黃青丹,尤金偉,宋浩永,吳培偉,張志勁,蔣興良
(1. 廣州供電局電力試驗研究院,廣州市 510000;2. 輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室(重慶大學),重慶市 400044)
?
不同類型RTV憎水性及閃絡(luò)特性分析
黃青丹1,尤金偉2,宋浩永1,吳培偉1,張志勁2,蔣興良2
(1. 廣州供電局電力試驗研究院,廣州市 510000;2. 輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室(重慶大學),重慶市 400044)
室溫硫化硅橡膠(room temperature vulcanized silicone rubber,RTV)具有很好的防污性能,在電力系統(tǒng)中已廣泛應用,但不同類型的RTV涂料防污性能不同。測定了不同RTV涂料的靜態(tài)接觸角,并對RTV涂料污閃后的憎水性恢復特性以及交直流下的閃絡(luò)特性進行了試驗分析。試驗結(jié)果表明,長效型RTV涂料(P-RTV)的憎水性大于高自潔型RTV涂料(S-RTV);在同一污穢度下P-RTV污閃電壓比S-RTV高,說明更強的憎水性意味著更高的防污性能。此外,沿面閃絡(luò)會導致P-RTV涂料憎水性暫時性的部分喪失,污閃電壓幅值下降11.1%~21.1%,此部分喪失一段時間后可恢復,而S-RTV涂料憎水性的喪失部分卻是不可恢復的;RTV涂料表面均有不同程度灼燒痕跡且放電痕跡分布在與高壓端相連的絕緣子下表面,這是導致表面防污性能下降的因素之一。直流電壓下RTV涂料表面灼燒痕跡明顯,抗漏電起痕性能較弱。P-RTV綜合性能優(yōu)于S-RTV,因此實際使用應優(yōu)先考慮P-RTV。研究結(jié)果對RTV涂料的研制和使用具有一定的指導意義。
絕緣子;RTV涂料;靜態(tài)接觸角;憎水性;污閃電壓;泄漏電流
隨著我國大氣污染的日益加劇、惡劣氣候的頻發(fā)及輸電線路電壓等級的提高,污穢條件下電氣外絕緣問題日益突出,絕緣子污穢表面沿面閃絡(luò)是輸電線路外絕緣常見的問題。因為絕緣子裸露在空氣中很容易受到自然界鹽堿、工業(yè)污穢、灰塵、鳥糞等污染,在重污穢潮濕情況下,絕緣子表面被充分濕潤形成連續(xù)水膜導電層,導致其電氣絕緣性能大大下降,運行中很可能發(fā)生全面污穢閃絡(luò)事故,從而造成嚴重的經(jīng)濟損失,通常為雷電災害損失的數(shù)倍[1-4]。一般采用加強絕緣、定期清掃及涂覆憎水性涂料等多種措施來提高其絕緣性能。實踐證明,RTV涂料能夠顯著提高瓷和玻璃絕緣子的耐污性能,在國內(nèi)外輸電線路外絕緣中已廣泛使用[5-8]。文獻[6]對運行多年RTV涂料絕緣子進行了憎水性測試和防污閃能力測試,結(jié)果表明試品憎水性有所下降,但在重污穢情況下其耐污閃能力好于無涂料絕緣子,顯示出優(yōu)異的耐污閃性能,這說明了RTV涂料對于提高絕緣子防污閃具有重要意義。
RTV涂料之所以能較大提高絕緣子防污性能,主要在于其具有優(yōu)異的憎水性和特殊的憎水遷移性[9-14]。由于RTV涂料的憎水性使絕緣子表面不能形成連續(xù)覆蓋的水膜,水份只能以小水珠的形式獨立分布,因此能起到限制泄漏電流,提高閃絡(luò)電壓的作用;當絕緣子表層覆蓋污穢時,RTV涂料具有的憎水遷移性會使其憎水性遷移到污穢層中,使污穢層具有憎水特性,水滴在污層中也不能形成連續(xù)覆蓋水膜,同樣起到提高絕緣子耐污性能的作用。