CN103342909B - 一种实现交流复合绝缘子表面弱憎水性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现交流复合绝缘子表面弱憎水性（HC6）的方法，该方法采用硅藻土与高岭土按一定比例混合涂覆于绝缘子表面，经一定迁移时间后实现了复合绝缘子表面弱憎水性。利用本发明，交流复合绝缘子比亲水性条件下闪络电压高且远低于强憎水性条件下的闪络电压，较好模拟了交流输电线路复合绝缘子运行中出现的憎水性下降情况。因此，利用本发明开展交流复合绝缘子污秽试验，得到结果应用于输电线路外绝缘设计，可在保障输电线路外绝缘可靠性同时节约输电线路造价。
Description
【技术领域】
本发明属于电力系统绝缘子高电压试验技术领域，尤其涉及一种实现交流复合绝缘子表面弱憎水性的方法。
【背景技术】
绝缘子在电力系统输电线路及变电设备上大量使用，但运行一定时间后，其表面脏污，再加上雾，露，毛毛雨等气候环境作用下，沿湿润的脏污绝缘表面有可能会发生污秽闪络。由于污秽而引起的绝缘子闪络事故（以下简称污闪）目前在电网总事故中已经占第二位，仅次于雷害事故，但闪络事故造成的损失却是雷害的10倍。因此，进行输电线路绝缘子的人工污秽试验就非常必要。目前，国内外绝缘子人工污秽试验方法均依照固体层法或盐雾法执行，前者为国内各污秽试验室普遍采用。
由于复合绝缘子表面为硅橡胶材料，在污湿条件下耐污闪能力强，近年来在超/特高压输电线路上被大量使用。其污闪特性主要由绝缘子表面憎水性和伞形共同影响，当伞形不变或相近时，表面憎水性决定了复合绝缘子污秽闪络特性：憎水性越高，污闪电压也越高。憎水性的状况取决于材料的表面张力即表面能的大小。复合绝缘子硅橡胶材料属于低能表面而表现出很好的憎水性。宏观上，水在憎水性表面的积聚态为分离的水珠，而不是连续的水膜。为了区分复合绝缘表面憎水性的强弱，瑞典的STRI试验室提出了将复合绝缘子表面憎水性分为HC1-HC7七个等级，之后IEC采用了此标准并在此基础上制定了相关标准IEC/TS62073:2003。其中HC1为最强的憎水性，之后憎水性逐渐降低，直至HC7为亲水性。
一些研究机构进行过较强憎水性下（如HC1-2）的绝缘子污闪特性研究，但由于憎水性试验结果分散性大、可比性不佳，对工程设计参考价值不大。绝缘子在户外运行一段时间后表面沉积的污秽物质绝大多数都是亲水性的，但是有些污秽物质沉积于硅橡胶绝缘子表面后也会获得优异的憎水性，即憎水性迁移现象，这种明显的憎水性迁移现象在硅橡胶材料上尤为明显。为了保证绝缘设计的安全可靠，对复合绝缘子进行污秽闪络试验前，现有技术多在复合绝缘子表面涂覆不溶物为高岭土的污液，静置干燥后，模拟表面为亲水性（HC7）的状态。然而，运行经验表明，实际运行中的复合绝缘子很难完全丧失憎水性（即为亲水性），而较多处于弱憎水性状态。采用亲水性（HC7）条件下进行设计会造成绝缘裕度较大，不够经济。因此，对外绝缘设计来讲，针对复合绝缘子开展弱憎水HC6状态下的污秽闪络试验、获得该状态下的污闪特性至关重要。在开展污秽试验前，模拟复合绝缘子表面弱憎水性状态是必须解决的核心试验技术。
DL/T859-2004“高压交流系统用复合绝缘子人工污秽试验”中推荐了较强憎水性（HC1-2）的模拟方法为涂覆硅藻土迁移4天；亲水性（HC7）的模拟方法为涂覆硅藻土干燥后立即试验，即不进行憎水性的迁移即开始试验。而针对运行中交流复合绝缘子会出现的弱憎水性（HC6）模拟，未见相关报道。而对于交流超特高压输电线路外绝缘设计而言，弱憎水性下（HC6）绝缘子污闪特性更为重要，因此研究及模拟绝缘子表面的弱憎水性状态（HC6）对电力系统的安全运行有很大意义，应采用统一的人工污秽试验方法进行系统研究。
【发明内容】
针对现有技术的存在的缺陷，本发明提出了一种实现交流复合绝缘子表面弱憎水性的模拟方法。通过选用合适参数的硅藻土，采用一定比例与高岭土混合后作为不溶物制成污液涂覆于绝缘子表面，经固定迁移时间，能够模拟绝缘子表面稳定的弱憎水性，利用本发明测得的交流复合绝缘子闪络电压比亲水性条件下高且远低于强憎水性条件下的闪络电压，可以更好地模拟输电线路复合绝缘子运行中出现的憎水性下降情况。
为了实现复合绝缘子表面的弱憎水性，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种实现交流复合绝缘子表面弱憎水性（HC6）的方法，包括污液的制备，污层的表面涂覆和污层的干燥及憎水性的迁移，其中，制备污液采用的惰性物质为高岭土和硅藻土的混合物。
本发明实现复合绝缘子表面弱憎水性（HC6）的方法中，硅藻土：高岭土的质量比为1：1～50，硅藻土：高岭土的质量比为1:5～25较优，硅藻土：高岭土的质量比为1:8～12最佳。
本发明提供的方法，其中，污层干燥后憎水性迁移时间为10～50h。
本发明提供的方法，其中，硅藻土的累积粒径分布为16%时0.1～10μm，硅藻土的累积粒径分布为50%时0.4～20μm，硅藻土的累计粒径分布为84%时2～50μm。
本发明提供的方法，用于高压交流输电工程棒形悬式复合绝缘子，支柱复合绝缘子，绝缘支柱、相间间隔棒、避雷器等的复合外套污秽试验的弱憎水性（HC6）模拟中。
现有技术仅有模拟复合绝缘子表面亲水性HC7和强憎水性HC1-HC2的方法通常包括下列步骤：
1.污液的制备：
