绝缘材料

状态	老化时间/d	峰面积/(Abs/cm)
干燥	0	37.48	46.38	3.48
6	33.56	42.14	2.99
12	31.93	39.25	2.40
18	25.25	32.91	2.31
微湿润	0	44.81	49.68	3.93
6	39.51	45.79	3.29
12	35.52	40.38	2.57
18	26.46	33.56	2.44
完全湿润	0	42.95	47.91	3.76
6	37.71	44.95	3.13
12	33.60	37.28	2.37
18	22.26	27.46	2.11

状态	老化时间/d	峰面积/(Abs/cm)
干燥	0	37.48	46.38	3.48
6	33.56	42.14	2.99
12	31.93	39.25	2.40
18	25.25	32.91	2.31
微湿润	0	44.81	49.68	3.93
6	39.51	45.79	3.29
12	35.52	40.38	2.57
18	26.46	33.56	2.44
完全湿润	0	42.95	47.91	3.76
6	37.71	44.95	3.13
12	33.60	37.28	2.37
18	22.26	27.46	2.11

绝缘清洗剂对不同运行年限和人工加速老化复合绝缘子电气性能的影响

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吴田 ¹^,² , 王凌志 ¹^,² , 杨东 ³ , 刘鑫源 ⁴ , 赵理赟 ⁵ , 黎鹏 ¹^,²^,^*

绝缘材料 | 测试与分析 2026,59(4): 106-114

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绝缘材料 |测试与分析 2026 , 59 (4) : 106 -114

绝缘清洗剂对不同运行年限和人工加速老化复合绝缘子电气性能的影响

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吴田¹^,², 王凌志¹^,², 杨东³, 刘鑫源⁴, 赵理赟⁵, 黎鹏¹^,²^,^*

作者信息

¹三峡大学电气与新能源学院，湖北　宜昌　443002

²湖北省输电线路工程技术研究中心，湖北　宜昌　443002

³国网湖北省电力公司襄阳供电公司，湖北　襄阳　441000

⁴国网随州供电公司检修分公司，湖北　随州　441300

⁵国网襄阳市襄州区供电公司；湖北　襄阳　441000

通讯作者:

黎鹏（1989-），男（汉族），湖北咸宁人，副教授，博士，主要从事电工装备电磁多物理场分析、输变电设备外绝缘等的研究工作。

作者简介:

吴田（1983-），男（汉族），湖北鄂州人，副教授，博士，主要从事带电作业、高电压与绝缘技术等的研究工作

王凌志（2001-），男（汉族），湖北鄂州人，硕士生，主要从事高电压与绝缘技术的研究工作

Influence of insulating cleaning agents on electrical performance of composite insulators with different operating years and artificial accelerated ageing

Tian WU¹^,², Lingzhi WANG¹^,², Dong YANG³, Xinyuan LIU⁴, Liyun ZHAO⁵, Peng LI¹^,²^,^*

Affiliations

¹College of Electrical and New Energy, China Three Gorges University, Yichang 443002, China

²Hubei Transmission Line Engineering Technology Research Center, Yichang 443002, China

³State Grid Hubei Electric Power Co., Ltd., Xiangyang Power Supply Company, Xiangyang 441000, China

⁴State Grid Suizhou Power Supply Company maintenance Branch, Suizhou 441300, China

⁵State Grid Xiangyang Xiangzhou District Power Supply Company, Xiangyang 441100, China

出版时间: 2026-04-20 doi: 10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2026.04.013

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摘要

收起

长时间户外运行的复合绝缘子老化后导致防污性能降低，绝缘清洗的修复措施是恢复其性能的重要手段。为了评估老化复合绝缘子绝缘清洗剂的可行性，本文采用微观结构、基团变化与电气性能相结合的方法，研究不同绝缘清洗剂用量以及热老化年限对其绝缘恢复特性的影响。结果表明：微湿润状态下清洗剂可优化人工加速老化复合绝缘子（运行3年）的表面结构，提升其憎水性和电气性能，而在完全湿润状态清洗剂作用下因长时间溶胀作用，复合绝缘子表面的裂纹数量增多且深度加深，导致其憎水性和电气性能稍微下降。运行10年严重老化复合绝缘子在绝缘清洗剂作用下会显露内部老化较轻的基体，但完全湿润状态下会剥离粉化层并显著暴露深层裂纹，说明了过度清洗会增加长年限老化绝缘子的运行隐患。随老化时间延长，微湿润状态下清洗剂对人工加速老化复合绝缘子的改善效果减弱，完全湿润状态下清洗剂则会加速复合绝缘子的成分流失。

