憎水性及憎水迁移性涂料，在贴近实际工况环境下进行污秽试验，超疏水涂料的局放较大，RTV 涂料无局放或局放较小，其主要原因是超疏水涂料是由纳米单一有效晶型的特制材料复合而成，而RTV涂料中加入了用于提高涂料的强度及耐电弧能力的填料。

3 结论及建议

本文通过改变材料表面憎水性的方法将涂层附着于SMC 绝缘梁表面，并模拟实际工况，对样品进行相关的机械及电气试验，得出以下结论。

（1）RTV 和超疏水两种涂层均具有较强的憎水性，憎水性等级为HC1级；高低温循环试验后，其憎水性等级无变化，两种涂层均能有效阻止绝缘梁表面在高湿环境下形成水带。

（2）RTV 和超疏水两种涂层具有较强的附着力，附着力等级≤1 级；高低温循环试验后，其附着力等级无变化，满足绝缘梁转运及安装需求。

（3）样品表面涂层需具有较强的憎水性迁移特性，涂污后，其污秽表面也应具有一定的憎水性。这样即使在污秽较大的高湿地区，涂层也能有效阻止绝缘梁表面在高湿环境下形成水带，提高其耐污闪能力。超疏水涂层不满足该种工况，RTV涂层满足该种工况。

由以上结论可知，RTV 涂层与SMC 绝缘梁结合，其电气性能及机械性能均满足实际需求，且能有效果提高其耐污闪能力，故可以在工程上进行应用。考虑到RTV 涂层本身在户外高湿环境下的运行寿命不是很理想，故RTV与SMC绝缘梁结构件结合后，虽然是在室内使用，仍需长期跟踪其实际运行状况，研究其寿命老化的评估方法。