CN114034632B - 硅橡胶材料老化程度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硅橡胶材料老化程度的测量方法，包括如下步骤：获取待测硅橡胶材料，所述硅橡胶材料包含粉化层；于所述粉化层设置测量区域，在所述测量区域内测量所述待测硅橡胶材料的平均初始厚度d1；用附有二甲基硅油的媒介擦拭所述测量区域，直至不再有所述粉化层的材料被擦拭脱落，在擦拭后的所述测量区域内测量所述待测硅橡胶材料的平均测量厚度d2；将d1与d2代入方程d＝d1‑d2中计算所述粉化层的厚度d。该测量方法能于现场准确地测定硅橡胶材料的粉化层厚度，且具有较高的可行性和可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，特别是涉及一种硅橡胶材料老化程度的测量方法。
背景技术
硅橡胶是一种性能优良的聚合物绝缘材料，被广泛用作输电线路绝缘子及变电站设备外绝缘材料。中国电网于20世界80年代初开始使用复合绝缘子，发展十分迅速，目前已经在大部分污秽严重地区和许多新建输电线路上广泛使用。由于其具有良好的抗污闪性能、强憎水性和憎水迁移性，且质量轻、易于维护，比其它有机绝缘材料的性能更为优越，逐渐成为外绝缘伞套的首选材料，在我国的电力系统中得到了广泛的应用。据统计，在我国110kV及以上输电线路中投入使用的复合绝缘子数量已超过数百万支，在建的多条特高压输电线路也逐渐开始使用复合绝缘子。
然而随着其运行年限的增加，硅橡胶材料的老化也要比普通绝缘子更为严重，会表现出不同程度的老化现象，如憎水性下降、漏电起痕或电蚀损、龟裂、开裂、粉化、褪色、变脆变硬等。引起复合绝缘子材料老化的主要因素有老化、热老化、电老化、环境老化(酸蚀、积污、气流、沙蚀、盐等)。老化的直接后果是绝缘子表面憎水性下降或丧失，抗污闪性能变差，导致绝缘子的可靠性下降，更严重的情况是护套受损，芯棒外露，极有可能造成芯棒脆断，导致掉串、掉线等恶性事故，严重威胁电力系统的安全稳定运行。特别是在重污染、沿海、高温、高湿的地区，硅橡胶材料的老化问题更为突出。因此，为预防电力系统外绝缘发生污闪事故，复合绝缘子老化状态的评估显得尤为重要。
目前，复合绝缘子用硅橡胶材料的老化状态评估有很多方法，最常用的是憎水性测试，然而其采用的喷水分级法受主观因素影响较大，难以给出精确的判断。此外，泄露电流分析、热刺激电流、紫外成像、傅里叶红外光谱分析等方法也得到了一定的应用，但这些方法或因不能定量研究，或因设备成本高昂、效率低下等因素难以被广泛的采用。
复合绝缘子硅橡胶伞裙老化程度的一个重要指标即硅橡胶伞裙的粉化程度。传统评价粉化程度的方法为定性分级，虽提出了硅橡胶伞裙的粉化分级方法，但尚未给出具体的阈值和参数，因此评价结果容易受到检测人员的主观影响。还有的传统技术采用一种利用实验室扫描电子显微镜观察硅橡胶试样截面的粉化层厚度测量方法，该方法精确度高，但成本较高，不适用于现场测量。此外，还有传统技术通过角磨机打磨来清除硅橡胶的粉化层，然而其结果误差较大，并且现场操作极为不便。
发明内容
基于此，本发明提供了一种硅橡胶材料老化程度的测量方法，其能于现场准确地测定硅橡胶材料的粉化层厚度，且具有较高的可行性和可操作性。
本发明通过如下技术方案实现。
一种硅橡胶材料老化程度的测量方法，包括如下步骤：
获取待测硅橡胶材料，所述硅橡胶材料包含粉化层；
于所述粉化层设置测量区域，在所述测量区域内测量所述待测硅橡胶材料的平均初始厚度d1；
用附有二甲基硅油的媒介擦拭所述测量区域，直至不再有所述粉化层的材料被擦拭脱落，在擦拭后的所述测量区域内测量所述待测硅橡胶材料的平均测量厚度d2；
将d1与d2代入方程d＝d1-d2中计算所述粉化层的厚度d。
在其中一个实施例中，所述二甲基硅油的粘度为10cst～100cst。
在其中一个实施例中，所述二甲基硅油的粘度为10cst～50cst。
在其中一个实施例中，在所述测量区域内测量所述硅橡胶材料的平均初始厚度d1包括如下步骤：在所述测量区域内取点测量5次～10次所述硅橡胶材料的厚度，求取算术平均；和/或