污液采用一定量的惰性物质（高岭土或硅藻土），NaCl和去离子水充分混合。对于模拟复合绝缘子亲水性HC7表面，惰性物质采用高岭土；而对于模拟复合绝缘子强憎水性HC1-2表面，惰性物质采用硅藻土。惰性物质、氯化钠的质量由试验中采用的盐密和灰密决定。
2.污层表面的涂覆：
将制备好的污液采用喷射、浇流或涂刷的方法涂覆到干燥且洁净的绝缘子表面上，以得到均匀的表层，也可以将绝缘子浸在污液中后取出。
3.污层的干燥或憎水性的迁移：
进行试验前，污层要充分干燥。对于模拟复合绝缘子亲水性HC7表面，污层充分干燥即可试验，通常为静置24小时；而对于模拟复合绝缘子强憎水性HC1-2表面，污层再干燥后还需静置4天，以待憎水性充分迁移。
高电压技术2011年第37卷第3期“复合绝缘子的直流人工污秽试验方法”一文中，提到硅藻土和高岭土为憎水迁移能力的2个极端物质，按照一定比例混合2者可以实现与自然污秽的等价，但该文仅用于模拟直流人工污秽的试验方法，并且使用的硅藻土粒径分布与本专利中不同，同时没有给出具体实现HC6弱憎水性的2种物质的配比范围。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
高岭土与硅藻土按合适比例混合，使复合绝缘子具有弱憎水性（HC6），用于进行复合绝缘子的交流人工污秽闪络试验，可以较好模拟输电线路复合绝缘子运行中出现的憎水性下降情况；涂污干燥后迁移一定时间可保证憎水性的稳定，使得该弱憎水性（HC6）比亲水性条件下复合绝缘子测试污秽闪络电压高20%～40%。因此，利用本发明开展复合绝缘子污秽试验得到结果应用于输电线路外绝缘设计，可缩短复合绝缘子串长，进而减小杆塔尺寸，在保障输电线路外绝缘可靠性同时大幅节约了输电线路造价。
【具体实施方式】
实施例1
采用粒径分布为累计粒径透过率为16%时4μm、50%时6.5μm、84%时10μm的硅藻土1g与10g的高岭土混合为惰性物质，NaCl1.1g，加入去离子水混合均匀，制得污液。
将制得的污液以均匀涂刷的方法涂覆到干燥且洁净、表面积为11000cm2的复合绝缘子表面上，以得到均匀的盐密为0.1mg/cm2、灰密为1.0mg/cm2的表层。
干燥后憎水性迁移时间为24h，测得复合绝缘子50%闪络电压比亲水性条件下50%闪络电压高40%。
实施例2
采用粒径分布为累计粒径透过率为16%时4μm、50%时6.5μm、84%时10μm的硅藻土1g与10g的高岭土混合为惰性物质，NaCl2.75g，加入去离子水混合均匀制得污液。
将制得的污液以均匀涂刷的方法涂覆到干燥且洁净、表面积为11000cm2的复合绝缘子表面上，以得到均匀的盐密为0.25mg/cm2、灰密为1.0mg/cm2的表层。
干燥后憎水性迁移时间为24h，测得复合绝缘子50%闪络电压比亲水性条件下50%闪络电压高35%。
实施例3
采用粒径分布为累计粒径透过率为16%时4μm、50%时6.5μm、84%时10μm的硅藻土1g与10g的高岭土混合为惰性物质，NaCl3.85g，加入去离子水混合均匀制得污液。
将制得的污液以均匀涂刷的方法涂覆到干燥且洁净、表面积为11000cm2的复合绝缘子表面上，以得到均匀的盐密为0.35mg/cm2、灰密为1.0mg/cm2的表层。
干燥后憎水性迁移时间为24h，测得复合绝缘子50%闪络电压比亲水性条件下50%闪络电压高28%。
Claims (7)
1.一种实现交流复合绝缘子表面弱憎水性HC6的方法，包括污液的制备，污层的表面涂覆和污层的干燥及憎水性的迁移，其特征在于，所述制备污液采用的惰性物质为高岭土和硅藻土的混合物；所述硅藻土：高岭土的质量比为1:1～50；所述污层干燥后憎水性迁移时间为10～50h；所述硅藻土的累积粒径分布为16％时0.1～10μm。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述污层干燥后憎水性迁移时间为10～30h。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述硅藻土的累积粒径分布为50％时0.4～20μm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述硅藻土的累计粒径分布为84％时2～50μm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述硅藻土：高岭土的质量比为1:5～25。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述硅藻土：高岭土的质量比为1:8～12。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法用于复合绝缘子或复合外套污秽试验的弱憎水性模拟中。
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| Super-hydrophobicity and oleophobicity of silicone rubber modified by CF4 radio frequency plasma;Song-Hua Gao等;《Applied Surface Science》;20110315;第257卷(第11期);第4945-4950页 * |
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