CN110828080A - 等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法及用途 - Google Patents

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罗兵
王婷婷
廖一帆
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Abstract

本发明公开一种等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法及用途，该方法是将正硅酸四乙酯TEOS混合气体在等离子体射流管中电离出等离子体，喷射至直流盆式绝缘子表面，形成不同厚度的表面沉积，得到不同表面电导率的高压直流盆式绝缘子,具体步骤为：使用石英玻璃管作为射流管主体，使用实心或空心导体棒作为内部高压电极，并在外侧紧密套电极介质阻挡层，使用铜箔贴于射流管外侧末端；采用等离子体电源作为激励源；将装有前驱体TEOS液体的洗气瓶加热；将一路150‑250sccm氩气通入洗气瓶中，将前驱体TEOS分子带出至射流管中，与另一路5‑7slm氩气充分混合后，通入射流管中，电离形成等离子体,对改性对象进行等离子体处理。

Description

等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法及用途
技术领域
本发明属于高电压设备绝缘制备领域，并涉及一种等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法及用途。
背景技术
近年来，随着电力系统高电压、大容量输电的发展需求，气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)及气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)因其传输容量大、占地面积小、可靠性高等优点，得到了广泛的关注与应用。其中，盆式绝缘子既起到机械支撑的作用，又作为电气绝缘体，对整个GIS、GIL的安全稳定运行起着决定性的关键作用。然而，即使在质量严苛的±800kV直流特高压工程中，环氧浇注类绝缘子依旧故障频发。
一般认为，GIS/GIL长期运行在直流电压下，盆式绝缘子表面会在高压导杆和接地金属外壳之间极大的场强下积聚大量的电荷，造成盆式绝缘子沿面的局部场强畸变严重，从而增大沿面闪络发生的概率。对盆式绝缘子进行表面处理，改变表面电导率，有助于表面电荷的消散，减少电荷累积，降低电场畸变程度，从而抑制沿面闪络放电的发生。将等离子体射流应用于高压盆式绝缘子表面改性，具有操作简便、易于控制、处理时间短、处理精确度高等优点，为快速工业化表面处理提供了全新的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法及用途。通过等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理，加快绝缘子表面电荷消散，进而提高高压直流盆式绝缘子的绝缘性能，提高运行稳定性和电力系统的安全性。
本发明为解决背景技术中的技术问题，提供一种等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法及用途，该方法是将正硅酸四乙酯TEOS混合气体在等离子体射流管中电离出等离子体，喷射至直流盆式绝缘子表面，形成不同厚度的表面沉积，得到不同表面电导率的高压直流盆式绝缘子。
具体包括如下步骤：
1)使用石英玻璃管作为射流管主体，高压电极和地电极采用针环电极结构：使用实心或空心导体棒作为内部高压电极，并在外侧紧密套电极介质阻挡层，使用铜箔贴于射流管外侧末端；
2)采用等离子体电源作为激励源，该电源放电重复频率25-35kHz，输出电压幅值4-7kV，电流100-250mA；
3)将装有前驱体TEOS液体的洗气瓶在60-80℃水浴下加热；
4)将一路150-250sccm氩气通入洗气瓶中，将前驱体TEOS分子带出至射流管中，与另一路5-7slm氩气充分混合后，通入射流管中，电离形成等离子体；
5)采用机械臂夹住射流管，控制射流管垂直于绝缘材料表面喷射等离子体，并平行于绝缘材料表面移动，对改性对象进行等离子体处理。
所述导体棒采用铜棒，所述铜棒外套的介质阻挡层采用石英玻璃管。
所述铜棒直径3-4mm。
所述介质阻挡层与铜棒外径相同，厚度为1-2mm。
所述铜箔距离射流管末端1-1.5cm。
所述射流管由管体和电极组成，所述管体采用石英玻璃管作为管体材料，所述管体直径为1-2cm，所述管体长度15-25cm。
有益效果
1.对高压直流盆式绝缘子进行表面处理，加快了绝缘子表面电荷消散速度，显著降低了表面电荷的累积。
2.通过等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理，加快绝缘子表面电荷消散，进而提高高压直流盆式绝缘子的绝缘性能，提高运行稳定性和电力系统的安全性。
附图说明
图1为大气压等离子体射流沉积的绝缘材料表面；
图2为不同等离子体射流处理时间表面电荷消散情况。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例来对本发明作进一步的说明。
实施例1：
等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法，将正硅酸四乙酯TEOS混合气体在等离子体射流管中电离出等离子体，喷射至直流盆式绝缘子表面，形成500nm-2μm的表面沉积，得到不同表面电导率的高压直流盆式绝缘子，包括如下步骤：
1)双介质射流管使用石英玻璃管作为射流管主体，高压电极和地电极采用针环电极结构：使用圆形实心铜棒作为内部高压电极，并在外侧紧密套一根石英玻璃管，使用铜箔贴于射流管外侧末端；
