CN104048913B - 一种rtv材料老化程度判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RTV材料老化程度的判断方法，包括下列步骤：（1）准备RTV样品，消除其表面憎水性；（2）不同时刻在RTV样品滴定量测量溶液的水滴，测量静态接触角；（3）绘制静态接触角‑时间曲线，求取分析特征量；（4）根据分析特征量，判断RTV材料的老化程度。本发明的RTV老化程度判断方法，能够准确、可靠的判断RTV材料的老化程度，而且操作简单，适用于大范围的推广使用。

Description

一种RTV材料老化程度判断方法

技术领域

本发明涉及高电压外绝缘领域，尤其是一种可应用于RTV材料老化程度判断的方法。

背景技术

随着现代经济的快速发展与对电力需求的不断增长，电力系统已发展形成大网架、长距离高电压输电的结构，传统的化学、煤炭、水泥、钢铁等重工业造成的大气污染导致输变电设备的污闪事故增多。绝缘子的污闪由两个因素决定，一是大气污染造成的绝缘子表面积污；二是能使所积聚的污秽物质充分受潮的气象条件。在干燥气象条件下，表面脏污的绝缘子仍有很高的绝缘强度。但在大雾、凝露、毛毛雨等气象条件下，污层中的电解质成分会充分溶于水中，在绝缘子表面形成导电通路，使绝缘强度大大降低，在正常运行电压下就可能导致绝缘子沿面闪络，即污闪。在电力系统中，造成电力设备发生污闪的原因是相当复杂的，它涉及电力设备外绝缘本身的耐污闪能力、当地的气象条件、环境的污染状况、现场运行维护管理水平，以及设备的制造质量、安装水平等许多因素。

污闪事故会造成大面积、长时间停电,给人民生活带来诸多不便,给国民经济造成严重损失。对输电线路外绝缘进行调爬是防止污闪的根本措施,但它又受到铁塔和输电线路结构以及资金等因素的限制。在输电线路上采用RTV防污闪涂料也不失为一种价格低、性能优的防污措施。

在电瓷或玻璃绝缘子表面涂覆RTV防污闪涂料，能显著提高电瓷或玻璃绝缘子的耐污闪能力，是行之有效的防污闪措施。RTV，即室温硫化硅橡胶，具有优异的憎水性、憎水迁移性和憎水恢复性，在相当严重的污秽条件下也能够保持绝缘子表面的憎水性。RTV防污闪涂料的作用是使绝缘子表面污层不易受潮，且所附着的水分不是以连续的水膜形式存在，在绝缘子表面难以构成导电的通路，从而提高污闪电压。RTV涂料有较长的使用寿命，在运行期间一般无需清扫或水冲洗。但是RTV涂料作为有机材料同样存在着老化的问题，运行过程中RTV涂层要经受温度变化、湿度变化、紫外线照射、风雨洗刷、放电烧蚀、酸碱腐蚀等作用,受环境因素影响以及污秽的长期作用，RTV涂料表面会逐渐出现变色、粉化、脱皮、龟裂、剥落、电蚀损等现象，憎水性能也会发生变化，从而使得室温硫化硅橡胶涂料失效。而RTV涂料的憎水性及憎水迁移性的好坏直接关系到RTV涂料的防污闪性能，当其下降到一定程度的时候，就失去了防污闪的作用。这种现象称为RTV涂料老化。目前RTV涂料在我国已有二十多年的运行经验，多数地区的RTV涂料运行年限都已经达到5年乃至10年以上。

国内外对影响RTV涂料憎水迁移性的因素进行了大量的试验研究,从目前的研究结果看,有一些因素不影响RTV涂料的憎水迁移性能,这些因素包括附盐密度、附灰密度、附灰频度和涂层厚度。当这些因素改变时,对RTV涂料的憎水迁移性影响不大。这也是RTV涂层能适应各种重污秽条件的一个重要原因。影响RTV涂料憎水性、憎水迁移性和憎水恢复特性的主要因素有以下几方面。a)温度,试验结果表明,憎水性的迁移时间和温度有关,温度越高,憎水性迁移越快。b)涂料表面的放电。RTV涂层表面的放电能使涂层的憎水性降低甚至消失,憎水性在放电消失后需要一定时间才能恢复；另外,涂层表面电弧放电产生的高温还会烧损涂层。c)紫外线照射。紫外线照射能使硅橡胶材料的憎水性增强,憎水角增大,憎水性迁移时间缩短。d)运行环境中化学物质的影响。化学污染物中含有的酸和碱类物质对于高分子材料有一定的腐蚀作用,不同配方的RTV涂料,其耐酸和耐碱性能也不完全相同,因此,不同化工污染地区RTV涂料的憎水性随运行时间的变化而不相同。e)RTV涂料的配方。不同配方的RTV涂料,其含有硅橡胶和添加剂的比例及添加剂的种类都不相同。这些也是影响RTV涂料憎水性及憎水迁移性的重要因素。RTV涂层寿命结束的特征就是RTV涂层不再具有憎水性和憎水迁移性,即剩余的RTV涂层不能再有效提高绝缘子的污闪电压为止。RTV涂层的使用寿命应结合运行环境、紫外照射、环境污区等级、污秽种类等诸多因素综合考虑。对于RTV涂料老化,由于憎水性、憎水迁移性和憎水恢复性是衡量RTV涂料运行性能的一项重要指标。因此,研究RTV涂料老化的重点应放在研究涂料的憎水性、憎水迁移性和憎水恢复特性随外界因素的变化,对污闪电压的影响,并根据这些变化来对涂料的老化进行判断。

