CN111398098A - 一种基于环境因素的单组分rtv涂料的老化评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，包括以下步骤：S100，将待检测的涂有RTV涂料的同类绝缘子清洗后阴凉干燥；S200，评估待检测的绝缘子所处位置的多种环境因素，并将每种环境因素按照严苛程度分为三类，当多种环境因素都归为一类时，该绝缘子所处的环境类型划为同一类；S300，按照绝缘子分类结果，进行绝缘子表面RTV涂料的性能测试，S400，依据每一类绝缘子对应的性能测试结果综合判断待检测绝缘子表面RTV涂料的老化与否。该方法运用多个参数来综合评估单组分RTV涂料的老化状况，这对于评估绝缘子表面RTV涂料能否继续使用、保障电力设备安全稳定运行具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于绝缘涂料领域，具体涉及一种基于环境因素的单组分RTV涂料(室温硫化硅橡胶)的老化评估方法。
背景技术
近年来，随着经济的飞速发展，空气污染问题也愈加严重，恶劣的天气造成电力系统输变电设备外绝缘污闪事故频繁发生。同时，工业水平的发展促使电网容量不断增大，额定电压等级不断提高，使外绝缘污闪事故的影响更加重大。由于这种污闪事故具有突发、长时间、停电面积大的特点，不仅给居民的日常生活造成极大不便，而且经济损失十分巨大，所以防止电力系统发生污闪一直是电网系统面临的重要课题。
在绝缘子表面涂覆RTV涂料是其中常用的一种提高污闪电压的方法。RTV中文名为室温硫化硅橡胶，它是以较低分子量的活性直链聚硅氧烷为基础胶料，加入填料、交联剂、硫化剂和颜料，在常温下就能硫化的硅橡胶，按其包装方式可分为单组分室温硫化硅橡胶和双组分室温硫化硅橡胶，由于单组分室温硫化硅橡胶在空气中即可硫化，因此使用较为广泛。由于RTV涂料表面具有良好的憎水性，当绝缘子表面RTV涂料受潮后，表面吸附的水分以不连续的孤立小水珠的形式存在，不形成连续水膜，从而限制了表面泄漏电流，提高了绝缘子的闪络电压。与其它材料相比，硅橡胶还具有独特的憎水迁移性，即硅橡胶表面脏污后，硅橡胶可以把自身的憎水性迁移到污秽物表面，使污秽物表面也具有憎水性，从而提高了绝缘子的污闪电压。RTV涂料施工简便，工作温度较宽(-100℃～350℃)，具有良好的电绝缘性、热稳定性而且无毒无味，因此，近年RTV涂料被广泛地涂刷在瓷绝缘子和玻璃绝缘子表面以提高其耐污性能，有效减少了污闪事故。
但是由于RTV涂料属于有机材料，且主要用于户外设备绝缘，在使用中会面临高温、紫外辐射、电晕放电、酸雨、臭氧等各种化学、物理、电老化的影响，从而导致其老化快、力学性能差、寿命短、憎水性丧失和恢复慢，削弱了其提高外绝缘污闪电压的作用，进而直接威胁电力系统的安全运行。
此外，不同的环境因素对RTV涂料老化的影响机理并不相同，如选用统一的指标全部检测进行判断会使得检测耗时较长，不方便于实际应用。
按照国标DL/T 627-2012《绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料》的要求，目前对于运行中的RTV涂料老化检测只有两项，一为外观检查，二为憎水性试验，检测内容较少，且不能较好地反映RTV涂料老化状况。针对RTV涂料失效机理不明、老化评价指标欠缺等关键问题，有必要提出一种新的、较为全面的RTV涂料老化评估方法，对于提高电网安全运行能力、减少污闪事故的发生具有重要的意义。
发明内容
本发明旨在通过考虑环境因素，提供一种基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，该方法运用多个参数来综合评估单组分RTV涂料的老化状况，这对于评估绝缘子表面RTV涂料能否继续使用、保障电力设备安全稳定运行具有重要的意义。
本发明是通过下述技术方案来实现的：
一种基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，包括以下步骤：
S100，将待检测的涂有RTV涂料的同类绝缘子清洗后阴凉干燥；
