浅谈退役复合绝缘子回收应用

侯保清

摘要：复合绝缘子属于有机材料，设计使用寿命15-20年，其在运行中遭受到温度、污秽、潮湿、局部放电或高场强的联合作用，伞裙及护套硅橡胶出现龟裂、粉化、憎水性降低、开裂等老化现象，退役问题不可避免。

关键词：退役、绝缘子、电网。

一、实施背景

20世纪50年代国外开始研究和使用复合绝缘子，我国从1985年首次挂网试运行，1995年在交直流电网中大批量使用，运行至今，得到生产运行部门的广泛好评。保守估计，目前我国电网中66kV及以上电压等级的运行复合绝缘子数量超过1000万支，随着电网建设及维护，新增数量也在逐年增加。

目前，运行10年以上的占据了我国电网复合绝缘子半壁江山，复合绝缘子退役数量将呈现累积性和持续性增长的特点，已成为国家电网公司急需面对的问题。

针对退役复合绝缘子回收应用技术研究在国内、外尚属空白，需求紧迫。此项工作的开展，不仅可以解决退役后带来的资源浪费及空间占用，而且可以实现资源再生，变废为宝，具有巨大的环保、社会、经济效益，意义重大。

二、成果创新点

工作开展中，班组针对复合绝缘子的结构特点和材质组成，主要在退役回收后的自动清洗、硅橡胶材质自动剥离及硅橡胶材料深化处理再利用等方面进行创新性研究具体如下

1）分析伞裙表面污秽组成特点，筛选清洗溶液，采用超声、振动、机械清除的方式，开发退役复合绝缘子清洗装置。

2）根据复合绝缘子结构特点，研制硅橡胶材质分离刀具结构，结合机/电传动、精密对焦、PLC电子中控、连续工作平台等组件，开发硅橡胶材质自动分离装置，完成退役复合绝缘子硅橡胶材料剥离、收集。

3）分析硅橡胶无机/有机组成特点，对硅橡胶胶粉材料进行化学改性、再生，并将产品应用于复合绝缘子生产中，获得循环应用产品。

三、理论依据及实施方案

1、理论依据

复合绝缘子的主要部件及结构图1所示，主要有伞裙护套、芯棒和金具三种材质构成。芯棒是复合绝缘子机械负荷的承载部件，伞裙护套是外绝缘部分，硅橡胶材料，其作用是使复合绝缘子具有足够高的防湿闪和污闪的外绝缘性能，以保护芯棒免遭大气的侵袭。金具是复合绝缘子机械负荷的传递部件。

图1复合绝缘子结构示意图

复合绝缘子硅橡胶材料属于高温硫化硅橡胶，主成分线型聚硅氧烷（硅橡胶生胶，简称硅生胶或生胶），是以-Si-O-交替主链、侧基为甲基构成的线型有机/无机高分子材料。从分子结构上看，烃基以σ键与主链上硅原子结合，增加了自由旋转的空间体积，烃基的氢原子与水分子中的氢原子相互排斥，使水分子难以与亲水的氧原子接近，宏观上表现为硅橡胶的憎水性能。。

实施方案

1）回收清洗装置

复合绝缘子在长期的挂网运行中，受工况环境影响，表面沉积不同程度的污秽，这些污秽成分主要包括有机分子和无机粉尘两大类组成，在对退役复合绝缘子进行回收处理之前，需要对表面的污秽进行清理。

据退役复合绝缘子污秽成分特点，选择弱极性溶剂与水配成清洗溶液，在清洗装置中对污秽物进行浸润、溶解，然后超声振动、机械冲洗清楚的方式，去除表面污秽。

2）硅橡胶材质自动剥离装置

废旧高分子材料资源化利用技术作为优先领域和重点任务列入国家《废物资源化科技工程“十二五”专项规划》。退役复合绝缘子外绝缘硅橡胶材料是一种可以资源化利用的废旧高分子材料，可以经过物化处理和工业深加工，可得到高附加值回收产品。