从目前的研究方法看,RTV涂料的老化可以从两个方面进行研究:一是从研究RTV涂层绝缘子的电气特性着手,一是从研究RTV涂层的理化特性来分析。国内有单位通过测量不同运行时间、不同产品的绝缘子的人工污秽试验来研究RTV涂料的老化,试验结果表明,由不同厂家生产、运行不同年限的产品在相同污秽条件下的泄漏电流和污闪电压有较大的差别,也有观点提到具有RTV涂料的绝缘子的耐污闪能力逐年丧失,可以根据其丧失幅度来推断老化程度和运行年限,但这种做法似乎并不合适,因为不同地区的气候环境不尽相同,外绝缘的配置也不相同,涂层的完好程度随检修情况的变化也会不相同。因此,简单根据RTV涂层绝缘子的污闪电压来推算寿命的方法有待探讨；另外,目前关于泄漏电流和污闪电压之间的关系还没有确定下来,还难以从泄漏电流来直接判断污闪电压的情况。因此,靠泄漏电流来判定RTV涂料老化的程度也不十分可靠。

发明内容

为了克服已有的缺点，本发明的目的在于提供一种准确、可靠的RTV老化程度判断方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种RTV材料老化程度的判断方法，包括下列步骤：

(1)准备RTV样品，消除其表面憎水性；

(2)不同时刻在RTV样品滴定量测量溶液的水滴，测量静态接触角；

(3)绘制静态接触角-时间曲线，求取分析特征量；

(4)根据分析特征量，判断RTV材料的老化程度。

优选的，利用介质阻挡放电的方法来消除RTV样品表面憎水性。

优选的，所述介质阻挡放电中所用的阻挡介质包括石英玻璃。

优选的，所述介质阻挡放电中处理电压为15kV，频率为2.8kHz。

优选的，所述介质阻挡放电中电极直径为80mm，电极与阻挡介质之间的间隙距离为3mm。

优选的，所述介质阻挡放电处理时间为120s。

优选的，选用的测量溶液为去离子水。

优选的，所述去离子水使用量为10μL。

优选的，所述分析特征量包括静态接触角-时间曲线中的接触角终值和接触角变化率。

优选的，所述RTV材料的老化程度分为I、II、III、IV四档，根据所述接触角终值和接触角变化率对照判断RTV材料的老化程度。

本发明的RTV老化程度判断方法，能够准确、可靠的判断RTV材料的老化程度，而且操作简单，适用于大范围的推广使用。

附图说明

图1为本发明中利用介质阻挡放电消除RTV表面憎水性方法示意图。

图2为本发明中静态接触角测量方法示意图。

图3为本发明中静态接触角α-时间T曲线示意图。

图4为本发明中某试样不同的时刻测量RTV涂料的憎水角结果示意图。

图5为本发明中某试样不同的时刻静态接触角α-时间T曲线示意图。

其中，

1.高压电极 2.RTV样品 3.石英玻璃片

4.地电极 5.测量水滴

具体实施方式

下面以具体的实施例对本发明RTV老化程度判断方法作详细的说明。

参照图1所示，通过利用介质阻挡放电的方法消除RTV表面憎水性。介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为10～10000。电源频率可从50Hz至1MHz。电极结构的设计形式多种多样。在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。在实际应用中，平板式电极结构则被广泛的应用于工业中的高分子和金属薄膜及板材的改性、接枝、表面张力的提高、清洗和亲水改性中。

本发明中采用的介质阻挡放电方式采用平板式电极结构，电极包括高压电极1和地电极4，高压电极1和地电极4之间设置阻挡介质，本发明优选的阻挡介质为石英玻璃片3，之所以采用石英玻璃片3作为阻挡介质，是因为石英玻璃片3的耐热强度高，而且易于观察放电现象。RTV样品2即放置在高压电极1和石英玻璃片3之间。其中，阻挡介质可以覆盖在地电极4上，也可以悬挂在高压电极1和地电极4之间的放电空间内。在介质阻挡放电中，由于电极间介质的存在，限制了放电电流的自由增长，因此也阻止着极间火花或者弧光的形成。