在所述测量区域内测量所述硅橡胶材料的平均测量厚度d2包括如下步骤：在所述测量区域内取点测量5次～10次所述硅橡胶材料的厚度，求取算术平均。
在其中一个实施例中，所述硅橡胶材料选自硅橡胶伞裙。
在其中一个实施例中，所述测量区域为所述硅橡胶伞裙的边缘至距所述硅橡胶伞裙的边缘a厘米的区域。
在其中一个实施例中，a选自1.2～1.3。
在其中一个实施例中，所述测量区域中，所述硅橡胶伞裙的边缘的长度为3厘米～5厘米。
在其中一个实施例中，所述媒介为无纺布、卫生纸或吸油纸。
在其中一个实施例中，测量所采用的计量工具为测厚仪或游标卡尺。
与现有技术相比较，本发明的硅橡胶材料老化程度的测量方法具有如下有益效果：
本发明所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法通过筛选出二甲基硅油作为清洗剂，可有效地去除硅橡胶材料表面的粉化层，同时不对硅橡胶材料本身造成破坏，能够准确地测量硅橡胶材料表面的粉化层厚度，从而为进一步量化评估硅橡胶老化程度提供依据。同时，本发明所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法具有较高的可行性和可操作性，可于现场快速测量，并且所需成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的硅橡胶材料，其中，1为采用二甲基硅油擦拭后的效果，2为采用甲苯与乙醇的混合溶剂擦拭后的效果；
图2为本发明实施例对照组提供的硅橡胶材料的扫描电子显微图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关实施例对本发明进行更全面的描述。实施例中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
本发明中的词语“优选地”、“更优选地”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种硅橡胶材料老化程度的测量方法，包括如下步骤：
获取待测硅橡胶材料，硅橡胶材料包含粉化层；
于粉化层设置测量区域，在测量区域内测量待测硅橡胶材料的平均初始厚度d1；
用附有二甲基硅油的媒介擦拭测量区域，直至不再有粉化层的材料被擦拭脱落，在擦拭后的测量区域内测量待测硅橡胶材料的平均测量厚度d2；
将d1与d2代入方程d＝d1-d2中计算所述粉化层的厚度d。
本发明人意外发现二甲基硅油可以作为局部粉化层的特定清洗剂，同时不会对硅橡胶未粉化区域产生明显影响，即二甲基硅油可有效地去除硅橡胶材料表面的粉化层，与此同时还能不对硅橡胶材料本身造成破坏，从而能够准确地测量硅橡胶材料表面的粉化层厚度，为进一步量化评估硅橡胶老化程度提供依据。进一步地，二甲基硅油廉价、易得，所需成本较低。
具体地，在本发明中，直至不再有粉化层的材料被擦拭脱落的确认依据是：直至媒介的表面不出现粉化层的颜色。
可以理解地，在本发明中，粉化层的颜色为粉色或白色，对比原硅橡胶的颜色，粉化层明显褪色。
在一个具体的示例中，二甲基硅油的粘度为10cst～100cst。可以理解地，在本发明中，二甲基硅油的粘度包括但不限于10cst、11cst、12cst、13cst、14cst、15cst、16cst、17cst、18cst、19cst、20cst、21cst、22cst、23cst、24cst、25cst、26cst、27cst、28cst、29cst、30cst、31cst、32cst、33cst、34cst、35cst、36cst、37cst、38cst、39cst、40cst、41cst、42cst、43cst、44cst、45cst、46cst、47cst、48cst、49cst、50cst、55cst、60cst、65cst、70cst、75cst、80cst、85cst、90cst、95cst及100cst。优选地，二甲基硅油的粘度为10cst～50cst。
二甲基硅油的粘度对清洗效果具有一定影响：当二甲基硅油的粘度过小时，对粉化层的清除效果较差；当二甲基硅油的粘度过大时，导致擦洗难度加大，并且会使得被擦洗后的硅橡胶伞裙表面更易吸附污秽，不利于绝缘子的后续运行。