S200，评估待检测的绝缘子所处位置的多种环境因素，并将每种环境因素按照严苛程度分为三类，当多种环境因素都归为一类时，该绝缘子所处的环境类型划为同一类；
S300，按照绝缘子分类结果，进行绝缘子表面RTV涂料的性能测试，不同环境类型对应的测量内容如下：
| 类别 | 性能测试项目 |
| 一类 | 憎水性、憎水迁移性、表面微观结构、介质损耗角正切值 |
| 二类 | 憎水性、憎水迁移性、表面微观结构 |
| 三类 | 憎水迁移性、介质损耗角正切值 |
S400，依据每一类绝缘子对应的性能测试结果综合判断待检测绝缘子表面RTV涂料的老化与否。
优选地，所述S200中，环境因素包括紫外线指数、年平均气温、年平均相对湿度和年平均降水量；分类原则具体如下：
优选地，所述憎水性的测量包括静态接触角法和喷水分级法；
静态接触角法具体是：往待检测绝缘子表面滴一滴水珠，水珠的体积4～7μL，通过静态接触角测量仪直接测量表面平衡水珠的静态接触角，记录平均值θav和最小值θmin；
喷水分级法：喷水设备喷嘴距待检测绝缘子25cm，每秒钟喷1次，连续喷雾25秒，在喷雾结束后30秒内，完成憎水性的检测；通过倾斜绝缘子伞裙表面水滴的后退角θr和水膜的覆盖面积两个物理量来评估其憎水性，并将憎水性分成HC1～HC7共7个等级。
优选地，所述憎水迁移性的测量方法如下：
1)对待检测绝缘子表面RTV涂料进行预处理：在待检测绝缘子的RTV涂料表面均匀涂敷一层干燥的硅藻土，再气吹装置吹掉表面多余的硅藻土；
2)按照所选区域的污秽等级确定对应的盐密和灰密，再按照灰度与灰密、盐度与盐密的关系，用天平称量所需的NaCl、硅藻土及去离子水的量，配置污液并搅拌均匀；
3)将预处理过的待检测绝缘子浸入污液，转动一两周后拿出，在实验室标准环境条件下干燥，并清除掉边缘积聚的污液；
4)按上述方法涂污后迁移96h，每片绝缘子测RTV涂料表面的静态接触角，并记录平均值θav和最小值θmin。
优选地，所述表面微观结构的测量方法为：
使用扫描电子显微镜于放大1000倍的情况下观察待检测绝缘子表面RTV涂料的微观结构。
优选地，所述介质损耗角正切值的测量方法为：
使用介质损耗测试仪对待检测绝缘子直接进行测试，读取介质损耗角正切值。
优选地，所述S400中，综合判断是指每一类的性能测试中有一项达到老化判断标准，即判定该待检测绝缘子表面的RTV涂料已经老化。
优选地，所述S400中，老化判断标准如下：
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，考虑了不同环境因素对于RTV涂料性能的影响程度，综合了RTV涂料的憎水性、憎水迁移性、表面微观结构、介质损耗角正切值等参数来对绝缘子表面RTV涂料的老化与否进行判断，对待检测绝缘子表面RTV涂料通过上述参量的测量，判断其老化与否。与目前单一的RTV涂料老化评价参数相比，评价参数更多、更全面，考虑了环境因素的影响，对于评估户外绝缘子表面RTV涂料能否继续使用、保障电力设备安全稳定运行具有重要的意义。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2后退角θr定义示意图；
图3污液盐度与盐密关系曲线；
图4污液灰度与灰密关系曲线。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一种基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，包括如下步骤：
S100，从待检测的涂有RTV涂料的同类绝缘子中任意选择3片，清洗后阴凉干燥24h；
S200，评估绝缘子所处环境，并分类；
S300，按照分类结果，有选择性的测量绝缘子表面RTV涂料的憎水性、憎水迁移性、表面微观结构、介质损耗角正切值等参量；
S400，依据憎水性、憎水迁移性、表面微观结构、介质损耗角正切值等参量综合判断待检测绝缘子表面RTV涂料的老化与否。
进一步，所述S200，按照如下过程进行：
统计待测绝缘子所处位置的紫外线指数、年平均气温、年平均相对湿度、年平均降水量，并按表1进行归类。