高压放电使RTV涂料憎水性暂时消失的原因在于硅橡胶表面发生了氧化反应。a)氧与接在硅原子上的甲基作用生成过氧化物。b)过氧化物迅速裂解生成甲醛和OH-基。c)OH-基与大分子链上具有正电核的硅原子结合。表面放电憎水性消失的机理在于硅橡胶表面发生了氧化反应,有了非憎水的物质附在涂料表面。

当然，消除RTV表面憎水性也可以使用其他方法，如水浸泡憎水性的消失，由于碱性溶液能和硅橡胶反应,形成硅醇盐,如和NaOH溶液形成硅醇盐。形成的硅醇盐附在硅橡胶表面,吸收水分,因而影响了硅橡胶的憎水性。

具体在操作时，将采样所得RTV样品2与石英玻璃片3共同置于介质阻挡放电电极中内，利用介质阻挡放电消除RTV表面憎水性，其中，优选电极间电压U＝15kV，放电频率f＝2.8kHz，电极直径D＝80mm，放电间隙距离d＝3mm，处理时间t＝120s。

参照图2所示，试样处理完成后，在不同的时刻在RTV样品滴定量测量溶液的水滴5，测量水滴5在RTV表面的静态接触角，或者说RTV涂料的憎水角。选用的测量溶液优选为去离子水，用水量推荐值为V＝10μL，接触角为α。

参照图3所示，根据测量的时间T和测量的静态接触角α可以获得静态接触角α-时间T曲线，其分析特征量包括终值θ和接触角变化率k。终值θ为试验一段时间后静态接触角α的稳定值，单

根据表I，分析特征量θ-k与RTV材料老化程度对应表所示，将RTV材料的老化程度分为I、II、III、IV四档，其中I档位老化程度最轻，可认为为全新材质；IV档为老化程度最重，已经不能实现RTV材料的功能。利用分析特征量判断老化程度，参与判断的分析特征量包括终值θ和接触角变化率k，判断方法为对照老化程度对应表。

表I 分析特征量θ-k与RTV材料老化程度对应表

参照图4所示，为实验过程中某试样不同的时刻测量RTV涂料的憎水角结果示意图，其中T＝0h，α＝10°；T＝20h，α＝90.0°；T＝30h，α＝103°。根据上述测量值绘制如图5所示的不同的时刻静态接触角α-时间T曲线示意图，计算得出静态接触角终值θ＝105°和接触角变化率k＝4.5°/h。根据分析特征量θ-k与RTV材料老化程度对应表，可知该RTV材料的老化程度为I级，老化程度较轻，性能良好，可认为为全新材质，可继续运行。

本发明的RTV老化程度判断方法，通过利用介质阻挡放电的方式，人工消除RTV材料表面的憎水性，之后测量不同时刻水滴在RTV材料表面的静态接触角，分析静态接触角的终值和变化率等憎水角变化特征量，进而判断RTV材料的老化程度。这一方法是比较直观的测试方法，而且操作简单，判断结果准确、可靠。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也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 (8)

1.一种RTV材料老化程度的判断方法，其特征在于：所述判断方法包括下列步骤：

(1)准备RTV样品，消除其表面憎水性；

(2)不同时刻在RTV样品滴定测量溶液的水滴，测量静态接触角；

(3)绘制静态接触角-时间曲线，求取分析特征量；所述分析特征量包括静态接触角-时间曲线中的接触角终值和接触角变化率；

(4)根据分析特征量，判断RTV材料的老化程度，所述RTV材料的老化程度分为I、II、III、IV四档，根据所述接触角终值和接触角变化率对照判断RTV材料的老化程度,所述RTV材料的老化程度的I、II、III、IV四档，按照分析特征量θ-k与RTV材料老化程度对应表进行划分，分析特征量包括终值θ和接触角变化率k

2.根据权利要求1所述的RTV材料老化程度的判断方法，其特征在于：利用介质阻挡放电的方法来消除RTV样品表面憎水性。

3.根据权利要求2所述的RTV材料老化程度的判断方法，其特征在于：所述介质阻挡放电中所用的阻挡介质包括石英玻璃。

4.根据权利要求2所述的RTV材料老化程度的判断方法，其特征在于：所述介质阻挡放电中处理电压为15kV，频率为2.8kHz。

5.根据权利要求2所述的RTV材料老化程度的判断方法，其特征在于：所述介质阻挡放电中电极直径为80mm，电极与阻挡介质之间的间隙距离为3mm。

6.根据权利要求2所述的RTV材料老化程度的判断方法，其特征在于：所述介质阻挡放电处理时间为120s。

7.根据权利要求1所述的RTV材料老化程度的判断方法，其特征在于：选用的测量溶液为去离子水。

8.根据权利要求7所述的RTV材料老化程度的判断方法，其特征在于：所述去离子水使用量为10μL。