CN113640636A - 一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法 - Google Patents

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聂永杰
赵现平
赵腾飞
王科
项恩新
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Abstract

本发明公开了一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法，通过在透明聚合物绝缘薄膜上喷涂等规P3HT材料制备下层透明上层为暗红色的双层薄膜，能直接用于电力设备电晕放电检测，无需用检测设备去检测，检测结果直观，通过肉眼观测薄膜的颜色，即可确定是否存在电晕放电，不仅极大程度上简化了检测过程，还降低了检测成本，且检测材料为柔性材料，可方便贴在电力设备中容易产生电晕放电的部位，不会对设备本身的安全运行环境产生影响。

Description

一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法
技术领域
本发明属于电力技术领域，具体涉及一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法。
背景技术
局部放电或电晕放电是变电站内十分普遍的一种放电现象，高压设备上若产生了电晕放电，则预示着设备可能存在某些绝缘上的薄弱环节或者缺陷，放电现象有时能直接造成线路或者电力设备损毁(尤其是环网柜及电缆分接箱内的放电直接引起环网柜及分接箱内设备烧毁)，因此，及时发现电晕现象并查明其损坏部位对保证变电力设备可靠运行具有十分重要的意义。
通常放电发生会同时产生电脉冲、光(主要分布在230～405nm紫外波段)、声波、热、无线电、化学副产品等特征现象，根据放电产生的特征现象，目前对高压设备晕放电的检测方法主要有脉冲电流法、紫外光脉冲法、声波法、红外成像法、紫外成像法等。但上述方法虽然能检测电晕放电现象，但存在一定局限性，归纳可有以下几点：
(1)抗干扰能力差，现场的各种电磁波等信号对检测会产生影响，比如脉冲电流法等；
(2)测试天气影响：红外成像法等受阳光干扰及高温天气、雨天干扰较大，影响检测；
(3)测试准确度不高：红外成像法等只有当电晕放电发生的到一定程度，发热严重时才可以检出；
(4)检测成本较高：紫外成像、红外成像仪、超声波仪等设备成本相对较高；
(5)对操作人员有要求：以上各种方法对设备的操作人员有一定的专业要求，要求会操作设备和分析结果；
(6)检测过程操作繁琐：以上设备及检测方法都不是在线监测，需要操作人员定期携带设备去检测，设备都为精密仪器，在使用、运输、携带上都需要保护，因此，操作、携带便利性上有一定不足。
由此，发明一种检测成本低、便于携带、检测步骤简单、能直观反映检测结果的物品，不仅能极大程度减轻电力工作者的行程负担，还能简化电晕放电检测步骤，提升检测效率和准确率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术检测成本高、检测步骤繁琐、对检测人员有技能要求、检测干扰性较多导致检测准确度不高等缺点，提出了一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法。
一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法，其关键在于，包括以下步骤：
S1.裁剪一片厚度为0.5-2mm，面积为3cm×3cm大小的透明聚合物绝缘薄膜，依次用水、丙酮、异丙醇进行清洗后用N2吹干备用；
S2.在40℃-60℃条件下，取适量P3HT完全溶解于氯苯液中形成混合溶液，溶解时间为2-4h，所述混合溶液中聚(3-己基噻吩)的浓度为10mg/mL；
S3.在室温条件下，将配置好的所述混合溶液采用1000-1500rpm的转速旋涂在所述透明聚合物绝缘薄膜上，旋涂层厚度为20-50nm；
S4.将旋涂后的所述透明聚合物绝缘薄膜晾干，形成上层为暗红色，下层透明的双层结构即得。
作为优选方案，步骤S2中所述P3HT为等规P3HT材料，P3HT的分子区域规整度为98％，重均分子量为32kDa，多分散性指数为2.4，其价态为0价，颜色为红色，电阻率为3.3×105Ω·cm。
作为优选方案，所述透明聚合物绝缘薄膜采用聚乙烯(简称PE)或者聚苯乙烯(简称PS)中任一种材料制得，所述透明聚合物绝缘薄膜采用PE制得具有双层结构P3HT/PE聚合物薄膜，所述透明聚合物绝缘薄膜采用PS制得具有双层结构P3HT/PS聚合物薄膜。
作为优选方案，所述P3HT/PE聚合物薄膜的体积电阻率≥1013Ω·m。
作为优选方案，所述透明聚合物绝缘薄膜为柔性的、可弯曲的材料。
有益效果：本发明的一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法，通过在透明聚合物绝缘薄膜上喷涂等规P3HT材料制备下层透明上层为暗红色的双层薄膜，能直接用于电力设备电晕放电检测，无需用检测设备去检测，检测结果直观，通过肉眼观测薄膜的颜色，即可确定是否存在电晕放电，不仅极大程度上简化了检测过程，还降低了检测成本，且检测材料为柔性材料，可方便贴在电力设备中容易产生电晕放电的部位，不会对设备本身的安全运行环境产生影响。
附图说明
图1为实施例中等规P3HT材料的具体分子式；
