复合绝缘子弱憎水性状态描述方法Ⅲ——液滴面积法的适用性

寻求合适的方法及参数来描述染污复合绝缘子的弱憎水性状态,对弱憎水性状态给出明确的定义,并对当前已有的7个憎水等级进一步细化。通过10μL靛蓝溶液在染污高温硫化硅橡胶试片表面的垂直投影面积,来反映污层的憎水性状况,并尝试将液滴面积与染污绝缘芯棒的污闪电压建立联系,以揭示弱憎水性阶段憎水性能改变对绝缘子污闪特性的影响。结合液滴在污层表面的形态以及试品的污闪特性,在人工污秽试验的基础上将当前憎水等级HC7进一步细化为四个阶段,分别是HC7A、HC7B、HC7C及HC7D。比较液滴面积、液滴接触角以及喷水分级试验结果,将新憎水等级HC7B定义为弱憎水性状态。试验研究认为:液滴面积法弥补了液滴接触角法在染污试品呈弱憎水性状态下的不足,可以用于弱憎水性阶段的憎水特性研究;而憎水性较强时,面积法对憎水性的辨识能力有限,选用接触角法更适合此阶段的研究。     

介质阻挡放电对RTV涂料憎水性的影响

室温硫化硅橡胶（RTV）材料的憎水性消失与恢复性能是表征该材料特性的重要指标,传统方法是利用长时间水浸泡或电晕放电使RTV材料的憎水性消失,此试验利用介质阻挡放电设备,分析了介质阻挡放电对RTV材料性能的影响。傅氏转换红外线（FTIR）图谱等分析结果表明：介质阻挡放电使RTV憎水性消失的本质是放电破坏涂料内部的有机官能团,产生亲水性基团。试验研究表明：放电处理时间越长,放电输出电压越大,放电输出频率越高,涂料憎水性消失越快。在此基础上,使用介质阻挡放电处理不同配方的RTV试品,然后观测其憎水性恢复过程,测量结果表明RTV涂料配方中生胶的分子基团越小,甲基硅油的质量分数越大,其憎水恢复性越好。     

湿度可控的绝缘子泄漏电流智能测控系统研制

为了防止污闪事故的发生,需要对线路外绝缘污秽状态和污闪风险进行评估。泄漏电流法由于其在线实时性越来越受人们关注。泄漏电流主要受绝缘子染污程度和受潮程度的影响。目前研究大多集中在饱和受潮下的泄漏电流特性,而对于非饱和受潮的研究较少。为了对绝缘子泄漏电流和湿度关系进行研究,研制了一套湿度可控的绝缘子污秽试验的智能测控系统。该系统能精确测量试验过程中绝缘子上的电压、电流及温湿度;对实现泄漏电流在0.1mA～2A内精度为2%的测量;采用模糊控制调节湿度,实现相对湿度在80%～99%内精度为2%的调控。同时对不同污秽的绝缘子在不同湿度下的受潮进行了研究分析,给出了加湿的参考时长为40min。     

自然污秽与人工污秽绝缘子等价性分析方法研究

污闪事故长期威胁着我国电力系统的安全稳定运行,经过多年防污治理工作及治理规程的完善,中国的污闪事故大大减少,但关于污闪机理的分析研究工作仍需继续开展。人工污秽试验是分析研究绝缘子外绝缘性能的重要方式之一,但人工污秽试验与自然污秽试验之间等价性的问题并没有得到妥善解决。目前常用的分析方法是以等值盐密作为绝缘子污秽程度评价标准,用在清洗污秽溶液中产生相同电导率的NaCl盐量表示污层可电离物质的导电性。事实上,该方法并没有完全解决两者等价性的问题。首先提出一套评估人工污秽与自然污秽试验结果等价性的数学方法,并利用本方法在不同污秽度度量标准体系下分析人工污秽试验与自然污秽试验结果的等价性。分析结论表明,以绝缘子整体电导率作为衡量参数时,自然污秽绝缘子的外绝缘性能与人工污秽绝缘子外绝缘性能之间的等价性较好。     

复合绝缘子悬挂导线安装绝缘护套后的污闪特性

复合绝缘子高压端输电导线上安装绝缘护套能够改善高压端的电场强度,但对其污闪特性的影响国内外尚未有相关的研究报道。研究了复合绝缘子高压端输电导线安装绝缘护套结构在染污受潮情况下的物理模型,分析了护套参数对绝缘子污闪特性的影响,得出了安装优化参数的绝缘护套能够改善复合绝缘子污闪特性的结论。在理论研究的基础上,试验研究了复合绝缘子污闪电压与绝缘护套长度的关系,并给出了适合现场复合绝缘子的较优的绝缘护套参数以及安装该参数绝缘护套后复合绝缘子污闪电压与等值盐密的关系曲线。最后,该较优参数的绝缘护套由厂家生产并安装在现场复合绝缘子上,一年时间的运行结果证实了安装该参数绝缘护套能够改善现场复合绝缘子的外绝缘性能。     

