CN102140310A

CN102140310A - 一种绝缘子防冰凌涂料

Info

Publication number: CN102140310A
Application number: CN 201010585925
Authority: CN
Inventors: 彭向阳; 贾志东; 姚森敬; 许志海; 王红斌; 苏华锋; 韦晓星; 关志成; 毛先胤; 邓禹
Original assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University; Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University; Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-08-03

Abstract

本发明公开了一种绝缘子防冰凌涂料，该防冰凌涂料由高电阻率涂料和低电阻率涂料组成，所述高电阻率涂料由硅橡胶和炭黑组成，所述炭黑的质量百分含量低于1％，所述高电阻率涂料涂覆在绝缘子伞裙最外侧的棱边上；所述低电阻率涂料由硅橡胶和炭黑组成，所述炭黑的质量百分含量为10～30％，所述低电阻率涂料涂覆在绝缘子除最外侧棱边之外的表面。本发明通过在硅橡胶内添加不同比例的炭黑，分别制备具有高、低电阻率的两种涂料，在绝缘子伞裙的上表面和下表面均涂覆低电阻率涂料，在绝缘子伞裙的最外侧的棱边上，涂覆高电阻率涂料。通过高电阻率涂料阻止冰凌在伞裙边的生长，防止冰凌桥接降低闪络电压，提高绝缘子工作的稳定性，确保输电安全可靠。

Description

一种绝缘子防冰凌涂料

技术领域

本发明属于材料领域，具体地说，本发明涉及一种防止绝缘子边缘产生冰凌的涂料。

背景技术

电力系统长期暴露在自然环境下，容易遭受因为各种自然灾害而带来的破坏，冰灾是电力系统最严重的威胁之一。资料统计表明，河南、山东、陕西、山西、湖北、湖南、江西、四川、云南、贵州等省近年冬季以来均出现较为严重的冰害，包括东北辽宁、华北的山西、京津地区、内蒙和山东、西北的陕西、华中的豫鄂湘赣以及西南的云贵川等省(区)在内都发生过绝缘子冰凌闪络。绝缘子冰凌闪络问题严重影响了电网的安全有效运行。近年来，随着全球气候的加剧变化，当寒冬来临之际，极易遇到恶劣的雨雪天气使得输电线路严重冰凌，同时由于道路环境等因素很难及时的进行线路抢修，导致了灾害的进一步扩大化，给我国电力系统的安全和可靠运行造成了巨大的损失。为有效避免冰雪对电力系统的危害，必须针对输电线路的冰凌情况提出有效的防冰凌措施。

绝缘子冰凌主要是由于其在正常运行当中，由于低温冻雨天气，过冷却水滴在绝缘子表面迅速冷凝而成。绝缘子在严重的冰凌气候下，其伞裙会被大量冰柱桥接，导致绝缘强度降低，有效泄漏距离减少，同时冰凌的产生还会改变绝缘子周围的电场分布，使得电场更加不均匀，进一步降低冰闪电压。在融冰期，由于冰层中一般含有很多电解质，同时绝缘子表面污秽中的电解质也会缓慢溶解到冰层表面的水膜中，融冰时期还一般伴有大雾，大气中的污秽颗粒较易溶解到水膜中，进一步的增加表面水膜的电导率，会形成导电通道而导致闪络的发生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种新的绝缘子防冰凌涂料，该涂料可以在确保绝缘子正常运行的条件下，有效地防止覆冰在绝缘子边缘处冻结形成冰凌，降低绝缘子串闪络电压。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种绝缘子防冰凌涂料，该防冰凌涂料由高电阻率涂料和低电阻率涂料组成，所述高电阻率涂料由硅橡胶和炭黑组成，所述炭黑的质量百分含量低于1％，所述高电阻率涂料涂覆在绝缘子伞裙最外侧的棱边上；所述低电阻率涂料由硅橡胶和炭黑组成，所述炭黑的质量百分含量为10～30％，所述低电阻率涂料涂覆在绝缘子除最外侧棱边之外的表面。