关键词

绝缘清洗剂 / 复合绝缘子 / 老化特性 / 憎水性 / 沿面闪络

Abstract

收起

After long-term outdoor operation, composite insulators undergo ageing, resulting in a decrease in their anti-pollution performance. Insulation cleaning as a repair measure is an important means to restore its performance. To assess the feasibility of insulation cleaning agents for ageing composite insulators, this paper used the method combining mi-crostructure, group changes, and electrical performance to study the effects of different insulation cleaning agent amounts and thermal ageing duration on their insulation recovery characteristics. The results show that the cleaning agent in slightly wet state can optimize the surface structure of the artificial accelerated ageing composite insulator (operated for 3 years) and improve its hydrophobicity and electrical performance. However, under the action of the cleaning agent in fully wet state, due to prolonged swelling effect, the number of surface cracks on composite insulators increases and their depth deepens, making their hydrophobicity and electrical performance decrease slightly. Under the action of insulation cleaning agent, the severely aged composite insulators after 10 years of operation will expose the internal matrix with lighter ageing, but under the fully wetting state, the pulverization layer will be peel off and the deep cracks will be exposed significantly, indicating that excessive cleaning will increase the operation hidden danger of long-term aged insulators. With the extension of ageing time, the improvement effect of the cleaning agent in slightly wet state on the artificial accelerated aging composite insulator sample weakens, while the cleaning agent in fully wet state will accelerate the loss of the components of composite insulator.

Key words

insulation cleaning agent / composite insulator / ageing characteristics / hydrophobicity / surface flashover

引用本文

吴田, 王凌志, 杨东, 刘鑫源, 赵理赟, 黎鹏. 绝缘清洗剂对不同运行年限和人工加速老化复合绝缘子电气性能的影响. 绝缘材料, 2026 , 59 (4) : 106 -114 . DOI: 10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2026.04.013

Tian WU, Lingzhi WANG, Dong YANG, Xinyuan LIU, Liyun ZHAO, Peng LI. Influence of insulating cleaning agents on electrical performance of composite insulators with different operating years and artificial accelerated ageing[J]. Insulating Materials, 2026 , 59 (4) : 106 -114 . DOI: 10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2026.04.013

正文

收起

0　引言

收起

复合绝缘子作为架空输电线路的核心组件，因其优异的憎水性、耐污闪性能及高机械强度，在电力系统中应用广泛。与传统瓷、玻璃绝缘子相比，硅橡胶基复合绝缘子因其优异的表面憎水迁移特性显著提升了污闪电压，有效适应高海拔、重污秽等复杂环境。然而，随着运行年限增长，复合绝缘子表面会出现粉化、裂纹与憎水性减弱等老化现象，而老化复合绝缘子长期暴露于湿热污秽工况下水分会侵入引起极化损耗，导致其伞裙产生异常高温。高温会改变其化学结构，加速复合绝缘子的热老化^[1-3]，导致绝缘子寿命缩短，甚至导致停电等安全事故。

我国绝缘子防污闪运维体系中，伞裙带电清污长期依赖带电水冲洗^[4-6]、带电气吹^[7]及机器清扫^[8-9]等周期性维护手段。上述方法工作量和劳动强度大，过早干预造成人力物力浪费，滞后处理则显著降低污闪预警裕度。其次，传统清洗介质易引发二次隐患，如水冲洗导致局部电场畸变、气吹法清洁深度不足等问题。绝缘清洗剂比带电水冲洗、带电气吹等方法去除力度更强，清洗更为快速^[10]。研究者们对喷洒绝缘清洗剂后复合绝缘子的性能变化展开了研究。在物理性能方面，吴田等^[11-12]发现清洗剂浸润会引发材料溶胀，但溶胀程度随时间增加趋于稳定，且绝缘子的憎水性和力学性能无显著劣化；在电气性能方面，汤振鹏等^[13]证实喷洒绝缘清洗剂后绝缘子的闪络电压在清洁状态下略有提升，在清洗剂挥发后，其闪络电压与干闪络电压相近；在微观结构方面，高嵩等^[14]观察到经绝缘清洗剂清洗后硅橡胶表面裂缝及孔洞消失，平整度显著改善，赵悦菊等^[15]证实专用清洗修复剂能有效清除绝缘子表面的板结污秽并在表面形成疏水修复层，从而促进憎水性恢复。然而，现有研究对不同服役年限及严重老化状态下复合绝缘子清洗后的电气特性及绝缘清洗剂喷洒用量尚不明确。