因此可通過研究RTV涂料的憎水性來反應其耐污閃性能,憎水性的度量可采用國內(nèi)外公認的靜態(tài)接觸角來表征?,F(xiàn)階段研究表明,沿面放電、電暈放電、酸堿性溶液的浸泡、受熱、環(huán)境濕度等可導致RTV涂層憎水性的短暫下降甚至消失[15-17],然而不同類型的RTV涂料,其組成成分和比例上的差異會導致污閃放電等因素對其憎水性、憎水遷移性、耐電起痕性的影響不同。目前對于絕緣子表面涂覆不同類型RTV在污閃下的憎水性恢復情況、交直流閃絡(luò)特性及抗漏電起痕性研究較少。研究表明,RTV涂層表面沿面放電時,高溫的電弧很容易將RTV表層灼傷而產(chǎn)生放電痕跡,這是造成其憎水性下降的主要原因[18-20]。對于直流來說,正極性電壓下的放電痕跡比負極性嚴重,因而選擇正極性直流電壓完成試驗[20]。
本文以3片串XP-70絕緣子為研究對象,通過測定RTV涂料表面水珠的靜態(tài)接觸角,比較其憎水性;在大型人工氣候室中進行人工污穢試驗,測量2種RTV涂料的耐交直流污閃特性。根據(jù)試驗結(jié)果分析了RTV涂料發(fā)生污閃后憎水性恢復能力、交直流污閃特性、耐漏電起痕性以及泄漏電流與耐電起痕性的關(guān)系,研究結(jié)果對RTV涂料的研制和使用具有一定的指導意義。
1.1 憎水性的測定
研究表明靜態(tài)接觸角可以有效表征材料的憎水性能,對RTV涂料憎水性的測定采用較為廣泛認同的滴座法[16]進行測定。滴座法的基本原理是利用高倍顯微鏡對涂料表層水滴拍照,再運用特定算法計算水滴的靜態(tài)接觸角,水滴圖像如圖1所示。圖中圓弧代表水滴在RTV涂層表面時的輪廓,運用特定算法找到空氣、水滴和RTV涂層交界面處的水滴表面切線,該切線與RTV涂層之間的夾角θ,即為靜態(tài)接觸角。由此可知,當水滴大小相同時,靜態(tài)接觸角θ越大,水滴與涂層表面的接觸面積就越小,因而其憎水性越好。通常認為θ>90°時,RTV涂層具有較好的憎水性。
圖1 靜態(tài)接觸角Fig.1 Static contact angle
1.2 憎水性試驗結(jié)果分析
試驗選取同一廠家的S-RTV和P-RTV涂料作為試品,均勻涂覆于30 mm×100 mm×5 mm的試片,涂覆厚度為0.3 mm,陰干48 h。試品經(jīng)預處理后進行涂污,鹽密和灰密分別為0.1 mg/cm2,0.5 mg/cm2。涂污后的試品置于實驗室標準環(huán)境條件下的防塵容器內(nèi)進行憎水性遷移,遷移時間為4 d。模擬污穢陰干后按照標準對試片進行定量噴灑去離子水霧,并對2種RTV涂層表面水滴分布進行拍照觀察,如圖2所示。從圖2中可知,水滴在RTV表面均以大小不同分散的水珠形式存在,沒有形成連續(xù)覆蓋的水膜,說明RTV涂層具有特有的憎水性和憎水遷移性。但是2種RTV涂層表面水珠大小及分散程度有差異。S-RTV表面水珠大小差異較大,除少數(shù)水珠較大以外,大多數(shù)以較小水珠存在;而P-RTV表面水珠大小較均勻,多數(shù)以較大水珠存在,且分散程度比S-RTV更小。
圖2 水滴在RTV表面的分布Fig.2 Distribution of water-drop on RTV surface
為提高精度,選擇體積為4~7μL的水珠[16],采用專用儀器對其靜態(tài)接觸角進行測定,每個試品需測10個水珠的靜態(tài)接觸角,記錄2個試品20個測量點的最小值、平均值及最大值。測量數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 靜態(tài)接觸角θ
Table 1 Static contact angleθ(°)
從表1中可知:
(1)在硅藻土模擬污穢情況下,2種涂料靜態(tài)接觸角均大于90°,表明其具有較好的憎水性和憎水遷移性。