添加的炭黑，上限主要考虑涂料制备过程炭黑分散对材料机械性能和绝缘性能的有害影响，下限为达到高、低电阻率所需炭黑添加量的最低要求。因此，对于高电阻率涂料来说，炭黑的含量应当小于等于1％，具体为0.1～1％为宜，可以使高电阻率涂料的电阻率在10¹⁴Ω·cm以上；对于低电阻率涂料来说，炭黑的含量在10～30％为宜，可以使低电阻率涂料电阻率在10⁵～10⁹Ω·cm的范围内。

优选地，所述高电阻率涂料中的半导体填料炭黑的含量为0.1～1％。

优选地，所述低电阻率涂料中的半导体填料炭黑的含量为15～30％。

优选地，所述炭黑为特导电炭黑，所述特导电炭黑为链状结构，其BET比表面积不小于300m²/g，直径不大于400nm。

优选地，所述绝缘子防冰凌涂料的涂层厚度为0.3～0.4mm。

优选地，所述绝缘子为瓷悬式绝缘子或玻璃悬式绝缘子。

本发明根据冰凌天气条件，调整涂料内的半导体填料炭黑的比例，质量分数在10％～30％范围内，不同炭黑比例的防冰凌涂料具有不同的电阻率，半导体填料炭黑的含量小于等于1％可以使高电阻率涂料的电阻率在10¹⁴Ω·cm以上，半导体填料炭黑的含量为10％～30％可以使低电阻率涂料电阻率在10⁵～10⁹Ω·cm的范围内。在绝缘子伞裙的上表面和下表面均涂覆低电阻率涂料，在绝缘子伞裙的最外侧的棱边上，涂覆一层同样厚度的高电阻率涂料。

本发明的原理为：(1)在干燥环境下，涂覆高电阻率涂料的区域使得绝缘子一直运行在泄漏电流比较小的情况下，减少电能损耗加上涂料本身具有憎水性，能够明显提高绝缘子的污闪电压，同时不会产生明显的热效应而加速硅橡胶的热老化；(2)在高湿度或降水以及低温环境下，绝缘子串伞裙边缘处涂覆的高电阻涂料覆冰连接起来时，绝缘子上下表面的低电阻率涂料会被连通而产生导电通道，由于串联电路功率主要集中在高电阻率涂料部分，绝缘子伞裙边产生良好的电热效应，防止冰凌继续生长并促使冰凌脱落。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在硅橡胶内添加不同比例的炭黑，分别制备具有高、低电阻率的两种涂料，在绝缘子伞裙的上表面和下表面均涂覆低电阻率涂料，在绝缘子伞裙的最外侧的棱边上，涂覆高电阻率涂料。通过高电阻率涂料阻止冰凌在伞裙边的生长，防止冰凌桥接降低闪络电压，提高绝缘子工作的稳定性，确保输电安全可靠。

附图说明

图1为本发明绝缘子防冰凌涂料的使用示意图；其中以中心线为分界，a为绝缘子外表面视图；b为绝缘子的剖面视图；在绝缘子伞裙的上表面和下表面均涂覆低电阻率涂料，在绝缘子伞裙的最外侧的棱边上，涂覆高电阻率涂料(黑色加粗线表示)；

图2为气候试验箱的内部结构图；

图3为涂覆防冰凌涂料的绝缘子串，带电覆冰三小时的效果图；

图4为无涂料绝缘子串带电覆冰三小时的效果图；

附图标记：1、低电阻率涂料；2、高电阻率涂料；3、绝缘子串；4、喷水装置。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来详细说明本发明。

实施例1一种绝缘子防冰凌涂料

一种绝缘子防冰凌涂料，该涂料由高电阻率涂料和低电阻率涂料组成，所述高电阻率涂料包括硅橡胶，在所述硅橡胶内还添加了质量百分含量为0.1％的半导体填料炭黑，高电阻率涂料的电阻率在10¹⁴Ω·cm以上；所述低电阻率涂料包括硅橡胶，在所述硅橡胶内还添加了质量百分含量为15％的半导体填料炭黑，低电阻率涂料电阻率在10⁵～10⁹Ω·cm的范围内。