本文以现场实际运行3年、10年以及人工加速老化的硅橡胶复合绝缘子伞裙为研究对象，首先喷洒实验室自制绝缘清洗剂，然后采用扫描电镜（SEM）观测试样表面形貌变化，测试水接触角（WCA）来表征喷洒不同含量清洗剂伞裙试样的憎水性，最后结合傅里叶变换红外光谱（FTIR）进一步探究其结构变化，并通过憎水性与沿面闪络、泄漏电流的关系，深入研究不同清洗剂用量以及热老化年限对其绝缘恢复特性的影响。

1　试验

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1.1　试样制备

试验采用河南某公司提供的两种典型220 kV不同运行年限的复合绝缘子和1种新制220 kV复合绝缘子作为研究对象。其中运行3年受污程度较轻的为1号复合绝缘子，其表面状况完好，颜色较为鲜艳；运行10年受污严重的为2号复合绝缘子，其表面粉化严重，伞裙发白。1号和2号复合绝缘子外观如图1所示。新制复合绝缘子用于制备人工加速老化试样。每种复合绝缘子取3支，在试验时分别从复合绝缘子高压、中压和低压3段位置的伞裙上截取制备尺寸为40 mm×40 mm×2 mm的正方形试样。试验选取的带电清洗剂主要成分为九氟丁甲醚、三氟乙醇、N-甲基吡咯烷，同时还包括表面活性剂、偶联剂、抗电剂等成分。该清洗剂的残留量、工频击穿电压、电阻率、pH值均符合GB/T 25098—2010^[16]的要求。

1.2　测试仪器与方法

首先对试样进行预处理，使用蘸有无水乙醇的无纺布擦拭试样，以去除其表面多余的污物，主要为了探究老化因素对材料性能的影响。随后将试样静置，直至完全干燥，完成预处理。

预处理完成后，将新制复合绝缘子试样放入老化箱中进行人工加速老化处理。通过不同时长的加速老化，模拟实际环境中受热应力作用的老化复合绝缘子。热老化试验严格参照GB/T 3512—2014^[17]相关要求执行，试验采用东莞勤卓环测有限公司生产的加热老化箱。

根据阿伦尼乌斯公式，人工加速热老化处理时间与实际运行复合绝缘子自然老化程度的对应关系如式（1）所示。

t 1 = A F × t 2

（1）

式（1）中：t₁为在自然老化条件时间；t₂为人工加速热老化时间；A_F为加速因子。

经过式（1）换算后，热老化处理时间在理论上与实际25℃、相对湿度35%条件下的自然老化时间具有等效的老化程度。加速因子计算如式（2）所示。

A F = R H t R H u × e x p E a k 1 T 2 - 1 T 1

（2）

式（2）中：RH_u为150℃高温处理环境下干燥箱内的相对湿度，取值为1.7%；RH_t为正常使用环境下干燥箱内的相对湿度，取值为35%；T₁、T₂分别为高温测试环境和正常使用环境的温度，T₁取150℃，T₂取25℃，并需要换算到绝对温度；k为玻尔兹曼系数，取值为8.617×10^-5 eV/K；E_a为活化能，硅橡胶的活化能一般为1.14 eV^[18]。