表1环境因素分类
只有当4种环境因素都归为一类时，才可将该处的环境类型归为一类。
进一步，所述S300，按照如下过程进行：
按照表2的对应关系，根据S200，确定的环境类型选择测量内容。
表2不同环境类型对应的测量内容
| 环境类型 | 测量内容 |
| 一类 | 憎水性、憎水迁移性、表面微观结构、介质损耗角正切值 |
| 二类 | 憎水性、憎水迁移性、表面微观结构 |
| 三类 | 憎水迁移性、介质损耗角正切值 |
进一步，所述S300，中的测量内容按照如下测量方法进行：
憎水性的测量：
静态接触角法：往待检测绝缘子表面滴一滴水珠，水珠的体积(4～7)μL(即水珠重量4mg～7mg)，通过静态接触角测量仪直接测量表面平衡水珠的静态接触角。每片绝缘子测5个水珠的静态接触角，记录它们的平均值θav和最小值θmin。
喷水分级法(HC分级法)：喷水设备可用能喷出薄水雾的普通喷壶，喷水设备喷嘴距待检测绝缘子25cm，每秒钟喷1次，连续喷雾25秒，在喷雾结束后30秒内，完成憎水性的检测。HC分级法通过倾斜绝缘子伞裙表面水滴的后退角θr和水膜的覆盖面积两个物理量来评估其憎水性，并将憎水性分成HC1～HC7共7个等级，HC等级按表3进行判定。
表3 HC分级判据
所述后退角θr定义如图2所示。
憎水迁移性的测量：
(1)对待检测绝缘子表面RTV涂料进行预处理：用干燥的海绵团或软毛刷在待检测绝缘子的RTV涂料表面轻轻的均匀涂敷一层干燥的硅藻土，再用洗耳球等气吹装置吹掉表面多余的硅藻土；
(2)用φ40cm的不锈钢盆做浸污槽，按照所选区域的污秽等级确定对应的盐密和灰密，再按照灰度与灰密、盐度与盐密的关系(如图3、3所示)，用天平称量所需的NaCl、硅藻土及去离子水的量，配置体积为500ml的污液并搅拌均匀；
(3)将预处理过的待检测绝缘子小心浸入，转动一两周后拿出，在实验室标准环境条件下干燥，并清除掉边缘积聚的污液；
(4)按上述方法涂污后迁移96h，每片绝缘子测RTV涂料表面5个水珠的静态接触角，记录它们的平均值θav和最小值θmin。
表面微观结构的测量：
使用扫描电子显微镜于放大1000倍的情况下观察待检测绝缘子表面RTV涂料的微观结构。
介质损耗角正切值的测量：
使用介质损耗测试仪对待检测绝缘子直接进行测试，读取介质损耗角正切值。
进一步，所述S400，按照如下过程进行：
将S300，中选择的测量内容按照表4进行判断，所选测量内容只要有一项达到表4的老化判断标准，即可判定该待检测绝缘子表面的RTV涂料已经老化。
表4单组分RTV涂料老化判断标准
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。
实施例1
如图1所示，基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，具体包括以下步骤：
S100，取样，以宝鸡换流站绝缘子表面使用的单组分RTV涂料为例，取三片同类表面涂有RTV涂料的待检测绝缘子，清洗表面并干燥24h。
S200，评估绝缘子所处环境，宝鸡地区紫外辐射指数为5，属于中等紫外强度，年平均气温为20℃，年平均相对湿度为60％，年降水量为550毫米，按照表1判定宝鸡地区环境类型属于一类。
S300，根据表2，环境类型为一类的地区，选择憎水性、憎水迁移性、表面微观结构、介质损耗角正切值等参量对待测绝缘子进行测量。
测量待检测绝缘子表面RTV涂料的憎水性，静态接触角法测得其表面θav＝103.7°，θmin＝101.0°，喷水分级法测得表面HC等级为HC3～4级；
宝鸡地区的污秽等级为C级，为中等污秽等级，取盐密为0.1mg/cm2，灰密为0.5mg/cm2，按照图3与图4盐度与盐密、灰度与灰密的对应关系，得出对应的盐度为21g/L，灰度为242g/L，以此称取对应量的NaCl与硅藻土，配置500ml的污液，对待检测绝缘子表面RTV涂料涂污并迁移96h后测量静态接触角，测得θav＝0°，θmin＝0°；
观测待检测绝缘子RTV涂料表面微观结构，没有裂纹、孔洞以及其他明显生成物；
