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橡胶密封件:超高压送电阻尼橡胶件的突破

超高压送电是用五十万伏以上电压进行电能的输送,它能减少电能在输送过程中的损耗,因而在国民经济、国防建设和社会发展中有着不可替代的重要作用。通常超高压电能输送采用四分裂导线结构,必须用间隔棒有效地将其隔开,才能防止相互鞭击。然而,用间隔棒隔开的四分裂导线,在微风中极易引起导线振动,在强风下又会诱发档距间导线震荡,从而导致导线疲劳、间隔棒固件松动、导线磨损,严重威胁送电线路的安全。因此,在间隔棒与导线间采取减振措施,以控制振幅在允许的范围内保证电网安全运行,是我国超高压送电线路必须解决的重大问题。

二十世纪八十年代初,国家为了解决超高压送电的安全运行问题,有效提升我国电力事业的设计、发展水平,决定在“锦辽海五十万伏送电线路新建工程”中首次使用阻尼间隔棒这一新技术。这一技术的研发当时在国内才刚刚起步,几乎是空白。

从何处入手,怎样突破?余赋生等科技人员在从理论上分析认识阻尼本身固有的特性,影响阻尼效果的粘度、磨擦(包括内磨擦)、声学辐度、力学和磁的迟滞性等因素基础上,科学地把解决问题的关键确定为超高压送电线路间隔棒用阻尼橡胶材料的选择上。围绕着这一关键问题,他们首先从基础研究入手,经过不懈的艰苦拼搏,搞清了作为间隔棒用阻尼橡胶材料必须具有:优异的耐疲劳性,较好的机械强度,适当的压缩刚度,优异的耐氧化、耐臭氧、耐紫外光、耐腐蚀、耐老化,适宜的高低温性能和电阻率,较大的起始握力等特性,为新材料的研发确定了理论标准和要求。然而,选择何种胶种作为间隔棒用阻尼橡胶材料这一新难题又摆在了他们面前。余赋生等凭借多年从事高聚物研究的实践积累和扎实的理论基础,敏感地注意到了绝大多数结构材料的阻尼值都很小,而高聚物在玻璃化转变区具有很大的阻尼值,但何种高聚物才能满足上述阻尼橡胶材料的特性呢?他们把工作的着力点又聚焦在这一关键问题上。通过大量的实验证明,高聚物虽在玻璃化转变区内具有最大的阻尼数值,但均一高分子材料的玻璃化转变区只有10-20℃,这就大大地限制了其使用范围。为了克服这种缺点,他们从分子设计的角度出发,采用两种或多种高聚物并用,共混或采用接技、嵌段共聚物、增塑、加入填料等方式,拓宽了高聚物的力学阻尼峰,在基础理论研究上获得了重大突破,取得了令人满意的阻尼效果。理论上的创新突破,为整个阻尼橡胶材料的研制打开了胜利之门。在此基础上,他们又集中全力对多种配方进行了广泛深入的研究和比较、筛选等试验,首次并创新性地采取了把具有阻尼性很好的橡胶和具有较长耐疲劳寿命的橡胶并用,使之相辅相成,有效解决了单胶种的缺陷,并通过补强剂碳黑、促进剂和增进剂的加入及协调,进一步优化了橡胶材料的机械强度、耐臭氧、耐氧化、耐老化等性能,成功地研发出了作为阻尼件的“并用胶1号”和“并用胶2号”。实验证明,在50℃下使用20年后,该阻尼橡胶件仍可满足线路使用的要求。该项目填补了我国一项空白。阻尼性、抗疲劳寿命、握力强度、耐臭氧氧化、耐高低温等性能指标达到了国际先进水平,最重要的阻尼性能达到了国际领先水平。1988年该项目荣获国家发明三等奖,并在本所实验化工厂建立了生产基地。

超高压送电线路间隔棒用阻尼橡胶件,现已在线路上实际运行了20多年,仍正常运转。该成果先后在大亚湾、秦山核电站、贵昆、辽长哈、小浪底等国家重点工程中的40多条超高压线路上应用,总长度达15万多公里。2003年,长江三峡水电工程超高压送电线路,也大面积地应用了该阻尼橡胶件,为我国电力工业的发展做出了重要贡献。

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