通过式（2）计算得出加速因子为57.10，表明绝缘子在150℃环境下加速老化处理6 d与实际运行自然老化1年的老化程度相当。

在人工加速热老化试验中，温度设定为150℃，分别热老化处理0、6、12、18 d后进行取样。每间隔120 h，需将所有复合绝缘子试样从老化箱中取出，自然冷却4 h后，开展性能测试。在试样取出24 h后，重新放回老化箱继续热老化试验，且在放回前需确保老化箱温度已升至150℃。

在开展每项测试前，每组有1片硅橡胶试样喷洒至表面完全被绝缘清洗剂覆盖，没有干燥的部分，记为完全湿润状态；另1片喷洒完全湿润状态一半量的绝缘清洗剂，记为微湿润状态。待试样表面无液体残留进行后续测试，并以没经过喷洒处理的方形硅橡胶试样作为空白对照。

水接触角参照GB/T 24622—2009^[19]相关要求采用芬兰Biolin公司生产的全自动接触角测量仪进行测量。试样喷洒绝缘清洗剂后，置于温度为（23±2）℃、相对湿度为（50±5）%环境下静置4 h左右，待清洗剂自然挥发后进行水接触角测量，在试样的中心区测量5次，取其平均值作为该试样的水接触角最终结果。选用日本电子株式会社生产的JSM-7500F型扫描电子显微镜（SEM）观测喷洒绝缘清洗剂前后复合绝缘子的表面形貌和微观结构的变化，试样表面需进行喷金处理，放大倍数为200倍、500倍。采用美国PerkinElmer公司生产的Fourier Transform型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）观测硅橡胶复合绝缘子试样表面的官能团含量及化学结构变化，采用ATR全反射光谱，分辨率为4 cm^-1，波数为400～4 000 cm^-1[20]，主要分析试样Si-O-Si主链、Si-(CH₃)₂、Si-CH₃侧链和-OH基团的吸收峰变化。

搭建沿面放电试验平台测量试样的沿面闪络电压和泄漏电流，如图2所示。沿面放电试验参照GB/T 25097—2010^[16]和GB/T 775.2—2003^[21]相关要求进行测试，将复合绝缘子试样固定于环氧树脂板上，采用均匀升压法，先施加相当于预期闪络电压75%的电压，随后以每秒提升2%试验电压的速率均匀升压，直至试样发生闪络，同时精确记录此时的闪络电压。为了防止沿面放电形成电痕对测量产生影响，在沿面放电试验中，每个试验条件下均使用5个试样分别开展测试，闪络电压的最终取值为5个试样闪络电压值的算术平均值且每次测定的测量值与最终闪络电压的偏差不得超过5%^[22]。

2　结果分析

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2.1　SEM测试结果分析

在长期户外运行工况下，受多重环境应力的持续作用，高温硫化（HTV）硅橡胶复合绝缘子伞裙材料呈现出显著的表层老化特征^[23]。根据现有研究，老化后的伞裙材料表面通常会形成典型颗粒状形貌特征，并伴随微米级裂纹。这些表面裂纹的开口宽度、纵深长度与材料的老化程度呈现显著正相关性。此外，热老化会加速材料表面微裂纹的生成速率和扩展规模，形成具有树枝状分形特征的裂纹网络。然而，关于外施绝缘清洗剂是否会引起材料结构的次生劣化，特别是绝缘清洗剂渗透作用对硅橡胶分子链重排及填料界面特性的影响，仍需通过微观表征来研究。因此本文对两种热老化复合绝缘子表面喷洒不同用量的绝缘清洗剂后进行不同放大倍数的形貌观测，结果如图3所示。

从图3可以看出，对于1号复合绝缘子，干燥状态下表面呈层状堆叠结构；在微湿润状态时，表面平整程度有所改善，仅有细小孔洞存在；在完全湿润状态时，表面裂痕数量和深度又开始增加。对于老化年限较长的2号复合绝缘子，干燥状态下表面粉化层以填料颗粒紧密堆积；在微湿润状态时，填料颗粒堆积度降低，表面生成小孔洞，裂缝也暴露显现出来；在完全湿润状态时，粉化层基本被去除，伞裙材料表面裂痕数量和深度都进一步增加。