(2)P-RTV的靜態(tài)接觸角大于S-RTV的靜態(tài)接觸角,最小值高出3.3°,最大值高出8.9°,平均值高出6.3°,表明P-RTV具有更好的憎水性;但S-RTV靜態(tài)接觸角的分散性較小,最大值與最小值僅相差0.5°,而P-RTV靜態(tài)接觸角分散性較大,最大值與最小值相差6.1°。試驗結(jié)果表明P-RTV的憎水性能好于S-RTV的憎水性能。
2.1 試品
試品選用標準普通絕緣子XP-70,涂覆RTV絕緣子的結(jié)構(gòu)如圖3所示,其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。其中:H為絕緣子的結(jié)構(gòu)高度;D為盤徑;L為絕緣子的爬電距離,單位均為mm;f為絕緣子的形狀因素。試驗時用NaCl模擬可溶物的等值鹽密,用硅藻土模擬不可溶物質(zhì)。
圖3 XP-70試品絕緣子結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of insulator XP-70表2 XP-70絕緣子主要結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 2 Main structure parameters of insulator XP-70
2.2 試驗裝置
人工污穢試驗是在重慶大學大型多功能人工氣候室進行的。大型多功能人工氣候室能夠模擬霧、降雨、覆冰和高海拔等多種復雜氣候環(huán)境,其直徑為7.8 m,凈高為11.6 m,并配套有每小時產(chǎn)生1.5 t蒸汽的低壓鍋爐提供蒸汽霧。試驗電源由YDTW-900 kVA/150 kV 試驗變壓器提供,其輸入電壓為0~10.5 kV,輸出電壓為0~150 kV,最大短路電流為75 A,滿足IEC標準對染污絕緣子交流閃絡(luò)試驗電源的要求[21-23],具體交流試驗接線原理圖如圖4所示。直流污穢試驗時只需將整流硅堆與濾波電容器串入R0左端即可,閃絡(luò)時電壓紋波系數(shù)小于3%,滿足IEC標準對直流污穢試驗相關(guān)的要求[23]。
B為調(diào)壓器;R0為保護電阻;T為變壓器;H為高壓穿墻套管;E為人工霧室;S為試品;F為電容分壓器;C為泄漏電流檢測裝置。
圖4 試驗接線原理圖
Fig.4 Wiring diagram of experiment principle
2.3 試驗方法
以普通XP-70瓷絕緣子為研究對象,采用人工定量涂層法對絕緣子進行預染污。染污過程嚴格遵循規(guī)范標準,具體試驗步驟如下[21-23]。
(1)試品的預處理:用去離子水對絕緣子反復沖洗并擦拭,保證試品表面清潔;如果絕緣子表面仍存在污物或油脂,可用干燥的脫脂棉沾取無水酒精對其擦拭清潔,直至絕緣子表面清潔。隨后將絕緣子懸掛放置在絕緣子架上,陰干24 h后,對其分別涂覆S-RTV和P-RTV涂層,厚度0.3 mm,并置于防塵容器陰干48 h。
(2)試品染污方法:首先根據(jù)絕緣子染污所需的鹽密、灰密以及絕緣子表面積參數(shù),計算并稱量出每只試品所需可溶物(NaCl)和不溶物(硅藻土)的質(zhì)量。將其放在潔凈的塑料杯中,隨后用玻璃滴管吸取適量的去離子水(電導率<10 μS/cm)滴入塑料杯中,將污物進行充分攪拌并全部均勻地涂刷在試品表面上。
(3)霧的模擬:利用人工氣候?qū)嶒炇疫M行霧的模擬。蒸汽鍋爐每h能產(chǎn)生1.5 t的蒸汽,通過霧室底部周圍均勻布置的多個放氣孔均勻放出,放氣孔離試品的距離>3.5 m,放氣孔霧氣出口方向是水平的,與試品絕緣子串軸心線成90°夾角,蒸汽霧速率為(0.05±0.01) kg/(h·m3)。剛開始濕潤時試品的溫度與試驗室內(nèi)周圍溫度的差范圍為±2 ℃,霧室溫度控制為<35 ℃,如果溫度過高,則采用制冷系統(tǒng)加以控制。
