CN101714437A - 耐污损绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐污损绝缘子，该绝缘子即使在大气污染严重的地域也可以防止耐电压特性的降低，并且不会招致绝缘子寿命降低。在施加了通常的釉药的瓷制绝缘子主体(1)的表面，形成防带电剂的涂覆层(5)，防止大气中所含的污损物质的带电吸附。防带电剂是将ZnO、Sb₂O₄、SnO₂等导电性金属氧化物分散在粘合剂中所得。涂覆层(5)的厚度调整为绝缘子的表面电阻达到1000～100000MΩ。适合设置于工业地域等重污染地域，特别适合作为直流送电用绝缘子。

Description

耐污损绝缘子

技术领域

本发明涉及一种耐污损绝缘子，该耐污损绝缘子适于在大气中含有从工厂或汽车等排出的煤烟或粉尘的污损环境下使用。

背景技术

作为送电线、配电线、发变电设备等绝缘支持用的绝缘子，自古以来电绝缘性、机械强度以及持久性优越的瓷制绝缘子就得到广泛应用。虽然瓷制绝缘子在干净的状态下具有10～20万MΩ的高表面电阻，但是已知的是当该绝缘子的表面被污损的话表面电阻降低，耐电压特性大幅降低。特别是在日本由于周围被大海包围，存在强风时从大海飞来的盐分吸附于绝缘子的表面引起的急速污损的问题，自古以来一直研究对此的对策。此外，在中国或印度等国由于城市开发的进展或特殊的气象、地形条件，存在在绝缘子上积累污损物的问题，因而迫切期待其对策。

绝缘子中，对于设置于发电所或变电所等大型绝缘套管等，为了提高耐污损特性，将沿面放电的最短距离增大的话在机械强度或经济面上有所限制，因此期待着不增大沿面放电的最短距离而提高性能的技术。现有的技术中不增大沿面放电的最短距离，通过放水洗掉绝缘子表面吸附的盐分的绝缘子洗净是有效的，但是从节能以及降低成本的观点出发期望削减洗净次数或用水量。此外，使用于送电线或配电线的绝缘子由于在广泛范围内分散配置，在实用上难于在各处设置绝缘子洗净装置，有必要使绝缘子本身成为耐污损特性优越的绝缘子。

这类现有的耐污损绝缘子，可以大致区别为对绝缘子本身的形状进行了设计的绝缘子、为了即使吸附了盐分也无障碍的而对表面进行了憎水性处理的绝缘子或施加了导电釉的绝缘子等。作为对绝缘子本身的形状进行了设计的绝缘子，如非专利文献1的第2页作为耐盐性悬垂绝缘子而记载的那样，通过在绝缘子的主体上形成各种各样的皱褶以增大绝缘子的沿面放电的最短距离，使其形状为即使吸附了盐分也难于放电。然而，虽然伴随着台风那样的强风吸附的盐分大多在其后通过雨水而被洗掉，但是由于大气污染的污损则很难除去而不断吸附积累，因此设置了皱褶的效果是有限的。

作为对表面进行了憎水性处理的绝缘子，如非专利文献1的第225页所记载的那样，有在表面涂敷了硅化合物、氟系树脂、硅橡胶等憎水性材料的绝缘子。但是该技术在由于降雨等而暂时性失去憎水性、或者在吸附了诸如煤烟的大气污染物质时憎水性大幅降低，存在不能维持所期待的效果的问题。因此，对于吸附了大气污染物质来说基本没效。此外最近，以各种各样的用途尝试着利用光催化剂的有机物分解作用或亲水性的污染物洗净，但为了实现该效果定期性需要大量的水，除了降雨多的一部分地域，其不适宜作为在污损环境下设置的绝缘子的污损对策。

表面施加了导电釉的绝缘子具有10～900MΩ的表面电阻，是利用了导电釉的电阻均匀化效果与由于微弱电流流过导电釉而引起的发热效果的提高了耐污损特性的绝缘子。但是，由于导电釉一直持续的流过微弱电流，与通常的瓷制绝缘子相比具有绝缘子的寿命变短的倾向。