硅橡胶材料是粘接在芯棒上，要实现回收循环应用，首先要将硅橡胶材料从芯棒上剥离下来。因此，为实现迅速、有效的材质分离，班组根据复合绝缘子结构特点，研制硅橡胶材质分离刀具结构，并结合机/电传动、精密对焦、PLC电子中控、连续工作平台等组件，形成退役复合绝缘子材质自动分离技术，建立硅橡胶材质自动分离系统和装置，完成退役复合绝缘子硅橡胶材料剥离、收集。图4是制造的退役复合绝缘子硅橡胶材料的分离装置。

3）复合绝缘子再生应用

检测分析硅橡胶表面成分和官能团结构特点，对剥离、粉碎的硅橡胶材料进行化学改性和再生，在表面接枝与复合绝缘子外绝缘配方成分相容性好的偶联剂，制成可以用于复合绝缘子生产的硅橡胶产品。

通过调整复合绝缘子硅橡胶炼胶配方，适当添加硅橡胶深化处理产品，在捏合机中完成炼胶工艺，并在开炼机中加入硫化剂，薄通、叠块，在注射机中一次成型，加工出35kV复合绝缘子产品。

四、效益分析及应用前景

1、成果当前应用情况

目前，结合河南省内退役的复合绝缘子，班组开发了清洗装置、硅橡胶材质自动分离装置，并用这些设备将退役复合绝缘子硅橡胶材料分离出来，通过深加工，生产了1吨的硅橡胶胶粉，并将胶粉用于复合绝缘子生产中。对于硅橡胶胶粉生产和应用领域拓展的研究工作仍在持续中。

2、效益分析

经济效益:复合绝缘子作为有机材料具有一定的使用寿命，所有运行复合绝缘子必将面临更新换代问题，每年需处置的退役复合绝缘子数量巨大，且仍在逐年增加。将退役复合绝缘子硅橡胶材料回收后深化处理，可得到高附加值回收产品，继续作为一种原材料，用于复合材料生产中，实现循环经济资源化应用。

根据现有的复合绝缘子硅橡胶原材料成本核算，原胶2.2万元/吨左右，白炭黑（气相3.9万元/吨左右，沉淀0.8万元/吨左右），氢氧化铝0.6万元/吨左右，各种硅油3~10万元/吨左右等，硅橡胶材料成本约为18~22元/公斤。

复合绝缘子退役后直接废弃将造成极大的资源浪费。若将其硅橡胶材料回收、再生和资源化应用，200目胶粉回收后加工成本约3元/公斤左右，远低于硅橡胶原材料加工成本，既能实现资源化回收应用，又降低复合绝缘子生产成本。

若以高性能胶粉资源化应用技术而言，目前这种高性能胶粉（国内外尚属空白，参照国际轮胎橡胶市场行情）的售价在12元/公斤（1.2万元/吨）左右。以目前复合绝缘子硅橡胶材料的年使用量来说，最终退役、残次废弃硅橡胶材料总量将超过72000吨，复合绝缘子资源化再利用后，仅胶粉一项，每年存在市场价值8.64亿。

环境和社会效益：退役的复合绝缘子若处置不当，不仅将造成资源浪费，而且会对环境带来污染以及空间占用等问题。

国家电网公司做为世界500强企业，开展退役复合绝缘子资源化处理关键技术研究，提出退役复合绝缘子回收处置策略，不仅可以实现资源的可再生利用，变废为宝，在增加经济效益的同时，也将带来巨大的社会效益和环境效益，最大程度体现国家电网公司的社会责任，在公众面前树立良好的形象，实现废弃物的资源化，降低对环境的影响，增加环保风险的可控度。同时，也可实现其价值最大化，对推进电力产业和社会绿色发展意义深远。

五、结束语

国内外对于退役复合绝缘子硅橡胶材料再生应用研究还是空白。从长远发展的眼光看，废弃绝缘子硅橡胶材料的再生应用对于环境保护、资源再利用以及电网的健康持续发展有着重要的意义，会逐步受到行业关注。回收后的硅橡胶材料经过加工后，得到硅橡胶胶粉可以作为一种原材料，用于橡胶、树脂、塑料等领域复合材料的生产中，应用领域广泛。