在一个具体的示例中，在测量区域内测量硅橡胶材料的平均初始厚度d1包括如下步骤：在测量区域内取点测量5次～10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均。
在一个具体的示例中，在测量区域内测量硅橡胶材料的平均测量厚度d2包括如下步骤：在测量区域内取点测量5次～10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均。
在一个具体的示例中，硅橡胶材料选自硅橡胶伞裙。
在一个具体的示例中，测量区域为硅橡胶伞裙的边缘至距硅橡胶伞裙的边缘a厘米的区域。
在一个具体的示例中，a选自1.2～1.3。可以理解地，在本发明中，距硅橡胶的边缘为一个定值，该定值包括但不限于1.2厘米、1.21厘米、1.22厘米、1.23厘米、1.24厘米、1.25厘米、1.26厘米、1.27厘米、1.28厘米、1.29厘米及1.30厘米。
在一个具体的示例中，测量区域中，硅橡胶伞裙的边缘的长度为3厘米～5厘米。可以理解地，在本发明中，测量区域中，硅橡胶伞裙的边缘的长度包括但不限于3厘米、3.1厘米、3.2厘米、3.3厘米、3.4厘米、3.5厘米、3.6厘米、3.7厘米、3.8厘米、3.9厘米、4.0厘米、4.1厘米、4.2厘米、4.3厘米、4.4厘米、4.5厘米、4.6厘米、4.7厘米、4.8厘米、4.9厘米及5.0厘米。
在一个具体的示例中，媒介为无纺布、卫生纸或吸油纸。优选地，媒介为无纺布。
在一个具体的示例中，测量采用的计量工具为测厚仪或游标卡尺。优选地，测量采用的计量工具为测厚仪。
在一个更为具体的示例中，硅橡胶材料老化程度的测量方法包括如下步骤：
划定硅橡胶伞裙的测量区域，测量区域为硅橡胶伞裙的边缘至距硅橡胶伞裙的边缘a厘米的区域，a选自1.2～1.3；测量区域中，硅橡胶伞裙的边缘的长度为3厘米～5厘米；
采用测厚仪或游标卡尺在测量区域内取点测量5次～10次硅橡胶伞裙的厚度，求取算术平均，为硅橡胶伞裙的平均初始厚度d1；
用附有粘度为10cst～100cst的二甲基硅油的无纺布、卫生纸或吸油纸擦拭测量区域的表面，直至无纺布、卫生纸或吸油纸的表面不出现粉化层的颜色，采用测厚仪或游标卡尺在测量区域内取点测量5次～10次硅橡胶伞裙的厚度，求取算术平均，为硅橡胶伞裙的平均测量厚度d2；
将d1与d2代入方程d＝d1-d2中计算粉化层的厚度d。
上述硅橡胶材料老化程度的测量方法通过筛选出二甲基硅油作为局部粉化层的特定清洗剂，可有效地去除硅橡胶材料表面的粉化层的同时，不对硅橡胶材料本身造成破坏，并且擦洗难度较小，清除效果较好，从而能够准确地测量硅橡胶材料表面的粉化层厚度。进一步地，上述硅橡胶材料老化程度的测量方法具有较高的可行性和可操作性，可于现场快速测量，并且所需成本较低。
以下结合具体实施例对本发明的硅橡胶材料老化程度的测量方法做进一步详细的说明。以下实施例中所用的原料，如无特别说明，均为市售产品。
实施例1
本实施例提供一种硅橡胶材料老化程度的测量方法，具体如下：
步骤一：取某退运(型号为FXBW3-110/100)的110kV复合绝缘子，划定硅橡胶材料的测量区域，测量区域为硅橡胶伞裙的边缘至距硅橡胶伞裙的边缘1.25厘米的区域；测量区域的宽度(硅橡胶伞裙的边缘的长度)为4厘米；使用铅笔在测量区域边缘画上记号；
步骤二：采用测厚仪在测量区域内取点测量10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均，为硅橡胶材料的平均初始厚度d1；d1为3.835mm；
步骤三：用附有粘度为50cst的二甲基硅油的无纺布擦拭测量区域的表面，直至无纺布、卫生纸或吸油纸的表面不出现粉化层的颜色；
步骤四：采用测厚仪在测量区域内取点测量10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均，为硅橡胶材料的平均测量厚度d2；d2为3.685mm；
步骤五：将d1与d2代入方程d＝d1-d2中计算所述粉化层的厚度d，d为150μm。
上述对硅橡胶材料采用二甲基硅油擦拭后的效果如图1中的1所示。
实施例2