SEM测试结果表明，不同运行年限的复合绝缘子伞裙材料表面喷洒不同用量绝缘清洗剂后表面形貌不同，对于1号复合绝缘子，微湿润状态时绝缘清洗剂可以在一定程度上填补老化试样表面的微小裂纹与孔洞，改善其表面平整性与致密性，完全湿润状态时绝缘清洗剂则会破坏表面结构；对于2号复合绝缘子，由于失去表面粉化层的遮蔽作用，绝缘清洗剂用量的增加反而使得材料表面缺陷进一步暴露，这时使用绝缘清洗剂进行清洗不利于复合绝缘子的安全运行。

2.2　水接触角测试结果

硅橡胶复合绝缘子具备出色的耐污闪能力，这得益于硅橡胶外绝缘所拥有的良好憎水性。绝缘清洗剂在恢复绝缘子表面憎水性与憎水迁移性方面发挥着积极作用^[24-26]。然而，经绝缘清洗剂处理后的复合绝缘子，在长时间热老化环境中，其表面憎水性是否会受到影响，目前尚不明确，需展开进一步探索。

为了分析绝缘清洗剂对不同热老化状态硅橡胶伞裙试样表面憎水性的影响，将人工加速老化后的试样喷洒不同用量的绝缘清洗剂并静置恢复96 h，测得不同硅橡胶试样的水接触角随老化时间的变化规律如图4所示。一般而言，水接触角（θ）>90°表明该试样表面呈现憎水性，且角度越大憎水性越好；θ<90°表明试样表面呈亲水性。从图4可以看出，干燥试样的θ随老化时间的增加呈现逐渐减小的趋势，而经过绝缘清洗剂喷洒的试样θ随老化时间的增加呈现先减小后增大再减小的趋势。随热老化时间的增加，虽然干燥试样的憎水性逐渐下降，但平均水接触角都大于90°，经过绝缘清洗剂喷洒的试样，其θ在相同老化时间下均高于干燥试样，表明经过绝缘清洗剂喷洒后试样的憎水性得到提升。在干燥状态时，试样的水接触角随热老化时间增加而减小的幅度逐渐减小；在微湿润状态时，试样在老化18 d时的水接触角较未老化时减小了1.93%；而完全湿润状态时，试样在老化18 d时的水接触角较未老化时减小了5.76%。这是由于当试样表面处于干燥状态时，一开始在热应力作用下，大部分硅橡胶伞裙试样表面已经受到不同程度的破坏，随着热老化程度的增加，硅橡胶伞裙剩余未被破坏的面积越来越小，因此憎水性减小幅度逐渐减小。当试样处于微湿润和完全湿润状态时，在老化时间为12 d时，热应力对硅橡胶伞裙试样表面结构的破坏作用较轻，绝缘清洗剂铺展挥发后形成的界面仍然可以维持对外部水分子的排斥作用。微湿润状态下硅橡胶试样在老化时间为12 d时的水接触角最大，这是因为老化初期，热应力使硅橡胶基体中部分化学键断裂，生成了游离的低分子量硅氧烷。同时，清洗剂的渗入起到溶剂携带作用，增加了高分子链间的自由体积，显著降低了低分子量硅氧烷的迁移阻力。在清洗剂挥发过程中，低分子量硅氧烷携带的憎水性-CH₃在试样表面定向排列，维持了界面对水分子的排斥作用。本文使用的绝缘清洗剂有良好的挥发性，在挥发过程中其可在低表面能表面活性剂作用下快速铺展，其中亲水基团吸附于硅橡胶表面，憎水基团定向排列并指向试样外侧，因此将试样喷洒绝缘清洗剂至微湿润状态后，憎水性有所改善；但试样在完全湿润状态时，过量绝缘清洗剂的溶胀作用会进一步破坏老化硅橡胶伞裙试样的内部结构，且残留在老化硅橡胶试样内的清洗剂会阻止硅氧烷小分子迁移到试样表面，因此在完全湿润状态下试样憎水性的改善效果不佳。

尽管在热老化进程中，喷洒绝缘清洗剂的试样存在憎水性恢复的现象，在一定程度上有助于改善材料的憎水性能，但从整体来看，热老化对憎水性造成的负面影响更为显著，导致试样憎水性整体上呈下降趋势。