所述炭黑的种类为具有链状导电结构的特导电炭黑。特导电炭黑的具体规格如下表所示。

BET比表面积(m²/g)	1100
		直径(nm)	30

请参阅图1，为本发明的绝缘子防冰凌涂料的使用示意图，图中中心线左半部分为绝缘子外表面视图，右半部分为绝缘子的剖面视图，表面涂刷该实施例的防冰凌涂料，在绝缘子伞裙的上表面和下表面均涂覆低电阻率涂料(即附图标记1)，在绝缘子伞裙的最外侧的棱边上，涂覆高电阻率涂料(即附图标记2)，在图1中用黑色加粗部分表示，在该实施例中，涂层厚度均约为0.3～0.4mm。

实施例2应用实施例1的110kV绝缘子串防冰凌涂料的效果

为了验证实施例1的绝缘子防冰凌涂料的效果，在气候试验箱进行了覆冰试验。

(1)试验条件

气候试验箱的内部结构图2所示。气候试验箱为圆柱型罐体，内部高度7米，直径4米。试验时两串绝缘子串3并列悬挂在气候试验箱的正中央，内部箱体的两侧竖直方向安装了喷水装置4，即为从上到下等距排列的多个喷头，每侧喷头十个，喷头间距为30mm，淋水方向垂直于绝缘子串3。

试验喷淋用水使用经过滤去离子处理的自来水，和自来水进行不同比例的混合以调整电导率到100μs/cm。使用冰柜预冷却冰凌水至零度附近，再经由水泵加压进入气候试验箱由喷头喷出。降水量控制通过调节水泵工作周期实现。使用旋转圆柱法测量覆冰速率。覆冰试验的控制参数如表1。

表1覆冰试验控制参数

参数	数值
		温度	-7℃
水滴平均直径	100-200μm
		冰凌水电导率(20度时)	100μs/cm
淋水方向	垂直绝缘子串方向
		风速	0

(2)试验对象

本试验用的绝缘子串由7片瓷绝缘子(xp3-16)组成，对应交流110KV的线路，冰凌试验电压为63KV。

涂刷实施例1的绝缘子防冰凌涂料的涂覆方式：在绝缘子伞裙的上表面和下表面均涂覆低电阻率涂料(即附图标记1)，在绝缘子伞裙的最外侧的棱边上，涂覆高电阻率涂料(即附图标记2)。

对照组绝缘子串每串由7片绝缘子(xp3-16)组成，对照组绝缘子为清洁瓷绝缘子串，没有涂覆任何涂料，绝缘子结构参数与试验串相同。结构参数如表2所示。

表2绝缘子xp3-16结构参数

(3)试验结果

如图3所示，涂覆有实施例1的绝缘子防冰凌涂料的绝缘子串，覆冰180分钟后，仅有三片绝缘子伞裙处形成较短冰凌，其余四片绝缘子边缘均无冰凌形成。

如图4所示，对照组无涂覆防冰凌涂料的绝缘子串，覆冰180分钟后，各片绝缘子边缘均形成桥接冰凌。

可见，防冰凌涂料对抑制冰凌桥接，具有明显效果。

以上仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于所陈述的实现方法，本发明的保护范围也涉及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.一种绝缘子防冰凌涂料，其特征在于，该防冰凌涂料由高电阻率涂料和低电阻率涂料组成，所述高电阻率涂料由硅橡胶和炭黑组成，所述炭黑的质量百分含量低于1％，所述高电阻率涂料涂覆在绝缘子伞裙最外侧的棱边上；所述低电阻率涂料由硅橡胶和炭黑组成，所述炭黑的质量百分含量为10～30％，所述低电阻率涂料涂覆在绝缘子伞裙除最外侧棱边之外的表面。

2.根据权利要求1所述的绝缘子防冰凌涂料，其特征在于，所述高电阻率涂料中的炭黑的含量为0.1～1％。

3.根据权利要求1所述的绝缘子防冰凌涂料，其特征在于，所述低电阻率涂料中的炭黑的含量为15～30％。

4.根据权利要求1所述的绝缘子防冰凌涂料，其特征在于，所述炭黑为特导电炭黑，所述特导电炭黑为链状结构，其BET比表面积不小于300m²/g，直径不大于400nm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的绝缘子防冰凌涂料，其特征在于，所述绝缘子防冰凌涂料的涂层厚度为0.3-0.4mm。

6.根据权利要求1-4任一项所述的绝缘子防冰凌涂料，其特征在于，所述绝缘子为瓷悬式绝缘子或玻璃悬式绝缘子。