2)采用等离子体电源作为激励源，该电源放电重复频率30kHz，输出电压幅值6kV，电流200mA；
3)将装有前驱体TEOS液体的洗气瓶在70℃水浴下加热；
4)将一路200sccm氩气通入洗气瓶中，将前驱体TEOS分子带出至射流管中，与另一路6slm氩气充分混合后，通入射流管中，电离形成等离子体；
5)采用机械臂夹住射流管，准确控制射流管的角度与运动轨迹，对改性对象环氧树脂进行等离子体处理；
所述实心铜棒直径3mm，所述铜棒外套的石英玻璃管外径4mm，所述铜箔距离射流管末端1cm；
所述等离子体射流管由管体和电极组成，所述管体采用石英玻璃管作为管体材料，所述管体直径为1cm，所述管体长度15cm。
实施例2：
等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法，将正硅酸四乙酯TEOS混合气体在等离子体射流管中电离出等离子体，喷射至直流盆式绝缘子表面，形成500nm-2μm的表面沉积，得到不同表面电导率的高压直流盆式绝缘子，包括如下步骤：
1)使用石英玻璃管作为射流管主体，高压电极和地电极采用针环电极结构：使用圆形空心铜棒作为内部高压电极，并在外侧紧密套一根石英玻璃管，使用铜箔贴于射流管外侧末端；
2)采用等离子体电源作为激励源，该电源放电重复频率25kHz，输出电压幅值4kV，电流100mA；
3)将装有前驱体TEOS液体的洗气瓶在60℃水浴下加热；
4)将一路150sccm氩气通入洗气瓶中，将前驱体TEOS分子带出至射流管中，与另一路5slm氩气充分混合后，通入射流管中，电离形成等离子体；
5)采用机械臂夹住射流管，准确控制射流管的角度与运动轨迹，对改性对象环氧树脂进行等离子体处理；
所述实心铜棒直径3mm，所述铜箔距离射流管末端1cm；
所述等离子体射流管由管体和电极组成，所述管体采用石英玻璃管作为管体材料，所述管体直径为1cm，所述管体长度15cm。
实施例3：
等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法，将正硅酸四乙酯TEOS混合气体在等离子体射流管中电离出等离子体，喷射至直流盆式绝缘子表面，形成500nm-2μm的表面沉积，得到不同表面电导率的高压直流盆式绝缘子，包括如下步骤：
1)使用石英玻璃管作为射流管主体，高压电极和地电极采用针环电极结构：使用圆形实心铜棒作为内部高压电极，并在外侧紧密套一根石英玻璃管，使用铜箔贴于射流管外侧末端；
2)采用等离子体电源作为激励源，该电源放电重复频率35kHz，输出电压幅值7kV，电流250mA；
3)将装有前驱体TEOS液体的洗气瓶在80℃水浴下加热；
4)将一路250sccm氩气通入洗气瓶中，将前驱体TEOS分子带出至射流管中，与另一路7slm氩气充分混合后，通入射流管中，电离形成等离子体；
5)采用机械臂夹住射流管，准确控制射流管的角度与运动轨迹，对改性对象环氧树脂进行等离子体处理；
所述实心铜棒直径4mm，所述铜箔距离射流管末端1.5cm；
所述等离子体射流管由管体和电极组成，所述管体采用石英玻璃管作为管体材料，所述管体直径为2cm，所述管体长度25cm。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法，其特征在于，将正硅酸四乙酯TEOS混合气体在等离子体射流管中电离出等离子体，喷射至直流盆式绝缘子表面，形成500nm-2μm的表面沉积，得到不同表面电导率的高压直流盆式绝缘子，包括如下步骤：
1)使用石英玻璃管作为射流管主体，高压电极和地电极采用针环电极结构：使用实心或空心导体棒作为内部高压电极，并在外侧紧密套电极介质阻挡层，使用铜箔贴于射流管外侧末端；
2)采用等离子体电源作为激励源，放电重复频率25-35kHz，输出电压幅值4-7kV，电流100-250mA；
3)将装有前驱体TEOS液体的洗气瓶在60-80℃水浴下加热；
4)将一路150-250sccm氩气通入洗气瓶中，将前驱体TEOS分子带出至射流管中，与另一路5-7slm氩气充分混合后，通入射流管中，电离形成等离子体；
5)采用机械臂夹住射流管，控制射流管垂直于绝缘材料表面喷射等离子体，并平行于绝缘材料表面移动，对改性对象进行等离子体处理。
2.根据权利要求1所述的等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法，其特征在于，所述导体棒采用铜棒，所述铜棒外套的介质阻挡层采用石英玻璃管。
3.根据权利要求2所述的等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法，其特征在于，所述铜棒直径3-4mm。
4.根据权利要求2所述的等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法，其特征在于，所述介质阻挡层与铜棒外径相同，厚度为1-2mm。
5.根据权利要求1所述的等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法，其特征在于，所述铜箔距离射流管末端1-1.5cm。
6.根据权利要求1所述的等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法，其特征在于，所述射流管由管体和电极组成，所述管体采用石英玻璃管作为管体材料，所述管体直径为1-2cm，所述管体长度15-25cm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的等离子体射流对绝缘子进行表面改性处理方法的用途，其特征在于，促进绝缘材料表面电荷消散。
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