2.3　FTIR测试结果

为了进一步分析绝缘清洗剂对不同自然老化状态、不同位置的复合绝缘子伞裙成分变化的影响，分别对两种热老化复合绝缘子的高压、中压、低压端伞裙进行FITR测试。其中干燥复合绝缘子伞裙试样的FITR测试结果如图5所示。复合绝缘子的FITR图中，波数为760～840 cm^-1和1 240～1 280 cm^-1属于C-H的吸收峰，其在一定程度可反映硅橡胶材料侧链断裂情况；波数为1 000～1 100 cm^-1属于Si-O-Si的吸收峰，可反映硅橡胶材料主链断裂情况^[27]；波数为2 000～2 200 cm^-1的两处吸收峰属于硅橡胶内部炔烃；波数为3 300～3 700 cm^-1处吸收峰属于复合绝缘子内部Al(OH)₃阻燃剂的-OH，其吸收峰面积可表征复合绝缘子中阻燃剂含量。

从图5可以看出，对于运行时间较短的1号复合绝缘子，高压端伞裙各基团吸收峰面积大于中压端和低压端，各位置伞裙的红外吸收峰峰值较为接近。这是由于在运行初期，复合绝缘子的老化主要受环境应力影响，高压端靠近导线，承受着高电压和强电场，在一定程度上激发了硅橡胶内部低分子量硅氧烷表面的快速迁移，使得表面含硅特征基团浓度较高，吸收峰面积最大；而低压端位于绝缘子串最上方，电场强度极弱，且更容易受到雨水的自然冲刷而保持表面相对清洁，因此低压端伞裙的老化程度较轻；中压端电场相对较弱，缺乏促使低分子量硅氧烷快速迁移的驱动力，同事又承受着自然环境应力的侵蚀，因此表观老化相对较快，吸收峰面积最小。对于运行时间较长的2号复合绝缘子，低压端伞裙各基团吸收峰面积大于中压端和高压端，各位置伞裙的红外吸收峰峰值相差较大。高压端虽然在初期有低分子量硅氧烷的补充，但在长期运行中持续承受高电压、强电场，不仅静电场吸附污秽严重，且长期伴随的微弱电晕放电和局部电弧对硅橡胶表面造成了不可逆的破坏，加速了分子链的断裂，吸收峰面积减小，导致高压端老化加剧。

图6为复合绝缘子高压端伞裙喷洒不同含量绝缘清洗剂后的FTIR测试结果，其他位置伞裙试样红外光谱趋势与其类似。

从图6可以看出，伞裙表面喷洒绝缘清洗剂至微湿润状态时，伞裙试样的红外光谱中Si-(CH₃)₂、Si-O-Si、Si-CH₃、-OH吸收峰峰值都有所增加。结合SEM观测结果，一方面绝缘清洗剂的脱水缩合反应对老化复合绝缘子伞裙有修补作用，使得被破坏的硅橡胶主链和侧链有所恢复，使得Si-(CH₃)₂、Si-O-Si、Si-CH₃吸收峰峰值增加^[28]；另一方面绝缘清洗剂对复合绝缘子表面粉化层有清除作用，随着阻燃剂严重流失，表面粉化层被逐渐清除，内部老化程度较轻的基体材料得以显露，检测到的-OH含量上升。

经过不同时间热老化处理后，复合绝缘子试样表面结构会发生改变。对经过不同老化时间处理的伞裙试样进行红外光谱测试，结果如图7所示。从图7可以看出，随着老化时间的增加，伞裙试样中Si-O-Si吸收峰以及Si-CH₃吸收峰的峰值均呈现明显下降趋势。该现象表明，持续的热应力作用会导致硅橡胶表面的高分子主链发生断裂，同时加剧侧链-CH₃的氧化分解，致使材料表面发生氧化降解，有效成分流失，憎水基团减少，表面结构逐渐劣化。

绝缘清洗剂对不同老化程度试样表面的修复机理类似，本文选取老化6 d的试样进行分析。经过6 d热老化处理后，硅橡胶伞裙试样喷洒不同用量绝缘清洗剂后的红外光谱如图8所示。

