CN106769746B - 一种硅橡胶透水性的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电力应用工程领域,具体涉及一种硅橡胶透水性的测试方法。本发明所提供的一种硅橡胶透水性的测试方法,包括:将硅橡胶与铁片粘接,然后和塑料圆筒、石蜡封装成电解池;往所述电解池中加入电解液,然后进行电化学交流阻抗测试,得到不同时刻的所述硅橡胶的电容值;计算水在硅橡胶中的扩散系数D。该方法结合电化学交流阻抗测试对硅橡胶的透水性进行了分析测定,针对性强,覆盖面广,操作简单,测定结果准确,对评估复合绝缘子硅橡胶部分的透水性及其老化程度具有较强的指导意义,能有效地避免高压输电线路中事故的发生。
Description
技术领域
本发明属于电力应用工程领域,具体涉及一种硅橡胶透水性的测试方法。
背景技术
复合绝缘子的外绝缘部分(伞裙及护套)使用的是硅橡胶材料,与传统的瓷绝缘子和玻璃绝缘子相比,具有重量轻、增水性好、介电常数高和阻燃性好的优点,目前得到了广泛的应用。然而,由于电晕放电、紫外辐照、酸碱腐蚀等复杂环境的因素的影响,硅橡胶易发生老化,并逐步丧失其憎水性。老化后的硅橡胶材料憎水性能变差,水分会透过复合绝缘子的护套,在护套和芯棒的粘接层形成微电解池。在高电压的长期作用下,复合绝缘子的护套会由内而外的老化,在护套上形成腐蚀的孔洞并最终导致整只绝缘子的朽断。任何一个高压输电线路上的复合绝缘子的断串通常会导致整条线路的瘫痪,给生产、生活带来极大的不便。
目前,主要采用水煮法和采用品红的酒精溶液浸泡方法来测定硅橡胶透水性的方法。采用品红的酒精溶液浸泡法时将硅橡胶样品浸泡在品红的酒精溶液中,浸泡结束后取出,然后切开样品的截面。通过观察并测量样品截面的变红的长度来评估样品的性能好坏。然而,品红的酒精溶液在硅橡胶中的扩散行为并不能完全模拟水在硅橡胶中的扩散行为,虽然乙醇(酒精的主要成分)中存在极性的羟基,但同时也存在非极性的甲基基团,该甲基基团与硅橡胶表面有一定的相容性。尤其是在采用水煮法进行测定时需要不停的加水并保持水沸腾,浪费大量的电能。上述两种方法评估手段过于粗糙,人为操作的误差较大。
因此,研发一种能快速、准确测定硅橡胶透水性的方法,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种硅橡胶透水性的测试方法,用于快速、准确地评估复合绝缘子的硅橡胶部分的透水性能。本发明的具体技术方案如下:
一种硅橡胶透水性的测试方法,包括以下步骤:
将所述硅橡胶片与铁片粘接,然后用塑料圆柱、石蜡将硅胶片和铁片封装成电解池;
往所述电解池中加入电解液,然后在不同时刻进行电化学交流阻抗测试,得到不同时刻的所述硅橡胶片的电容值;
计算水在硅橡胶片中的扩散系数D。
所述硅橡胶样品的电容值和所述扩散系数D存在如下关系:
其中,C0表示硅橡胶的初始电容值,Ct表示硅橡胶在t时刻的电容值,Cs表示硅橡胶的饱和电容值,d表示硅橡胶的厚度,t为浸泡时间。
优选的,所述粘接采用低温银浆进行粘接。
优选的,所述电解液为氯化钠溶液。
优选的,所述氯化钠溶液的质量百分比浓度为3.5%。
优选的,所述硅橡胶为片状。
优选的,所述电化学交流阻抗测试采用电化学工作站;所述电化学工作站的电容参数为470pF,所述电化学工作站的扰动电压为10mV。
本发明公开了一种测定硅橡胶透水性的方法,该方法结合电化学交流阻抗测试对硅橡胶的透水性进行了分析测定,针对性强,覆盖面广,操作简单,测定结果准确,对评估复合绝缘子硅橡胶部分的透水性及其老化程度具有较强的指导意义,能有效地避免高压输电线路中事故的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为电化学交流阻抗内奎斯特(Nyquist)图;
图2为电化学交流阻抗伯德(Bode)图;
图3为样品电容与浸泡时间之间的关系曲线图。
具体实施方式
电化学交流阻抗(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)方法是一种以小振幅的正弦波电位(或电流)为扰动信号的电化学测量方法,通常用于评价高分子的阻水防护性能。该方法通过解析阻抗谱,得到样品的等效电路及其有关元件的参数值,如电容、电阻、扩散传质过程参数等。水在硅橡胶的扩散过程中,硅橡胶的电化学特性与水的扩散过程相关联。通过考察硅橡胶样品的电化学特性并反推水在硅橡胶样品中的扩散行为在工程应用上具有及其重要的价值。相比于已有的方法,电化学交流阻抗法具有高精度且节能的优点。同时,还可以兼顾研究复合绝缘子的伞裙和护套的透水过程。
