復合絕緣子憎水性測試適用性及老化特性研究

李天福，彭慶軍，梁棟

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

0 前言

與瓷、玻璃絕緣子相比，復合絕緣子因具有機械強度高、重量輕、耐污強、憎水性好等優(yōu)點在電力系統(tǒng)得到廣泛的應用［1－3］。此類絕緣子長期運行于嚴酷環(huán)境中，其護套、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］。目前對復合絕緣子憎水性的研究比較多，如文獻［6－8］對現(xiàn)場運行復合絕緣子的憎水性能進行了研究，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，在對粉化復合絕緣子進行憎水性測量時，初始憎水性并不能反映其實際的老化狀態(tài)。

對復合絕緣子進行憎水特性試驗，包括初始靜態(tài)接觸角試驗、憎水性喪失及恢復試驗，并從中選取嚴重粉化、輕微粉化及良好試樣3 支試樣進行掃描電鏡(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 對復合絕緣子憎水性進行分析，對云南地區(qū)復合絕緣子老化狀態(tài)進行評價。

1 試驗方法

1.1 試樣選取

從云南地區(qū)抽檢10 支復合絕緣子進行憎水特性試驗。

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)。

判定復合絕緣子是否能繼續(xù)運行準則:

θav≥100°，θmin≥90°。

1.3 憎水性恢復與喪失試驗

憎水性的喪失與恢復指的是清潔或污穢合成絕緣子傘裙護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。

試品應滿足:

靜態(tài)接觸角θav≥90°，θmin≥85°。

從水中取出試品，測量憎水性恢復至初始憎水性水平的時間，對出廠絕緣子和已運行絕緣子憎水性恢復時間應小于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，看其是否能夠恢復到初始水平。

1.4 SEM 測試

掃描電鏡(SEM)濃縮了電子光學技術(shù)、真空技術(shù)、精細機械結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)代計算機控制技術(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合絕緣子傘裙表面微觀結(jié)構(gòu)進行觀察分析。

2 試驗結(jié)果

2.1 憎水特性試驗

圖1 云南地區(qū)復合絕緣子憎水特性試驗

對抽取的10 支復合絕緣子進行初始靜態(tài)接觸角、憎水性喪失及恢復試驗，試驗結(jié)果如圖1 所示，其中從每支復合絕緣子試樣高中低端各取一片傘裙進行測試，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重;

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

從外觀檢查來看，粉化復合絕緣子屬于嚴重老化，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，從嚴重粉化、輕微粉化和運行良好試樣中各選取1 支復合絕緣子(編號4、13、2)進行掃描電鏡試驗。從放大1 000 倍和500 倍的試樣表面來看，嚴重粉化、輕微粉化和運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，嚴重粉化試樣的最大，輕微粉化試樣的次之，運行良好試樣最小。這是由于在運行環(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

本文通過復合絕緣子進行憎水特性試驗、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試驗則較好檢驗試樣的老化特性。另外，SEM 試驗能直觀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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