从图8可以看出，在微湿润状态时，试样的各官能团吸收峰位置没有改变，并且除了C-H伸缩振动特征峰强度保持稳定，其他吸收峰的强度均有所上升，说明原本在热应力作用下断裂的硅橡胶主链Si-O-Si以及侧链Si-C有所恢复，这是由于绝缘清洗剂覆盖在硅橡胶伞裙试样的表面阻碍了侧链的氧化断裂反应，同时含有的亲水基团与断裂硅橡胶主链含有的Si-O键发生脱水缩合反应重新生成了Si-O-Si^[29]。在完全湿润状态时，试样的其他吸收峰强度均降低，仅2 900～3 000 cm^-1处C-H的伸缩特征吸收峰强度升高，表明绝缘清洗剂用量较高时硅橡胶伞裙试样表面产生溶胀作用，反而降低了硅橡胶试样交联度，加剧了硅橡胶试样的老化程度。

绝缘清洗剂对不同热老化时间试样的作用效果可通过计算各个状态下试样Si-(CH₃)₂、Si-O-Si、Si-CH₃官能团吸收峰面积来表征，结果如表1所示。

从表1可以看出，试样老化0、6、12、18 d后喷洒绝缘清洗剂至微湿润状态时，波数为760～840 cm^-1的Si-(CH₃)₂较干燥状态峰面积变化率分别为19.5%、17.7%、11.2%、4.8%，波数为1 000～1 100 cm^-1的Si-O-Si较干燥状态峰面积变化率分别为7.1%、8.7%、2.9%、2.0%，波数为1 240～1 280 cm^-1的Si-CH₃较干燥状态峰面积变化率分别为12.9%、10.0%、7.1%、5.6%。由此可以看出，随着老化时间的增加，微湿润状态的绝缘清洗剂对试样表面官能团的修补作用减弱。试样老化0、6、12、18 d后喷洒绝缘清洗剂至完全湿润时，波数为760～840 cm^-1的 Si-(CH₃)₂较干燥试样峰面积变化率分别为14.6%、12.3%、5.2%、-11.8%，1 000～1 100 cm^-1的Si-O-Si较干燥试样峰面积变化率分别为3.2%、6.7%、-5.0%、-16.5%，1 240～1 280 cm^-1的Si-CH₃面积变化率分别为8.0%、4.7%、-1.25%、-8.7%。随着热老化程度的加深，侧链基团Si-(CH₃)₂、Si-CH₃峰面积变化率呈下降趋势，在老化时间为18 d时，喷涂绝缘清洗剂试样的各官能团吸收峰面积比未喷涂清洗剂试样反而进一步减小，这是由于绝缘清洗剂的溶胀作用进一步破坏了试样表面。

2.4　电气性能测试结果

将不同老化时间热处理后的硅橡胶试样喷洒不同用量绝缘清洗剂，对其进行沿面闪络电压和泄漏电流测试，结果如图9所示。

从图9可以看出，在热老化时间分别为0、6、12、18 d时，干燥试样的沿面闪络电压分别为24.52、23.02、22.62、22.32 kV；喷洒绝缘清洗剂至微湿润状态时，试样的沿面闪络电压分别为24.61、23.63、23.05、22.42 kV；喷洒绝缘清洗剂至完全润湿状态时，试样的沿面闪络电压分别为24.05、23.41、22.80、21.87 kV。对于同一热老化程度的硅橡胶试样，微湿润状态下的闪络电压较干燥状态均有一定程度的提升。热老化处理时间越长的试样越容易被溶胀作用破坏^[30]，在绝缘清洗剂对试样绝缘性能的改善和抑制两种作用的综合影响下，完全湿润状态试样的闪络电压可能高于也可能低于干燥状态试样，但闪络电压随老化时间的变化趋势与憎水性保持一致。

当热老化时间为0 d时，干燥、微湿润和完全湿润状态试样的泄漏电流分别为0.140、0.101、0.120 mA，微湿润状态试样和完全湿润状态试样的泄漏电流较干燥试样分别下降了27.8%、14.3%；当热老化时间为6 d时，干燥、微湿润和完全湿润状态试样的泄漏电流分别为0.160、0.125、0.132 mA，微湿润状态试样和完全湿润状态试样的泄漏电流较干燥试样分别下降了21.8%、17.5%；当热老化时间为12 d时，干燥、微湿润和完全湿润状态试样的泄漏电流分别为0.166、0.145、0.157 mA，微湿润状态试样和完全湿润状态试样的泄漏电流较干燥试样分别下降了12.6%、5.4%；当热老化时间为18 d时，干燥、微湿润和完全湿润状态试样的泄漏电流分别为0.169、0.157、0.196 mA，微湿润状态试样的泄漏电流较干燥试样下降了7.60%，完全湿润状态试样泄漏电流较干燥试样上升了24.80%。