HTV硅橡胶用不同高岭土染污后的憎水迁移特性对比

复合绝缘子人工污秽试验中,惰性物质的特性对染污试品的憎水性迁移特性影响显著,选用合适的惰性物质,对完善人工污秽试验方法,增强试验结果的对比性有显著意义。为此,选用3类高岭土作为惰性物质,对比研究了染污高温硫化硅橡胶(HTV)的憎水性迁移过程。针对3类高岭土染污试品憎水性迁移特性差异,通过扫描电镜、热重分析以及傅里叶变换红外光谱分析,对3类高岭土的微观形态及官能团进行了分析。试验结果表明:污层获取憎水性的能力由好至差分别是分析纯高岭土、化学纯高岭土及工业原料高岭土;高岭土对高温硫化硅橡胶憎水性迁移过程的影响,与其自身的微观特性有密切联系;目前市场上所提供的分析纯高岭土及化学纯高岭土,很有可能是高岭土热活化后的产物—偏高岭土。该研究结果对于复合绝缘子人工污秽试验惰性物质的选取有参考意义,相关结论可用于辅助分析染污硅橡胶憎水性迁移特性。     

染污硅橡胶在不同憎水性时的污闪特性

研究了硅橡胶平板模型在不同憎水性条件下的污闪特性。试品以定量涂刷的方式染污,通过控制迁移时间,使固体污层获取不同程度的憎水性能。以污层表面的液滴面积最大值来代表污层的憎水性强度,分析污层憎水性能对平板模型的污闪电压、污层电导以及电弧发展过程的影响。随着污层憎水性能的改善,试品污闪电压逐步上升。污闪电压与液滴面积最大值存在关联,但两者间的分散性随污层憎水性能的改善而增加。污层表面水珠形态对电弧发展过程有重要影响,当污层表面水珠能形成连续水膜时,电弧通道集中且污闪电压低;当污层表面水珠呈离散分布时,放电区域分散且污闪电压高。根据污闪试验结果以及不同憎水性强度污层表面的液滴形态,将亲水性表面HC7细分为HC7A、HC7B、HC7C和HC7D四种状态。HC7B状态下,污层憎水性能虽然很微弱,但相对污层完全没有憎水性的情形(HC7C和HC7D),试品的污闪电压有明显的上升。因此,依据HC7B状态下的污闪电压设计复合绝缘子结构,可以在保证绝缘子安全裕度的同时,优化绝缘子的结构高度。     

绝缘子污层受潮过程中湿度和温差的作用

染污绝缘子的污闪电压与其表面污层的受潮程度有关,而湿度和温差均对污层受潮过程有显著影响。为此,采用固体涂层法中的定量涂刷法对XP-70型普通悬式电瓷绝缘子试品进行染污,在温湿度可控制的小雾室中进行了湿度试验和温差试验,研究了在运行电压的作用下相对湿度以及温差在绝缘子试品约1h的污层受潮过程中所起到的作用。研究结果表明,单靠湿度作用且相对湿度未达100%时,污层受潮是一个很缓慢的过程,约1h的受潮时间不能使污层充分受潮,导致人工污秽中的可溶性盐(氯化钠NaCl)不能充分溶解,湿度对污层表面电导率的贡献受到限制;相对湿度达到100%时能够使污层很快充分受潮。研究结果还表明,温差在短时间污层受潮过程中的作用很明显;绝缘子初始温度与雾室露点温度之间的差值会直接影响绝缘子表面泄漏电流的强弱;温差仅在污层受潮的初始阶段起着主导作用,随着温差的消失,湿度成为导致污层受潮的主导因素;温差起主导作用所能维持的时间与试品的比热容及散热面积有关,比热容越小,且散热面积越大,则温差起作用的时间越短。     

憎水迁移过程中的波动性

迁移时间是复合绝缘子人工污秽试验中的重要参数,为了说明迁移时间对于污层憎水性能描述的局限性,本文对染污复合绝缘子的憎水迁移过程进行了研究。通过测量高温硫化硅橡胶(high temperature vulcanizing silicon rubber,HTV)试片污层表面液滴接触角、液滴水平投影面积及HTV芯棒的污闪电压,发现污层憎水性能随迁移时间增长呈波动性增长。污层表面憎水性小分子不断向空气扩散,是导致憎水性呈波动性增长的内因;污层内部水分含量的变化,则是导致憎水性能呈波动性增长的主要原因;当试品所处迁移环境空气流通性较好时,有利于促进试品污层干燥,减小憎水性随迁移时间增长过程中的波动性。研究认为:染污复合绝缘子污层表面憎水性能随迁移时间总体上是增长的,但是,憎水性波动过程的存在,以及迁移过程受迁移环境的影响显著,使得单一的迁移时间不是描述污层憎水性能的理想参数。要提高复合绝缘子人工污秽试验与自然污秽试验间的等价性,需要寻找更合适的参数来描述试品污层的憎水性状态。     

高电导率雾对复合绝缘子憎水性的影响

沿海地区的海雾以及城市工业区的浓雾,其雾水的电导率高,会导致绝缘子快速积污,并可能对复合绝缘子憎水性能产生影响,研究了高电导率雾环境下染污硅橡胶表面的憎水性能变化过程。利用超声波雾发生装置来产生高电导率雾,在小雾室内使染污的硅橡胶试片受潮,采用静态接触角法测量染污试片表面的憎水性在受潮前后的变化。试验发现,在高电导率雾中受潮会导致染污硅橡胶试片表面的憎水性下降。受潮结束后,污层表面的憎水性恢复情况和污秽物中的不溶物成分有关;污秽中可溶盐成分与不溶物成分的比值越高,对憎水性恢复越不利;此外,环境湿度越高,越不利于憎水性恢复。分析认为,高电导率雾导致硅橡胶表面污层的盐密值增加,增强了污层的吸水能力,是染污硅橡胶表面憎水性下降的原因。