試驗時,通入蒸汽使絕緣子表面污層達到充分濕潤,采用均勻升壓法以一定的速率升高電壓直至閃絡(luò)。每次試驗選擇3串試品絕緣子(3片),每串試品閃絡(luò)4~5次,取其中與平均值誤差<10%的3次試驗結(jié)果作為污閃電壓Uf,即
(1)
式中:Uf為絕緣子的平均污閃電壓, kV;Ui為第i次污閃電壓, kV;N為試驗次數(shù);σ為試驗結(jié)果的相對標準偏差,%。
3.1 污閃后憎水性恢復特性分析
研究結(jié)果表明,RTV涂料能提高絕緣子閃絡(luò)電壓的根本原因在于其良好的憎水性和憎水遷移性,但RTV涂料發(fā)生污閃后,憎水性和憎水遷移性會有所改變。本文以XP-70絕緣子3片串為研究對象,測量絕緣子表面鹽密為0.1 mg/cm2、灰密為0.5 mg/cm2下直流污閃后的憎水性恢復特性,因直流燒蝕最為嚴重,對涂層憎水性影響更大[20]。初次污閃試驗后取下絕緣子,待其表面干燥后立即噴灑水滴測量其表面水珠的靜態(tài)接觸角;再用去離子水洗凈自然晾干,3 d后再次涂污進行污閃試驗并測量靜態(tài)接觸角,試驗時每次加壓4~5次,測量結(jié)果如圖5、表3所示。
圖5 XP-70絕緣子污閃電壓值Fig.5 Pollution flashover voltage of insulator XP-70表3 絕緣子涂層表面靜態(tài)接觸角θ變化情況Table 3 Change of static contact angle θ of RTV coatings (°)
由圖5和表3可知:
(1)XP-70涂覆RTV絕緣子閃絡(luò)電壓值相比于相同鹽密和灰密情況下無RTV涂層均有較大的提高,無放電損傷初次試驗時單片提高值在1倍以上,即使在放電損傷后也比無涂層至少高80%左右,表明RTV涂料具有較好的耐污閃能力,對于污穢嚴重地區(qū)是一個很好的選擇。
(2)無論何種RTV,初次試驗無放電損傷時初次閃絡(luò)電壓值較大,初次污閃后閃絡(luò)電壓有20%左右的下降,其原因在于第一次閃絡(luò)中,電弧的高溫使RTV涂層表面發(fā)生了氧化反應而失去憎水性[24],憎水性的下降會導致RTV涂層表面形成連續(xù)覆蓋的水膜,使得電導增大,泄漏電流增大,出現(xiàn)閃絡(luò)電壓減小的現(xiàn)象,表明污閃放電灼燒時間雖短,但也能使RTV失去憎水性。
(3)3 d后試驗,初次污閃時S-RTV的閃絡(luò)電壓并未恢復,與無損傷初次試驗的平均電壓相當,甚至有所下降,但仍高于無涂層80%左右,說明其仍具有憎水性,只是憎水性遭到部分不可恢復性破壞;而P-RTV在3 d初次閃絡(luò)電壓值與無損傷初次試驗時閃絡(luò)電壓值相比較,相差較小,說明其憎水性恢復特性更好。無涂層串初次閃絡(luò)與初次閃絡(luò)后的電壓值變化較小,是由于污穢少量流失造成的。
(4)對靜態(tài)接觸角變化情況的測量結(jié)果表明在污閃放電之后RTV的憎水性會下降,但其恢復能力卻有差異,S-RTV憎水性幾乎沒有恢復,但仍具有憎水性;P-RTV的憎水性基本能完全恢復且憎水性較強。
3.2 交直流閃絡(luò)特性分析
不同RTV在交流和直流電壓下的閃絡(luò)特性存在差異,因此進行了3片串XP-70絕緣子在鹽密為0.03、0.05、0.1、0.2和0.3 mg/cm2的交直流污閃實驗,取灰鹽比為5,每組分別做3串,實驗數(shù)據(jù)如圖6所示。
圖6 XP-70絕緣子污閃電壓值Fig.6 Pollution flashover voltage of insulator XP-70
