當前復合絕緣子在輸電線路上用量巨大，其可靠性直接影響到輸電線路運行安全。近年來，復合絕緣子多次發生斷串故障，已成為架空線路面臨的突出問題，同時也成為影響運行單位執行復合絕緣子壽命周期的重要因素。 復合絕緣子斷串可分為脆斷與朽斷兩類，脆斷的原因為密封破壞、芯棒采用非耐酸棒，導致芯棒受潮后發生應力腐蝕；朽斷的原因主要為芯棒-護套界面粘接不良，造成芯棒內部出現局部放電，逐步蝕損、碳化芯棒。 圖片 圖1 復合絕緣子脆斷 圖片 圖2 復合絕緣子朽斷 近年江蘇、山東、河南、浙江、廣東等省份總計發生過多起復合絕緣子斷串，其中大部分為界面問題引發的朽斷，當界面存在內部氣隙、粘接不良，往往導致水分從外界擴散進入芯棒，引發內部放電，放電的能量和產生的酸性物質逐步侵蝕護套，造成護套孔洞，導致水分大量侵入芯棒，進一步造成芯棒放電的惡化，嚴重放電下芯棒逐步碳化、喪失機械性能，最終導致斷串。界面問題已成為當前影響復合絕緣子可靠性的最主要因素！因此，今天就來談談復合絕緣子芯棒的界面問題，包括界面的分類、界面的連接、影響界面性能的因素、界面的檢測手段。 1、界面的分類 復合絕緣子的界面指不同材質的交界面，或者相同材質在不同制造工序下產生的分界面，主要包括芯棒與護套界面、端部金具與芯棒界面、端部金具和芯棒及護套三種材質交界面。

            芯棒朽斷主要和芯棒-護套界面有關，因此本文主要討論芯棒-護套界面。 圖片 圖3 復合絕緣子界面分類 2、界面的連接 芯棒與護套界面通過偶聯劑連接，偶聯劑的作用是將護套硅橡膠與玻璃纖維芯棒連接在一起，常用的偶聯劑為硅烷偶聯劑，其分子一端具有親環氧基團，一端具有親硅橡膠基團，在一定溫度、壓力下通過反應形成三維交聯結構將硅橡膠與玻璃纖維芯棒連在一起。 3、影響界面性能的生產因素 影響芯棒-護套界面性能的生產因素主要有脫模劑、偶聯劑材質、護套材質、芯棒的預處理、芯棒的保存等。 脫模劑：芯棒制造需要用到脫模劑，然而脫模劑會影響芯棒-護套界面粘接，造成粘接性能下降，因此生產中在生產護套之前，要通過打磨等方法將表面脫模劑盡量去除。 存放環境：如果生產中芯棒存放環境不佳，會造成芯棒吸潮，從而降低其與護套粘接的效果。 打磨、烘干：芯棒在與護套粘接之前，需要進行打磨、清洗，打磨是為了除去芯棒表面脫模劑，并增加芯棒與粘接劑的接觸面積以改善粘接效果；清洗是為了除去表面灰塵，清洗應采用處理過的水或無水乙醇，清洗后需要及時烘干。 偶聯劑：偶聯劑配好供使用時，應經過充分攪拌，并對粘度進行控制；芯棒表面涂抹偶聯劑后，應干燥一定時間，一方面使偶聯劑溶劑揮發，另一方面讓偶聯劑與芯棒表面充分浸潤，干燥期間應控制區域濕度不大于70%；偶聯劑干燥后、注射加工護套前，應對芯棒進行預烘。 4 界面缺陷的檢測 界面缺陷包括界面氣隙、內部導電通道、粘接不良等。界面氣隙及內部導電通道缺陷的檢測方法有工頻耐壓帶紅外溫升測試、陡波測試、微波測試、太赫茲波檢測等。粘接不良缺陷尚未形成統一、規范的檢測方法，較為有效的方法包括工頻耐壓帶紅外溫升測試、剖檢、帶護套水擴散試驗。 工頻耐壓帶紅外溫升測試有兩種思路： ①按照《DL/T 664-2008 帶電設備紅外診斷應用規范》進行，在實際運行條件下測量或者在實驗室中模擬運行電壓進行測量，在實驗室中模擬時，施加最高運行電壓30 min。 其判據為復合絕緣子溫升不應超過2K（DL/T 664-2008規定為1K，但實際測試中發現1K的溫升過于容易受外界干擾，2K相對較為合適）。其測試特點是靈敏度高，可以發現較為微小的缺陷，缺點是易受外界干擾，容易產生誤判，因此現場測試往往需要進行多次。