非专利文献1：《绝缘子》，1983年5月，社团法人电气学会发行

发明内容

诸如此类现有的绝缘子，主要目的在于防止由于吸附盐分使耐压特性降低。因此，在以煤烟为主要部分的大气污染严重的工业地域，存在不能充分发挥效果的缺点。另外，导电釉绝缘子与通常的瓷制绝缘子相比存在绝缘子寿命变短的问题。因此本发明的目的在于解决诸如此类的现有的问题点，提供一种在大气污染严重的工业地域也能防止降低耐压特性、而且不会招致绝缘子的寿命降低的耐污损绝缘子。

为了解决上述课题，本发明者对于设置于污染大气中的绝缘子表面所吸附的物质进行反复研究的结果发现，在绝缘子的表面吸附了盐分以外的污损物质时，因静电引起的带电吸附是重要原因。由于绝缘子一直施加有高压的商用电压，至今为止对于静电的影响没有研究。在日本虽然交流送电是主流，但在长距离送电的情况下直流送电有利，在这种情况下电压极性一直是一定的，可知静电的影响变得特别显著。

基于上述见解所得的本发明的耐污损绝缘子，特征在于在瓷制的绝缘子的表面形成有防带电剂的涂覆层。并且，如技术方案2所记载的那样，防带电剂优选为将导电性的金属氧化物分散在粘合剂中所得的物质，如技术方案3所记载的那样，导电性的金属氧化物或金属优选ZnO、Sb₂O₄、SnO₂、Fe₂O₃、Ag等物质。此外，如技术方案4所记载的那样，涂覆层的厚度优选调整为涂覆后的绝缘子的表面电阻达到1000～100000MΩ，进一步，如技术方案5所记载的那样，绝缘子主体优选具有下皱褶或外周皱褶。此外，如技术方案6所记载的那样，可以在绝缘子主体的全部表面、仅上表面、仅下表面或仅一部分形成有防带电剂的涂覆层。

根据本发明的耐污损绝缘子，通过在瓷制的绝缘子主体表面形成以防带电剂为主体的涂覆层，可以防止成为在污染大气中污染物质吸附于绝缘子表面时的原因的静电而引起的带电吸附。因此适于设置在离开海岸的内陆部的工业地域等的重污损地域，特别适于用作直流送电用绝缘子。

根据技术方案2的发明，使用将导电性的金属氧化物分散在粘合剂中所得的防带电剂。导电性的金属氧化物特性稳定，不会有导电性变差的情况，可以得到长期稳定的防带电效果。

根据技术方案3的发明，使用ZnO、Sb₂O₄、SnO₂、Fe₂O₃、Ag等物质作为导电性的金属氧化物或金属。由于这些物质相对低价且具有稳定的导电性，可以以低价制造一定品质的耐污损绝缘子。

根据技术方案4的本发明，调整涂覆层的厚度，让绝缘子的表面电阻为1000～100000MΩ。如果比该范围低的电阻的话，与现有的导电釉绝缘子同样由于微弱电流招致绝缘子寿命降低，比该范围高的电阻则损失防带电效果。因此在此范围内，能够得到可以防止耐电压特性的降低，而且不会招致绝缘子寿命降低的耐污损绝缘子。

根据如技术方案5的发明绝缘子主体具有下皱褶或外周皱褶的绝缘子，得以发挥绝缘子的沿面放电的最短距离增大所带来的效果，可以使其具有进一步优越的耐污损特性。特别在下皱褶绝缘子的情形下，可以如技术方案6那样在绝缘子主体的全部表面、仅上表面、仅下表面或仅一部分形成有防带电剂的涂覆层。