由試驗結(jié)果可知:
(1)無論在直流電壓還是交流電壓下,P-RTV的污閃電壓均比S-RTV的污閃電壓高(交直流均高約10%),表明憎水性強的RTV涂料比憎水性弱的RTV涂料耐污閃能力更強,憎水性能很好地度量RTV涂料的耐污閃能力。
(2)對于同一種RTV涂料來說,交流污閃電壓高于直流污閃電壓,高出約10%;這是由于交流情況下的電壓幅值周期性變化存在電弧熄滅與重燃,而直流情況下,電壓值基本保持不變,因此水分中離子在直流作用下定向移動,形成放電通道,造成沿面閃絡(luò)。
(3)在鹽密較小的情況下,隨著鹽密的增加,交直流污閃電壓下降速度均較快;當鹽密增加到0.1 mg/cm2以后,隨著鹽密的增加,交直流閃絡(luò)電壓下降速度減慢并趨于水平。這是因為絕緣子表面吸附水滴有限,能溶解的鹽分也有限,鹽密較低時,增加的鹽分全部溶解,使絕緣子表面電導率大大降低;當鹽密較大時,水滴中能溶解的鹽分趨于飽和,因此絕緣子表面電導率只有略微下降,使得污閃電壓隨鹽密變化呈現(xiàn)趨于水平的現(xiàn)象。
3.3 污閃中絕緣子漏電起痕性分布特性
RTV涂層能提高絕緣子的耐污閃電壓,但這也對其抗電起痕性提出了更高的要求,因此對其交直流電壓污穢閃絡(luò)下的耐漏電起痕性進行了分析。圖7為絕緣子(3片串,鹽密為0.1 mg/cm2、灰密為0.5 mg/cm2)在交直流電壓下沿面污穢閃絡(luò)后的放電痕跡,圖7中黑色痕跡即為放電痕跡。實驗后觀察發(fā)現(xiàn):3片試品中與高壓端相連的絕緣子下表面有明顯放電痕跡,這是由于高壓端的局部場強較大,在絕緣子下表面形成穩(wěn)定局部電弧,沿面放電產(chǎn)生的高溫導致RTV涂層被嚴重灼傷。
由圖7可知:
(1)在污閃過程中,放電痕跡幾乎全部出現(xiàn)在與高壓端相連的絕緣子下表面,其他絕緣子均無放電痕跡,說明此處最易被灼傷,實際運用中應重視與高壓端直接相連的絕緣子下表面抗電起痕性,對該處絕緣子可采取加厚涂層等措施。
圖7 抗電起痕性對比圖Fig.7 Comparison of dielectric tracking performance
(2)2種涂層中放電痕跡在鋼腳處均最為明顯,說明鋼腳處在污閃過程中溫度最高,最易對涂層造成損傷。鋼腳是電弧的起始點,此處最先形成電弧,放電持續(xù)時間較長。實際應用中應采取適當措施提高鋼腳處的抗電起痕性。
(3)2種涂料在沿面閃絡(luò)中均會出現(xiàn)表面灼燒的放電痕跡,且直流情況下的放電痕跡比交流下的放電痕跡明顯,說明在直流污閃下,涂層表面燒傷更嚴重,這是由于在直流電壓下沿面閃絡(luò)的放電無過零點,因此其電弧不易熄滅,使RTV表面持續(xù)保持較高溫度。
3.4 污閃中漏電起痕性與泄漏電流的關(guān)系
泄漏電流值[1]是表征絕緣子閃絡(luò)的特征量,通過測量臨界電流值是分析絕緣子特性的重要手段,放電痕跡的產(chǎn)生與泄漏電流的焦耳熱息息相關(guān),RTV涂料中的硅橡膠分子受熱易分解,使其表面憎水性暫時性下降。圖8記錄了絕緣子串(3片涂覆S-RTV,鹽密為0.1 mg/cm2)發(fā)生交流污閃時的泄漏電流波形,據(jù)此可得出閃絡(luò)過程中的泄漏電流及其持續(xù)時間。測得泄漏電流IL交直流下的平均值及持續(xù)時間t如表4所示。
圖8 絕緣子泄漏電流示意圖Fig.8 Leakage current of insulator表4 泄漏電流IL及其持續(xù)時間tTable 4 Leakage current IL and its duration t
從表4中可知:
(1)2種RTV涂料均表現(xiàn)出交流閃絡(luò)泄漏電流及持續(xù)時間小于直流閃絡(luò)泄漏電流和持續(xù)時間。因此,直流情況下的涂層表面電弧燒蝕程度更嚴重,這與3.3節(jié)中圖7觀察結(jié)果一致。
(2)S-RTV交直流泄漏電流均比P-RTV的大,相比較并不明顯;但持續(xù)時間卻短一些,交流持續(xù)時間相差不大,直流持續(xù)時間相差0.525 s,因此直流下P-RTV比S-RTV多放電約0.5 s,這也是圖7(d)中放電痕跡較明顯的原因。
(3)放電起痕性不僅與泄漏電流大小有關(guān),還與其持續(xù)時間t以及電壓類型有關(guān),但總體呈現(xiàn)直流下放電起痕性較明顯,實際應用中應關(guān)注直流污閃下的RTV耐漏電起痕性。
(1)RTV涂料的憎水性能較好地反應其耐污閃能力,但在污閃之后,不同的RTV涂料憎水性恢復特性差異較大,在實際應用中應重視。
(2)RTV涂料均能較大提高絕緣子在交直流下的耐污閃電壓,但相同情況下交流的污閃電壓值比直流高,這與常規(guī)瓷絕緣子的規(guī)律是一致的。
(3)不同的RTV涂料抗電起痕性有所差別,但總體呈現(xiàn)直流情況下抗電起痕性較弱的特性,因此實際應用中應關(guān)注直流情況下的RTV涂層燒蝕。此外,RTV涂層放電痕跡只出現(xiàn)在與高壓端相連的絕緣子下表面,并且其鋼腳處最易被灼傷。關(guān)于RTV漏電起痕性的深層原因還需進一步研究。
[1]蔣興良,舒立春,孫才新.電力系統(tǒng)污穢與覆冰絕緣[M].北京:中國電力出版社,2009:2-3,26. Jiang Xingliang,Shu Lichun,Sun Caixin.Power system pollution and icing insulation[M].Beijing:China Electric Power Press,2009:2-3,26.
[2]張志勁,蔣興良,孫才新.染污絕緣子閃絡(luò)機理綜述研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2008,32(16):37-42. Zhang Zhijin,Jiang Xingliang,Sun Caixin.Summary of research on flashover mechanism of polluted insulators[J].Power System Technology,2008,32(16):37-42.
[3]張志勁,蔣興良,孫才新.污穢絕緣子閃絡(luò)特性研究現(xiàn)狀及展望[J].電網(wǎng)技術(shù),2006,30(2):35-40. Zhang Zhijin,Jiang Xingliang,Sun Caixin.Summary of research on flashover performance of polluted insulators[J].Power System Technology,2006,30(2):35-40.
[4]張志勁,劉小歡,袁超,等.污穢不均勻度對XP-160絕緣子串交流閃絡(luò)特性的影響[J].高電壓技術(shù),2013,39(2):280-286. Zhang Zhijin,Liu Xiaohuan,Yuan Chao,et al. Effect of non-uniform pollution on the AC flashover performance of XP-160 suspension ceramic insulator string[J].High Voltage Engineering,2013,39(2):280-286.