本实施例提供一种硅橡胶材料老化程度的测量方法，具体如下：
步骤一：取与实施例1相同材料的复合绝缘子，划定硅橡胶材料的测量区域，测量区域为硅橡胶伞裙的边缘至距硅橡胶伞裙的边缘1.25厘米的区域；测量区域的宽度为4厘米；使用铅笔在测量区域边缘画上记号；
步骤二：采用测厚仪在测量区域内取点测量10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均，为硅橡胶材料的平均初始厚度d1；d1为3.916mm；
步骤三：用附有粘度为10cst的二甲基硅油的无纺布擦拭测量区域的表面，直至无纺布、卫生纸或吸油纸的表面不出现粉化层的颜色；
步骤四：采用测厚仪在测量区域内取点测量10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均，为硅橡胶材料的平均测量厚度d2；d2为3.784mm；
步骤五：将d1与d2代入方程d＝d1-d2中计算所述粉化层的厚度d，d为132μm。
实施例3
本实施例提供一种硅橡胶材料老化程度的测量方法，具体如下：
步骤一：取与实施例1相同材料的复合绝缘子，划定硅橡胶材料的测量区域，测量区域为硅橡胶伞裙的边缘至距硅橡胶伞裙的边缘1.25厘米的区域；测量区域的宽度为4厘米；使用铅笔在测量区域边缘画上记号；
步骤二：采用测厚仪在测量区域内取点测量10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均，为硅橡胶材料的平均初始厚度d1；d1为3.859mm；
步骤三：用附有粘度为100cst的二甲基硅油的无纺布擦拭测量区域的表面，直至无纺布、卫生纸或吸油纸的表面不出现粉化层的颜色；
步骤四：采用测厚仪在测量区域内取点测量10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均，为硅橡胶材料的平均测量厚度d2；d2为3.731mm；
步骤五：将d1与d2代入方程d＝d1-d2中计算所述粉化层的厚度d，d为128μm。
实施例4
本实施例提供一种硅橡胶材料老化程度的测量方法，具体如下：
步骤一：取与实施例1相同材料的复合绝缘子，划定硅橡胶材料的测量区域，测量区域为硅橡胶伞裙的边缘至距硅橡胶伞裙的边缘1.25厘米的区域；测量区域的宽度为4厘米；使用铅笔在测量区域边缘画上记号；
步骤二：采用测厚仪在测量区域内取点测量10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均，为硅橡胶材料的平均初始厚度d1；d1为3.864mm；
步骤三：用附有粘度为1000cst的二甲基硅油的无纺布擦拭测量区域的表面，直至无纺布、卫生纸或吸油纸的表面不出现粉化层的颜色；由于粘度过高，使得擦拭变得困难，擦拭完后样品表面有明显硅油残留，影响测量且容易积累污秽。
步骤四：采用测厚仪在测量区域内取点测量10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均，为硅橡胶材料的平均测量厚度d2；d2为3.740mm；
步骤五：将d1与d2代入方程d＝d1-d2中计算所述粉化层的厚度d，d为124μm。
对比例1
本对比例提供一种硅橡胶材料老化程度的测量方法，具体如下：
步骤一：取与实施例1相同材料的复合绝缘子，划定硅橡胶材料的测量区域，测量区域为硅橡胶伞裙的边缘至距硅橡胶伞裙的边缘1.25厘米的区域；测量区域的宽度为4厘米；使用铅笔在测量区域边缘画上记号；
步骤二：采用测厚仪在测量区域内取点测量10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均，为硅橡胶材料的平均初始厚度d1；d1为3.817mm；
步骤三：用附有体积分数为50％的甲苯与体积分数为50％的无水乙醇的混合溶剂的无纺布擦拭测量区域的表面，直至无纺布、卫生纸或吸油纸的表面不出现粉化层的颜色；
步骤四：采用测厚仪在测量区域内取点测量10次硅橡胶材料的厚度，求取算术平均，为硅橡胶材料的平均测量厚度d2；d2为3.709mm；
步骤五：将d1与d2代入方程d＝d1-d2中计算所述粉化层的厚度d，d为108μm。