图2为电晕放电引起的P3HT/PE聚合物薄膜颜色变浅的演示过程；
图3为不同电晕放电电压、不同电晕放电时间下P3HT/PE聚合物薄膜颜色变化过程。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详细说明：
实施例：
一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1.裁剪一片厚度为0.5-2mm，面积为3cm×3cm大小的透明聚合物绝缘薄膜，依次用水、丙酮、异丙醇进行清洗后用N2吹干备用；
S2.在40℃-60℃条件下，取适量P3HT完全溶解于氯苯液中形成混合溶液，溶解时间为2-4h，所述混合溶液中聚(3-己基噻吩)的浓度为10mg/mL；
S3.在室温条件下，将配置好的所述混合溶液采用1000-1500rpm的转速旋涂在所述透明聚合物绝缘薄膜上，旋涂层厚度为20-50nm；
S4.将旋涂后的所述透明聚合物绝缘薄膜晾干，形成上层为暗红色，下层透明的双层结构即得。
本方案中所述P3HT为等规P3HT材料(其具体分子式如附图1所示)，P3HT的分子区域规整度为98％，重均分子量为32kDa，多分散性指数为2.4，其价态为0价，颜色为红色，电阻率为3.3×105Ω·cm；
所述透明聚合物绝缘薄膜采用聚乙烯(简称PE)或者聚苯乙烯(简称PS)中任一种材料制得，且所述透明聚合物绝缘薄膜为柔性的、可弯曲的材料。当所述透明聚合物绝缘薄膜采用PE时，制得具有双层结构P3HT/PE聚合物薄膜；当所述透明聚合物绝缘薄膜采用PS制得具有双层结构P3HT/PS聚合物薄膜，所述P3HT/PE聚合物薄膜的体积电阻率≥1013Ω·m。
本方案制得检测薄膜用于检测电晕放电的原理：电晕放电是带电体表面在气体或液体介质中发生电晕放电的现象，常发生在高压导线的周围和带电体的尖端附近，能产生臭氧、氧化氮等物质。其中，臭氧对金属及有机物有强烈的氧化作用。P3HT材料在臭氧的作用下会发生氧化，得到一个空穴电荷，形成正一价P3HT+，颜色逐渐变浅。
本方案制得检测薄膜的使用方法：将制备好的检测薄膜贴在电力设备容易产生电晕放电的部位，或者放在容易产生电晕放电的地方。当有电晕放电时，放电周围能产生臭氧、氧化氮等物质。
以P3HT/PE聚合物薄膜为例：
如附图2所示，采用针尖产生电晕放电，放在针尖下的P3HT/PE聚合物薄膜颜色随着电晕放电时间的增加，薄膜的颜色会逐渐变浅。由此可以确定，从该颜色的变化就能检测是否有电晕放电发生。
附图3反映出在不同电晕放电电压、不同电晕放电时间下P3HT/PE聚合物薄膜的颜色变化过程，可以看出，随着放电时间和放电电压的增加，P3HT/PE聚合物薄膜的颜色向浅的方向发展。电晕放电过程中施加的电压越高、放电时间越长则产生的臭氧越多，对P3HT/PE聚合物薄膜的氧化作用越强，颜色越浅。
此外，进行具体使用时，以环网柜或者电缆分接箱为例，在日常工作中发现环网柜和电缆分接箱内经常容易烧毁，而造成烧毁的起因是环网柜内产生了电晕放电或者其他形式的放电，因此，可用本方案的薄膜进行放电检测，检测时对于薄膜的粘贴方法和位置要求如下：
(1)薄膜粘贴时，旋涂有P3HT材料的一面朝上(朝外)，保证其暴露在空气中；
(2)对于环网柜内或者电缆分接箱内采用的非屏蔽型可分离连接器(肘型头)，采用P3HT/PE聚合物薄膜进行放电检测。
(3)粘贴在可分离连接器(肘型头)的外表面，正面直对环网柜或者电缆分接箱，即环网柜或者电缆分接箱打开后，即能看到该薄膜，便于观测。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.裁剪一片厚度为0.5-2mm，面积为3cm×3cm大小的透明聚合物绝缘薄膜，依次用水、丙酮、异丙醇进行清洗后用N2吹干备用；
S2.在40℃-60℃条件下，取适量聚(3-己基噻吩)(简称P3HT)完全溶解于氯苯液中形成混合溶液，溶解时间为2-4h，所述混合溶液中聚(3-己基噻吩)的浓度为10mg/mL；
S3.在室温条件下，将配置好的所述混合溶液采用1000-1500rpm的转速旋涂在所述透明聚合物绝缘薄膜上，旋涂层厚度为20-50nm；
S4.将旋涂后的所述透明聚合物绝缘薄膜晾干，形成上层为暗红色，下层透明的双层结构即得。
2.根据权利要求1所述的一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述P3HT为等规P3HT材料，P3HT的分子区域规整度为98％，重均分子量为32kDa，多分散性指数为2.4，其价态为0价，颜色为红色，电阻率为3.3×105Ω·cm。
3.根据权利要求1所述的一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法，其特征在于：所述透明聚合物绝缘薄膜采用聚乙烯(简称PE)或者聚苯乙烯(简称PS)中任一种材料制得，所述透明聚合物绝缘薄膜采用PE制得具有双层结构P3HT/PE聚合物薄膜，所述透明聚合物绝缘薄膜采用PS制得具有双层结构P3HT/PS聚合物薄膜。
4.根据权利要求3所述的一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法，其特征在于：所述P3HT/PE聚合物薄膜的体积电阻率≥1013Ω·m。
5.根据权利要求1所述的一种用于电力设备电晕放电检测的薄膜的制备方法，其特征在于：所述透明聚合物绝缘薄膜为柔性的、可弯曲的材料。
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