附图说明

图1为表示本发明的第1实施方式的部分剖面图；

图2为绝缘子表面的模式扩大剖面图；

图3为表示本发明的第2实施方式的部分剖面图。

符号说明

1绝缘子主体，2罩，3管脚，4外围皱褶，5通常的釉药层，6防带电剂的涂覆层，7下皱褶。

具体实施方式

以下给出本发明的优选实施方式。

图1是表示本发明的第1实施方式的部分剖面图。这种形状的绝缘子称作下皱褶悬垂绝缘子，1为瓷制绝缘子主体，2为罩，3为管脚。绝缘子主体1的外周形成有3个外周皱褶4，从罩2至管脚3的沿面放电的最短距离得以扩大。而且，绝缘子主体1的内表面为光滑的形状。如图2模式所示，在绝缘子主体1的表面施加的通常的釉药层5之上，进一步形成有防带电剂的涂覆层6。釉药层5的厚度为数百μm，与此相对，涂覆层6的厚度为其厚度的1/100以下的非常薄。涂覆层6基本上是在绝缘子主体的全部表面上形成，但如后述实施例2所示，根据绝缘子的形状可以仅在上表面、仅在下表面或仅在一部分表面上形成。

该涂覆层6，以将导电性的金属氧化物分散在粘合剂中的防带电剂为主要部分，优选使用选自ZnO、Sb₂O₄、SnO₂、Fe₂O₃、Ag等的物质作为导电性的金属氧化物或金属。导电性物质中有各种种类，但在这些导电性物质中金属氧化物的性状稳定，适宜用于设置在屋外暴露于风雨或日光中的绝缘子。此外，导电性金属氧化物种类有所限定，作为相对低价可得的工业原料，可以举出ZnO、Sb₂O₄、SnO₂、Fe₂O₃。而且，可以在这些金属氧化物中添加少量的银离子而赋予抗菌性。

粘合剂在使金属氧化物粒子彼此结合的同时，具有将金属氧化物粒子固定于绝缘子主体1的表面的作用，即可以是硅树脂、复合脂肪酸系聚酯酰胺嵌段共聚体等有机粘合剂，也可以是诸如硅氧烷的无机粘合剂。硅树脂具有提高憎水性的效果，此外硅氧烷与绝缘子表面的Si原子牢固结合、具有提高稳定性的效果。然而，只要具有使金属氧化物粒子在绝缘子主体1的表面上固定作用的持久性，并不特别限定粘合剂的种类。

在绝缘子主体1的表面形成涂覆层6时，可以将在粘合剂中分散了金属氧化物的防带电剂进一步溶于溶剂中，通过浸渍、喷洒、浇釉法、棉丝涂布等适当的手段涂敷于绝缘子主体1的表面，继而干燥挥发掉溶剂。虽然溶剂的种类可以结合粘合剂而适当决定，硅树脂、复合脂肪酸系聚酯酰胺前端共聚体等有机粘合剂的情况下，可以使用异丙醇与1-丁醇的混合液、硅氧烷的情形下可以使用甲醇或纯水等。

涂覆层6的厚度，调整为使绝缘子的表面电阻为1000～100000MΩ。表面电阻除了涂覆层6的厚度之外，还随着金属氧化物的含量或其种类而变化，但是实际上只要以形成有涂覆层6的绝缘子的表面电阻为指标进行控制即可。此外，表面电阻不足1000MΩ的话则与现有的导电釉接近，由于在涂覆层6一直持续流过微弱电流，与通常的瓷制绝缘子相比有可能引起绝缘子的寿命变短的倾向。相反，如果超过100000MΩ，则静电逃逸效果不足，因此优选1000～100000MΩ。使用上述材料的情况下，涂覆层6的厚度大概在0.1～5μm范围。

上述第1实施形态中绝缘子主体1为外围皱褶悬垂绝缘子，但图3所示的第2实施方式中，是在下表面悬垂有多个下皱褶7的下皱褶悬垂绝缘子。在该实施方式中同样地，在绝缘子主体1的整个表面施加有通常的釉药层5，在此之上进一步形成有防带电剂的涂覆层6。仅仅是绝缘子的形状不同，关于涂覆层6与第1实施方式的相同。此外，这些实施方式中任意一个都给出了悬垂绝缘子，但绝缘子形状并不局限于此，本发明还可以适用于长杆绝缘子、绝缘子管、绝缘套管等各种绝缘子。