上述对硅橡胶材料采用甲苯与乙醇的混合溶剂擦拭后的效果如图1中的2所示，可以看出粉化层并未完全清除，表面仍有淡粉色的粉化层存在。
对照组
本对照组提供一种采用扫描电子显微镜法进行硅橡胶材料老化程度的测量方法，具体如下：
步骤一：取与实施例1相同的复合绝缘子，切取距硅橡胶伞裙的边缘1.25厘米的区域；
步骤二：对切取样片的截面进行喷金处理和扫描电子显微镜观察，如图2所示；
步骤三：利用图像处理软件标定粉化层厚度(如图所示，电镜照片中白色粗糙区域为粉化层)，计算得到粉化层厚度约为140.6μm。
实施例1～4提供的硅橡胶材料老化程度的测量方法通过限定二甲基硅油作为局部粉化层的特定清洗剂，可有效地去除硅橡胶材料表面的粉化层的同时，不对硅橡胶材料本身造成破坏，能够准确地测量硅橡胶材料表面的粉化层厚度，实施例1～4提供的硅橡胶材料老化程度的测量方法的准确性可由对照组的结果证明，对照组采用的是扫描电子显微镜法，其结果具有较高的准确性。与扫描电子显微镜法相比较，实施例1～4提供的硅橡胶材料老化程度的测量方法具有更高的可行性和可操作性，可于现场快速测量，并且所需成本较低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种硅橡胶材料老化程度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取待测硅橡胶材料，所述硅橡胶材料包含粉化层；
于所述粉化层设置测量区域，在所述测量区域内测量所述待测硅橡胶材料的平均初始厚度d1；
用附有二甲基硅油的媒介擦拭所述测量区域，直至不再有所述粉化层的材料被擦拭脱落，在擦拭后的所述测量区域内测量所述待测硅橡胶材料的平均测量厚度d2；
将d1与d2代入方程d＝d1-d2中计算所述粉化层的厚度d；
所述二甲基硅油的粘度为10cst～100cst。
2.根据权利要求1所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法，其特征在于，所述二甲基硅油的粘度为10cst～50cst。
3.根据权利要求1所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法，其特征在于，在所述测量区域内测量所述硅橡胶材料的平均初始厚度d1包括如下步骤：在所述测量区域内取点测量5次～10次所述硅橡胶材料的厚度，求取算术平均；和/或
在所述测量区域内测量所述硅橡胶材料的平均测量厚度d2包括如下步骤：在所述测量区域内取点测量5次～10次所述硅橡胶材料的厚度，求取算术平均。
4.根据权利要求1所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法，其特征在于，所述硅橡胶材料选自硅橡胶伞裙。
5.根据权利要求4所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法，其特征在于，所述测量区域为所述硅橡胶伞裙的边缘至距所述硅橡胶伞裙的边缘a厘米的区域。
6.根据权利要求5所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法，其特征在于，a选自1.2～1.3。
7.根据权利要求5所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法，其特征在于，所述测量区域中，所述硅橡胶伞裙的边缘的长度为3厘米～5厘米。
8.根据权利要求1～7任一项所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法，其特征在于，所述媒介为无纺布、卫生纸或吸油纸。
9.根据权利要求1～7任一项所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法，其特征在于，测量所采用的计量工具为测厚仪或游标卡尺。
10.根据权利要求9所述的硅橡胶材料老化程度的测量方法，其特征在于，测量所采用的计量工具为测厚仪。
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