测量待检测绝缘子的介质损耗角正切值，初始绝缘子介质损耗角正切值为0.1316，待检测绝缘子介质损耗角正切值为0.1029，变化率为-21.8％。
S400，按照表4单组分RTV涂料老化判断标准进行判断，该待检测绝缘子表面RTV涂料的憎水迁移性θav<110°、θmin<100°，该参量达到了老化标准，据此可判定待检测绝缘子表面RTV涂料已经老化，不能继续使用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (8)
1.一种基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100，将待检测的涂有RTV涂料的同类绝缘子清洗后阴凉干燥；
S200，评估待检测的绝缘子所处位置的多种环境因素，并将每种环境因素按照严苛程度分为三类，当多种环境因素都归为一类时，该绝缘子所处的环境类型划为同一类；
S300，按照绝缘子分类结果，进行绝缘子表面RTV涂料的性能测试，不同环境类型对应的测量内容如下：
S400，依据每一类绝缘子对应的性能测试结果综合判断待检测绝缘子表面RTV涂料的老化与否。
2.根据权利要求1所述的基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，其特征在于，所述S200中，环境因素包括紫外线指数、年平均气温、年平均相对湿度和年平均降水量；分类原则具体如下：
3.根据权利要求1所述的基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，其特征在于，所述憎水性的测量包括静态接触角法和喷水分级法；
静态接触角法具体是：往待检测绝缘子表面滴一滴水珠，水珠的体积4～7μL，通过静态接触角测量仪直接测量表面平衡水珠的静态接触角，记录平均值θav和最小值θmin；
喷水分级法：喷水设备喷嘴距待检测绝缘子25cm，每秒钟喷1次，连续喷雾25秒，在喷雾结束后30秒内，完成憎水性的检测；通过倾斜绝缘子伞裙表面水滴的后退角θr和水膜的覆盖面积两个物理量来评估其憎水性，并将憎水性分成HC1～HC7共7个等级。
4.根据权利要求1所述的基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，其特征在于，所述憎水迁移性的测量方法如下：
1)对待检测绝缘子表面RTV涂料进行预处理：在待检测绝缘子的RTV涂料表面均匀涂敷一层干燥的硅藻土，再气吹装置吹掉表面多余的硅藻土；
2)按照所选区域的污秽等级确定对应的盐密和灰密，再按照灰度与灰密、盐度与盐密的关系，用天平称量所需的NaCl、硅藻土及去离子水的量，配置污液并搅拌均匀；
3)将预处理过的待检测绝缘子浸入污液，转动一两周后拿出，在实验室标准环境条件下干燥，并清除掉边缘积聚的污液；
4)按上述方法涂污后迁移96h，每片绝缘子测RTV涂料表面的静态接触角，并记录平均值θav和最小值θmin。
5.根据权利要求1所述的基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，其特征在于，所述表面微观结构的测量方法为：
使用扫描电子显微镜于放大1000倍的情况下观察待检测绝缘子表面RTV涂料的微观结构。
6.根据权利要求1至所述的基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，其特征在于，所述介质损耗角正切值的测量方法为：
使用介质损耗测试仪对待检测绝缘子直接进行测试，读取介质损耗角正切值。
7.根据权利要求3至6任一项所述的基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，其特征在于，所述S400中，综合判断是指每一类的性能测试中有一项达到老化判断标准，即判定该待检测绝缘子表面的RTV涂料已经老化。
8.根据权利要求7所述的基于环境因素的单组分RTV涂料的老化评估方法，其特征在于，所述S400中，老化判断标准如下：
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