             工頻耐壓下復合絕緣子溫升超限 ②按照《GBT 22079-2008 標稱電壓高于1000V使用的戶內和戶外聚合物絕緣子一般定義、試驗方法和接受準則》中的9.2節方法進行，其施加電壓更高，為絕緣子自身干工頻閃絡電壓均值的80%，與自身試驗前相比溫升的不應超過20K。 陡波測試按標準GB/T 19519《標稱電壓高于1000 V的交流架空線路用復合絕緣子—定義、試驗方法及驗收準則》進行，水煮42h，施加陡度位于1000kV/us-1500kV/μs的沖擊電壓，存在內部缺陷時，可能會產生內部擊穿。從實際使用來看，陡波試驗不會受外界干擾，但靈敏度不夠，其對于顯著缺陷的檢出效果較好，對于細微缺陷可能無法檢出，通過提高陡度能提高檢出率，但相應方法需要進一步研究。 圖片 圖5 復合絕緣子陡波試驗發生內部擊穿 微波測試、太赫茲波檢測主要利用波在不同介質界面的折反射院里，當界面存在缺陷時，會產生反射波的異常。上述方法目前尚在研究中。 剖檢通過將護套部分或全部從芯棒去除，觀察芯棒表面護套的殘留情況來判定粘接好壞。如果芯棒粘接不良，芯棒表面往往沒有或很少護套殘留、芯棒直接裸露，如果芯棒粘接良好，則芯棒表面護套往往難以除去，即使用刀刮去護套，芯棒表面也往往殘留一層硅橡膠，而不會有芯棒直接裸露的情況。剖檢是目前絕緣子廠家、電網企業確定供貨芯棒粘接性優劣的主要直接手段，但剖檢需要人來識別，一定程度上依賴經驗，同時，剖檢尚沒有對所有電壓等級復合絕緣子產品形成一個大家認可的定量的標準。

              粘接不良芯棒剖檢結果 圖片 圖7 粘接良好芯棒剖檢結果 帶護套水擴散試驗方法可參照GB/T 19519《標稱電壓高于1000 V的交流架空線路用復合絕緣子—定義、試驗方法及驗收準則》，如果粘接不良，水煮后芯棒泄漏電流往往超過0.1mA，甚至超過1mA。0.1mA適用于新絕緣子的判斷，當前對于運行后絕緣子的水擴散判據仍是一個值得研究的問題，但超過1mA可推定粘接不良的可能性極大。同時，通過帶護套水擴散試驗后護套是否容易從芯棒剝離，也可判斷芯棒的粘接性能，曾經發現，水擴散泄露電流大于1 mA的樣品護套非常容易從芯棒剝離。帶護套水擴散試驗對界面問題的靈敏度較高，缺點是裁樣如果對樣品造成損傷，也可能造成泄露電流過大，影響結果判斷，而且一個試驗段很短，可能取樣沒能覆蓋絕緣子缺陷處造成漏檢，因此對于懷疑存在粘接不良的絕緣子，應盡可能覆蓋高、中、低壓3段進行取樣，同時參考同批次絕緣子試驗結果結合判斷，如果同一批次有多支絕緣子出現水擴散試驗不通過，可推定該批次絕緣子界面粘接存在問題。

               粘接不良樣品，水擴散試驗后護套極易從芯棒剝離 上述的各種方法，目前實際應用較多的是工頻耐壓溫升、陡波、水擴散、剖檢，這四種方法各有優劣，將上述方法相結合、互相印證可大大提高界面性能判斷的準確度，比如對于懷疑界面有問題的絕緣子，首先采用工頻耐壓測溫升，然后取疑似溫升不正常的區域實施陡波檢測，并取高壓端、中部、低壓端典型區域進行帶護套水擴散試驗，并進行剖檢。如果四項試驗中任何一項有明顯異常，則芯棒界面存在問題可能性較大（前提是通過密封性試驗排除端部密封問題），如果溫升、陡波、水擴散均無問題，但剖檢疑似有芯棒裸露區域，則說明界面粘接有一定性能下降，如果四項試驗均無問題，則說明粘接良好。