[5]Cherney E A,El-Hag A,Li S,et.al.RTV silicone rubber pre-coated ceramic insulators for transmission lines[J].IEEE Transactions Dielectrics and Electrical Insulation,2013,20(1):237-254.
[6]高海峰,賈志東,關(guān)志成.運行多年RTV涂料絕緣子表面涂層老化研究[J].中國電機工程學報,2005,25(9):158-163. Gao Haifeng,Jia Zhidong,Guan Zhicheng.Aging study on RTV coating covered on insulators and energized for many years [J].Proceedings of the CSEE,2005,25(9):158-163.
[7]Jahromi A N,Cherney E A.Aging characteristics of RTV silicone rubber insulator coatings[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation,2008,15(2):444-452.
[8]Jia Z,F(xiàn)ang S.Development of RTV silicone coatings in China[J]. IEEE Electrical Insulation Magazine,2008,24(2):24-41.
[9]Kumagai S,Yoshimura N.Hydrophobic transfer of RTV silicone rubber aged in single and multiple environmental stresses and the behavior of L MW silicone fluid[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2003,18(2):506-516.
[10]Hilborgl H,Gedde U W.Hydrophobicity changes in silicone rubbers[J].IEEE Transactions Dielectrics and Electrical Insulation,1999,6(15):703-717.
[11]Su Huafeng,Jia Zhidong,Guan Zhicheng.Durability of RTV-coated insulators used in subtropical areas[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation,2011,18(3):767-774.
[12]王國剛,趙悅菊,張金玲,等.硅橡膠表面潤濕特性對積污行為影響的研究進展[J].中國電機工程學報,2012,25(2):15-20. Wang Guogang,Zhao Yueju,Zhang Jinling,et al.Progress in effect of weting property of the silicone rubber on pollution accumulation[J]. Proceedings of the CSEE,2012,25(2):15-20.
[13]關(guān)志成,???環(huán)境濕度對硅橡膠材料憎水遷移性的影響[J].高電壓技術(shù),2012,38(8):2030-2036. Guan Zhicheng,Niu Kang.Influence of ambient humidity on hydrophobicity transfer of silicone rubber material[J].High Voltage Engineering,2012,38(8):2030-2036.
[14]高海峰.硅橡膠憎水遷移機理及其表面染污放電的研究[D].北京:清華大學,2007. Gao Haifeng.Study on hydrophobicity migration mechanism and surface contaminated of silicone rubber[D].Beijing:Tsinghua University,2007.
[15]Kumagai S,Yoshimura N.Influence of Single and Multiple Environmental Stresses on Tracking and Erosion of RTV Silicone Rubber[J].IEEE Transactions Dielectrics and Electrical Insulation,1999,6(2).211-225.
[16]劉洋,周志成,魏旭.不同環(huán)境因素對硅橡膠憎水性及憎水遷移性的影響[J].高電壓技術(shù),2010,36(10):2454-2459. Liu Yang,Zhou Zhicheng,Wei Xu.Effect of factor on hydrophobicity and transfer of hydrophobicity of silicone rubber[J].High Voltage Engineering,2010,36(10):2454-2459.
[17]魯志偉,楊秀媛.硅橡膠憎水性遷移機理的研究[J].中國電機工程學報,2001,21(5):51-62. Lu Zhiwei,Yang Xiuyuan.A study on hydrophobicity transfer of silicone rubber[J].Proceedings of the CSEE,2001,21(5):51-62.
[18]關(guān)志成,陳原,湯存燕,等.合成絕緣子耐直流電蝕損及漏電起痕性能的研究[J].電瓷避雷器,1997(5):3-9. Guan Zhicheng,Chen Yuan,Tang Cunyan.Study on reliability of composite insulator under DC tracking and erosion[J].Insulator and Surge Arresters,1997(5):3-9.
[19]徐宜志.復合絕緣子輪式耐漏電起痕和電蝕損實驗[J].電網(wǎng)技術(shù),2005,29(11):77-79. Xu Yizhi.Resistance to tracking-wheel and erosion test for composite insulators[J].Power System Technology,2005,29(11):77-79.