本发明提供了一种硅橡胶透水性的测试方法,该方法结合电化学交流阻抗测试对硅橡胶的透水性进行了分析测定,针对性强,覆盖面广,操作简单,测定结果准确,对评估复合绝缘子硅橡胶部分的透水性及其老化程度具有较强的指导意义,能有效地避免高压输电线路中事故的发生。
下面将结合说明书附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例只是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解,对本发明的具体实施例进行修改或者对部分技术特征进行同等替换,而不脱离本发明技术方案的精神,均应涵盖在本发明保护的范围中。
实施例1
本发明实施例的具体实施过程如下:
使用冷冻切片机将硅橡胶切成厚度为30μm,面积为1.5×1.5cm2的小片;
将切好的硅橡胶置于铁片上,并采用低温银浆进行粘接;
用高为4cm,底面积为1cm2的塑料圆柱其中一个开口端罩在粘接好的硅橡胶面上,然后采用石蜡在塑料圆柱和硅橡胶的接触面上进行密封,由此封装成一个电解池;
往电化学电解池中加入3.5%的氯化钠溶液,然后在电化学工作站中进行电化学交流阻抗测试,选取不同的时间点下测得的数值,制得图1的电化学交流阻抗的内奎斯特图和图2的伯德图;
使用Zview软件解析如图1内奎斯特图所记录的数值,得到在电解液中浸泡不同时间后的硅橡胶的电容值;
计算水在硅橡胶里的扩散系数D,通常用电容法测试水在硅橡胶中的扩散过程时,硅橡胶的电容值与水的扩散系数D存在如下关系:其中C0表示硅橡胶的初始电容值,Ct表示硅橡胶在t时刻的电容值,Cs表示硅橡胶的饱和电容值,d表示硅橡胶的厚度,t为浸泡时间;
作出log(Ct/C0)和的关系图,并进行拟合,拟合结果如图3所示,通过公式换算得到扩散系数D为:1.57×10-10cm2/s。
图1为电化学交流阻抗的内奎斯特(Nyquist)图,如图1结果所示,随着浸泡时间的增加,内奎斯特图的圆弧半径逐渐减小,依据电化学阻抗测试理论说明经过浸泡后硅橡胶薄片的电容逐渐减小(曹楚南、张鉴清(2002).电化学阻抗谱导论,科学出版社.)。图2为电化学交流阻抗伯德(Bode)图,如图2结果所示,硅橡胶在氯化钠溶液中浸泡120h后出现第二个时间常数,此时氯化钠溶液扩散至低温银浆极板和硅橡胶的界面处,即水渗透过程结束,说明经过扩散作用,氯化钠溶液完成了渗透硅橡胶薄片的过程。
综上所述,结合电化学交流阻抗测试进行测定硅橡胶的透水性,针对性强,覆盖面广,操作简单,测定结果准确,对评估复合绝缘子硅橡胶部分的透水性及其老化程度具有较强的指导意义,能有效地避免高压输电线路中事故的发生。
Claims (8)
1.一种硅橡胶透水性的测试方法,包括以下步骤:
将硅橡胶与铁片粘接,然后和塑料圆筒、石蜡封装成电解池;
往所述电解池中加入电解液,然后在不同时刻进行电化学交流阻抗测试,得到在不同时刻所述硅橡胶的电容值;
计算水在所述硅橡胶中的扩散系数D;
所述硅橡胶的电容值和所述扩散系数D存在如下关系:
其中,C0表示硅橡胶的初始电容值,Ct表示硅橡胶在t时刻的电容值,Cs表示硅橡胶的饱和电容值,d表示硅橡胶的厚度,t为浸泡时间。
2.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,所述粘接采用低温银浆进行粘接。
3.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,所述电解液为氯化钠溶液。
4.根据权利要求3所述的测试方法,其特征在于,所述氯化钠溶液的质量百分比浓度为3.5%。
5.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,所述硅橡胶为硅橡胶片,所述硅橡胶片的面积为1.5×1.5cm2,厚度为30μm。
6.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,所述塑料圆筒的底面积为1cm2,高度为4cm。
7.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,所述塑料圆筒的其中一个开口端罩在所述硅橡胶上,所述石蜡用于密封所述塑料圆筒和所述硅橡胶的接触部位。
8.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,所述电化学交流阻抗测试采用电化学工作站;所述电化学工作站的电容参数为470pF,所述电化学工作站的扰动电压为10mV。
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