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復(fù)合絕緣子憎水性測試適用性及老化特性研究

2015-03-02 07:03:34李天福彭慶軍梁棟
云南電力技術(shù) 2015年2期

李天福,彭慶軍,梁棟

(1.華北電力大學(xué)研究生工作站,昆明 650217;2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院博士后工作站,昆明 650217)

0 前言

與瓷、玻璃絕緣子相比,復(fù)合絕緣子因具有機(jī)械強(qiáng)度高、重量輕、耐污強(qiáng)、憎水性好等優(yōu)點(diǎn)在電力系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用[1-3]。此類絕緣子長期運(yùn)行于嚴(yán)酷環(huán)境中,其護(hù)套、傘裙材料的憎水性會部分或完全喪失,從而造成絕緣子的永久破壞[4-5]。目前對復(fù)合絕緣子憎水性的研究比較多,如文獻(xiàn)[6-8]對現(xiàn)場運(yùn)行復(fù)合絕緣子的憎水性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,材料老化對于其憎水性能的影響較明顯,因傘裙表面存在日照、雨淋、積污和沖刷等因素的差異,表面老化程度不同。但是,在對粉化復(fù)合絕緣子進(jìn)行憎水性測量時,初始憎水性并不能反映其實際的老化狀態(tài)。

對復(fù)合絕緣子進(jìn)行憎水特性試驗,包括初始靜態(tài)接觸角試驗、憎水性喪失及恢復(fù)試驗,并從中選取嚴(yán)重粉化、輕微粉化及良好試樣3 支試樣進(jìn)行掃描電鏡(SEM)及傅里葉變換紅外光譜(FTIR)試驗分析其微觀結(jié)構(gòu)及吸收峰情況,從而結(jié)合SEM 和FTIR 對復(fù)合絕緣子憎水性進(jìn)行分析,對云南地區(qū)復(fù)合絕緣子老化狀態(tài)進(jìn)行評價。

1 試驗方法

1.1 試樣選取

從云南地區(qū)抽檢10 支復(fù)合絕緣子進(jìn)行憎水特性試驗。

1.2 初始靜態(tài)接觸角測試

靜態(tài)接觸角法采用微量進(jìn)樣器將水滴置于絕緣子表面,通過測量固體材料表面單一平衡水珠的接觸角,從而得到材料表面的憎水性狀態(tài)。

判定復(fù)合絕緣子是否能繼續(xù)運(yùn)行準(zhǔn)則:

θav≥100°,θmin≥90°。

1.3 憎水性恢復(fù)與喪失試驗

憎水性的喪失與恢復(fù)指的是清潔或污穢合成絕緣子傘裙護(hù)套的憎水性在某些外界因素作用下減弱,外界因素停止作用后其憎水性自然恢復(fù)。

試品應(yīng)滿足:

靜態(tài)接觸角θav≥90°,θmin≥85°。

從水中取出試品,測量憎水性恢復(fù)至初始憎水性水平的時間,對出廠絕緣子和已運(yùn)行絕緣子憎水性恢復(fù)時間應(yīng)小于24h。試驗中,在完成憎水性喪失試驗后24h 測量傘群表面靜態(tài)接觸角,看其是否能夠恢復(fù)到初始水平。

1.4 SEM 測試

掃描電鏡(SEM)濃縮了電子光學(xué)技術(shù)、真空技術(shù)、精細(xì)機(jī)械結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)代計算機(jī)控制技術(shù),是固體材料微觀形貌和結(jié)構(gòu)分析中最有用測試方法之一。通過掃描電鏡試驗,可以對不同老化程度復(fù)合絕緣子傘裙表面微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察分析。

2 試驗結(jié)果

2.1 憎水特性試驗

圖1 云南地區(qū)復(fù)合絕緣子憎水特性試驗

對抽取的10 支復(fù)合絕緣子進(jìn)行初始靜態(tài)接觸角、憎水性喪失及恢復(fù)試驗,試驗結(jié)果如圖1 所示,其中從每支復(fù)合絕緣子試樣高中低端各取一片傘裙進(jìn)行測試,最后以三者均值代表整支試樣的憎水性。

根據(jù)圖1 可得以下結(jié)論:

1)云南地區(qū)復(fù)合絕緣子初始靜態(tài)接觸角都大于100°,其中粉化試樣的靜態(tài)接觸角比其他試樣的要高;

2)經(jīng)過憎水喪失試驗后,10 支復(fù)合絕緣子憎水性有不同程度的喪失,靜態(tài)接觸角均值仍大于90°,但是靜態(tài)接觸角小于85°,說明傘裙局部憎水性喪失嚴(yán)重;

3)經(jīng)過憎水性恢復(fù)試驗后,抽取試樣憎水性基本上都不能恢復(fù)到初始狀態(tài)。

從外觀檢查來看,粉化復(fù)合絕緣子屬于嚴(yán)重老化,但是初始憎水性和憎水性喪失試驗靜態(tài)接觸角均值顯示其憎水性較好,而憎水性喪失試驗最小靜態(tài)接觸角則反映其局部問題。

2.2 SEM 試驗

為了使試樣具有代表性,從嚴(yán)重粉化、輕微粉化和運(yùn)行良好試樣中各選取1 支復(fù)合絕緣子(編號4、13、2)進(jìn)行掃描電鏡試驗。從放大1 000 倍和500 倍的試樣表面來看,嚴(yán)重粉化、輕微粉化和運(yùn)行良好的試樣表面都出現(xiàn)了裂縫和孔洞,但是三者的情況并不一樣。從傘裙表面裂縫和孔洞來看,嚴(yán)重粉化試樣的最大,輕微粉化試樣的次之,運(yùn)行良好試樣最小。這是由于在運(yùn)行環(huán)境(紫外線、溫濕度、污穢和電暈等等)的影響下,傘裙表面隨著年限的增長出現(xiàn)不同程度的老化。另一方面,傘裙表面的裂縫及孔洞密度大小分布對初始靜態(tài)接觸角產(chǎn)生重要的影響。

3 結(jié)束語

本文通過復(fù)合絕緣子進(jìn)行憎水特性試驗、SEM、FTIR 試驗,發(fā)現(xiàn)粉化試樣初始靜態(tài)接觸角并不能反映其實際憎水性水平,而憎水性喪失及恢復(fù)試驗則較好檢驗試樣的老化特性。另外,SEM 試驗?zāi)苤庇^觀測到不同老化程度試樣表面的裂縫和孔洞和,檢測出不同試樣的老化程度。

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