[20]王梓楊,朱正一,賈志東,等.直流污穢放電對硅橡膠表面特性的破壞過程[J].高電壓技術(shù),2012,38(10):2611-2616. Wang Ziyang,Zhu Zhengyi,Jia Zhidong,et al.Degradation progress of silicone rubber surface properties under DC contamination flashover[J].High Voltage Engineering,2012,38(10):2611-2616.
[21]IEC 60507:1991 Artificial pollution tests on high voltage insulators to be used on AC systems[S].1991.
[22]GB/T 4585—2004 交流系統(tǒng)用高壓絕緣子的人工污穢試驗[S]. GB/T 4585—2004 Artificial pollution test on high voltage insulators to be used on AC systems[S].
[23]IEC Technical Reports 1245.Artificial pollution tests on high voltage insulators to be used on DC system[R].Geneva:IEC,1993.
[24]關(guān)志成.絕緣子及輸變電設(shè)備外絕緣[M].北京:清華大學出版社,2005:313-349. Guan Zhicheng.Insulator and external insulation of power transmission and transformation equipment[M].Beijing:Tsinghua University press,2005:313-349.
(編輯:張媛媛)
Hydrophobicity and Flashover Characteristics Analysis of Various Types of RTV
HUANG Qingdan1, YOU Jinwei2,SONG Haoyong1, WU Peiwei1, ZHANG Zhijin2, JIANG Xingliang2
(1. Electrical Power Test & Research Institute of Guanzhou Power Supply Bureau, Guanzhou 510000, China;2. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology (Chongqing University), Chongqing 400044, China)
Room temperature vulcanized silicone rubber (RTV) has good antifouling properties, which has been widely used in the power system, but different types of RTV coatings’ antifouling performances are unlike. Static contact angle of different RTV coatings were determined and the hydrophobicity recovery properties after pollution flashover and AC/DC flashover characteristics were tested and analyzed. The test results show that the hydrophobicity of long-acting RTV coating (P-RTV) is stronger than that of high self-cleaning RTV coating (S-RTV); and under the same pollution degree, the pollution flashover voltage of P-RTV is higher than that of S-RTV, which shows stronger hydrophobicity means higher antifouling performance. In addition, surface flashover can cause the temporary loss of P-RTV hydrophobicity, which will lead flashover voltage amplitude decreasing 11.1 %-21.1%, while the loss of S-RTV coatings’ hydrophobicity is unrecoverable. The surfaces of RTV coatings all have burning marks in varying degrees distributed on the lower surface of the insulator connected with the high voltage, which is one of the factors causing anti-pollution performance decreasing. And the signs of burning on RTV surface are more obvious under DC voltage; its dielectric tracking performance is poor. Moreover, the comprehensive performance of P-RTV is better than that of S-RTV, so the priority of actual application should be given to P-RTV. The result has a certain guiding significance to the development and use of RTV coatings.
insulator; RTV coating; static contact angle; hydrophobicity; pollution flashover voltage; leakage current
國家創(chuàng)新研究群體基金(51321063)。
TM 216
A
1000-7229(2015)05-0045-07
10.3969/j.issn.1000-7229.2015.05.008
2015-03-12
2015-03-30
黃青丹(1982),男,理學碩士,高級工程師,研究方向為化學成分分析;
尤金偉(1989),男,碩士研究生,研究方向為輸電線路外絕緣技術(shù);
宋浩永(1985),男,工學碩士,助理工程師,研究方向為低壓電器;
吳培偉(1991),男,助理工程師,研究方向為輸電線路外絕緣技術(shù);
張志勁(1976),男,博士、教授、博士生導師,研究方向為輸電線路外絕緣及其絕緣配合;
蔣興良(1961),男,博士、教授、博士生導師,研究方向為輸電線路外絕緣技術(shù)及電網(wǎng)防冰技術(shù)。
Project Supported by the Funds for Innovative Research Groups of China (51321063).