如此这样在瓷制绝缘子1的表面形成了以防带电剂为主要部分的涂覆层6的话，可以防止大气中的煤烟等污损物在绝缘子表面的带电吸附，因而提高了绝缘子的耐污电压。具体而言，将绝缘子的吸附量降低到1/2～1/3的话，交流送用电的绝缘子的情况下，与没有涂覆层6的通常绝缘子相比耐污电压为1.23～1.39倍，直流送用电的绝缘子的情况下，与通常绝缘子相比耐污电压为1.35～1.61倍。如此在电压极性不变的直流送电用的情况下，与交流送电用的相比容易发生带电吸附，本发明的效果变得显著。但是，对于类似水滴的不带电粒子的吸附，根据本发明的防止污损物吸附效果小，与现有绝缘子几乎相同。此外，本发明的耐污损绝缘子与现有的导电釉绝缘子相比绝缘子表面所流过的电流极小，没有招致绝缘子寿命降低的危险。

实施例1

使用如图1所示的瓷制3个外围皱褶悬垂绝缘子，制作4种试样。第1试样为未施行表面处理维持原样的试样(标准品)，第2试样为将信越化学株式会社贩卖的商品名为X-24-7890的表面低能量剂(憎水剂)涂敷于绝缘子整个表面的试样，第3试样为将NTT-AT会社贩卖的商品名为HIREC的表面低能量剂(憎水剂)涂敷于绝缘子整个表面的试样，第4试样为在绝缘子的整个表面形成有本发明的以防带电剂为主体的涂覆层的试样。作为以防带电剂为主体的涂覆层，使用将ZnO、Sb₂O₄粒子分散于粘合剂硅树脂中所得物质，将该粘合剂用溶剂1-丁醇与异丙醇稀释，通过喷洒涂覆法形成于绝缘子的表面。并且，将第4试样的表面电阻调整为5000MΩ。

将这4种试样的绝缘子投入到以污损吸附、湿润、干燥为1个循环的污损循环试验中，人工地吹拂吸附、累积污损物。混合污损物为将二氧化硅、石膏、高岭土、食盐按照质量比2∶2∶2∶2∶1所得的混合物。但是，在绝缘子为不带电的状态下进行了实验。在进行了3个循环后，测定绝缘子下侧表面的污损物吸附量。该测定按照IEC Pub.60507所规定的方法进行。其结果，以第1试样的污损物吸附量为100的话，第2试样的为103，第3试样的为63，而本发明的实施品第4试样的污损物吸附量仅仅为17，从而确认了具有显著的效果。

实施例2

接着，使用如图3所示下皱褶悬垂绝缘子，制作未施行表面处理维持原样的试样(标准品)的第1试样，在绝缘子的整个表面形成有本发明的以防带电剂为主体的涂覆层的第4试样，仅在绝缘子主体的下表面形成有本发明的以防带电剂为主体的涂覆层的第5试样，以与实施例1相同的方法测定污损物吸附量。其结果，以第1试样的污损物吸附量为100的话，第4试样的为27，第5试样的为25。由此确认了本发明在绝缘子的形状不同的情况下均有效，以及，根据绝缘子的形状而仅在下表面形成有以防带电剂为主要成分的涂覆层是有效的。以上所述的通过防带电剂防止绝缘子表面污损的技术，当然也可以用于玻璃质绝缘子。

Claims (6)

1.一种耐污损绝缘子，其特征在于，在瓷制的绝缘子表面形成有防带电剂的涂覆层。

2.根据权利要求1所述的耐污损绝缘子，其特征在于，所述防带电剂是将导电性金属氧化物或金属分散在粘合剂中而形成的。

3.根据权利要求2所述的耐污损绝缘子，其特征在于，所述导电性金属氧化物或金属为ZnO、Sb₂O₄、SnO₂、Fe₂O₃、Ag等物质。

4.根据权利要求1所述的耐污损绝缘子，其特征在于，将涂覆层的厚度调整为涂覆后的绝缘子的表面电阻达到1000～100000MΩ。

5.根据权利要求1所述的耐污损绝缘子，其特征在于，绝缘子主体具有下皱褶或外周皱褶。

6.根据权利要求1所述的耐污损绝缘子，其特征在于，在绝缘子主体的全部表面、仅上表面、仅下表面或仅一部分形成有防带电剂的涂覆层。

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