在老化时间为0～12 d的条件下，两种湿润状态试样的绝缘清洗剂对其泄漏电流都有抑制作用。随着老化时间的增加，绝缘清洗剂对其泄漏电流抑制效果减弱。当老化时间为18 d时，完全湿润状态硅橡胶试样的泄漏电流已经超过了其他两种状态试样。分析认为，在热应力作用下分子间结构被破坏，交联密度下降，使得硅橡胶试样的泄漏电流增大。在相同老化时间下，试样喷洒绝缘清洗剂至完全湿润状态时，绝缘清洗剂对热老化硅橡胶试样的溶胀作用反而会加剧对其内部结构的破坏作用，因此泄漏电流峰值变化幅度进一步增大。

3　结论

收起

本文通过制备自然老化与人工加速老化的复合绝缘子试样，研究了不同绝缘清洗剂用量对其理化特性、憎水性及电气性能的影响，得出主要结论如下：

（1）对于老化程度较轻的1号复合绝缘子伞裙材料，微湿润状态的清洗剂用量可在一定程度上填补表面微小孔洞，改善平整度；对于老化程度较重的2号复合绝缘子伞裙材料，微湿润状态的清洗剂用量能有效去除表面粉化层显露内部基体。但在完全湿润状态下，因过量清洗剂的长时间溶胀作用，两者表面的裂痕数量与深度均会进一步增加，加剧材料表面结构的破坏。不同老化年限的1号和2号复合绝缘子喷洒微湿润状态的绝缘清洗剂用量较为合适。

（2）人工加速老化试样测试结果表明，将绝缘清洗剂喷洒至微湿润状态，能够有效提升老化初期（等效运行3年内）试样的表面憎水性，同时提高沿面闪络电压并抑制泄漏电流。

（3）随着人工加速老化时间的增加，喷洒微湿润状态清洗剂用量的绝缘子试样在物理性能、电气性能、微观结构的改善效果逐渐减弱；而喷洒完全湿润状态清洗剂用量的绝缘子试样物理性能和电气性能在老化时间为0～12 d时改善性能有所减弱，在老化18 d时劣化幅度迅速增大。

参考文献

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文献

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2026年第59卷第4期

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doi: 10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2026.04.013

接收时间：2025-04-26
首发时间：2026-09-10
出版时间：2026-04-20

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出版历史

收稿日期：2025-04-26
修回日期：2025-06-18

基金

作者信息

¹三峡大学电气与新能源学院，湖北　宜昌　443002

²湖北省输电线路工程技术研究中心，湖北　宜昌　443002

³国网湖北省电力公司襄阳供电公司，湖北　襄阳　441000

⁴国网随州供电公司检修分公司，湖北　随州　441300

⁵国网襄阳市襄州区供电公司；湖北　襄阳　441000

通讯作者:

黎鹏（1989-），男（汉族），湖北咸宁人，副教授，博士，主要从事电工装备电磁多物理场分析、输变电设备外绝缘等的研究工作。

参考文献

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

状态	老化时间/d	峰面积/(Abs/cm)
状态	老化时间/d	760～840 cm^-1	1 000～1 100 cm^-1	1 240～1 280 cm^-1
干燥	0	37.48	46.38	3.48
	6	33.56	42.14	2.99
	12	31.93	39.25	2.40
	18	25.25	32.91	2.31
微湿润	0	44.81	49.68	3.93
	6	39.51	45.79	3.29
	12	35.52	40.38	2.57
	18	26.46	33.56	2.44
完全湿润	0	42.95	47.91	3.76
	6	37.71	44.95	3.13
	12	33.60	37.28	2.37
	18	22.26	27.46	2.11