利用疏水涂层提高复合材料杆塔防污性能的研究

为解决输电杆塔用复合材料表面憎水性不足、受污后其绝缘性能在潮湿状态下大幅下降的问题,采用6种不同超疏水涂料分别涂覆复合材料杆塔样品表面,并测试其憎水性,筛选出改善效果较好的3种超疏水涂料。然后将这3种超疏水涂料涂覆于复合材料杆塔样品上进行湿闪和污闪试验,全面分析了杆塔样品形状、疏水涂层制备方法、超疏水涂料类型对复合材料杆塔防污能力的影响。结果表明:疏水涂层能显著提高复合材料杆塔样品的湿闪电压和污闪电压,其中PRTV的应用效果最好,能有效降低污闪率。     

人工雾霾环境下超疏水涂层绝缘子运行性能研究

绝缘子表面憎水性的差异会导致表面积污和污层湿润的差异,进而影响绝缘子的运行性能。为了研究雾霾环境下超疏水涂层绝缘子的积污规律与绝缘性能,利用实验室小型人工雾霾模拟装置,对比研究了人工雾霾环境下超疏水涂层绝缘子与长效室温硫化硅橡胶(PRTV)涂层绝缘子的表面积污水平与泄漏电流变化规律,并从两种涂层绝缘子表面憎水性差异与超疏水涂层污秽自清洁特性出发,对试验结果的差异原因进行了分析。结果表明:人工雾霾环境下,超疏水涂层绝缘子相比于PRTV涂层绝缘子,表面积污量减少31.2%,同时超疏水涂层绝缘子具有低泄漏电流。超疏水涂层是一种可行的提高雾霾环境下输变电设备绝缘性能的防护措施。     

淋雨条件下憎水性涂料对导电电晕特性的影响

降雨天气会严重影响导线的电晕特性。借助光学接触角测量仪、紫外成像仪等设备,在电晕笼内进行了淋雨条件下导线表面涂覆不同憎水性材料时电晕特性的研究。试验表明,涂覆憎水性涂料导线表面附着少量水滴时,随着电压的升高先后经历无电晕、瞬时水滴电晕、稳定水滴电晕和导线电晕四个阶段。导线表面布满水滴时经过局部电晕放电、全面电晕放电阶段。同时与涂敷不同憎水性涂料导线对比发现,超疏水涂料能够明显的提高导线的起晕电压,PRTV涂料也能在一定程度上提高导线的起晕电压。     

玻纤增强复合材料表层融冰电气特性研究

为研究玻纤增强树脂复合材料及涂覆不同疏水涂层样品覆冰融冰电气特性,在复合材料杆塔的材料表面覆冰情况下,进行相关涂料与冰面间融冰速度差异对比及样品融冰闪络试验。结果表明:相同规格的复合材料样品,涂覆超疏水涂层试样表层更容易脱冰,冰块会沿着表层整体滑脱;涂覆有涂料的复合材料棒的冰闪络电压均高于空白覆冰试样。     

喷涂PRTV涂料玻璃绝缘子串染污外绝缘特性研究

PRTV涂料因其憎水性能良好,在输电线路外绝缘的建设和维护上得到了广泛应用。通过大量人工污秽试验,研究了220 k V和500 k V电压等级输电线路玻璃绝缘子串在PRTV涂料不同喷涂方式下的染污外绝缘性能。研究表明,PRTV涂料对提高绝缘子串污闪电压,降低表面泄漏电流效果明显;不完全喷涂PRTV涂料玻璃绝缘子串的污闪电压比普通绝缘子串有很大提高,甚至与完全喷涂效果相差不大,可大大节省涂料用量。提出了适合于220 k V电压等级绝缘子串的PRTV涂料喷涂方式,为输电线路外绝缘的设计和性能维护提供了支持和参考。     

涂覆导线表面的淋雨电晕特性

国内外虽然对输电线路的电晕特性进行了大量研究,但缺少对导线在结构固定情况下改善表面淋雨电晕特性的研究。为此,基于憎水性涂料可减少水滴在其涂层表面聚集从而减少导线覆冰的特性,在小型电晕笼里对涂敷不同憎水性涂料的导线进行了人工模拟淋雨电晕试验,并通过紫外成像仪进行了检测。试验结果表明:电力设备外绝缘用持久性就地成型防污闪复合(PRTV)涂料和超疏水涂料能够减少水滴在导线表面的附着;PRTV涂料可以降低水滴的首次破裂电压并提高水滴的首次喷射微滴电压;通过对比淋雨条件下无涂料导线和涂敷憎水性涂料导线的起晕电压可知,PRTV涂料和超疏水涂料均能够改善导线的电晕放电特性。因此,涂覆憎水性涂料的导线不仅具有常规的减少覆冰的效果,而且具有很好的降低电晕损耗的作用。     

配电矩形管复合材料横担及其材料电气性能研究

为了更好地指导复合材料横担的应用,对矩形管聚氨酯复合材料横担及其材料样品的电气性能进行了研究。结果表明:在绝缘子挂点距离相同且与相同规格的绝缘子组合时,矩形管复合材料横担的干燥雷电闪络电压、潮湿工频闪络电压比角钢横担分别提高了约50%和39.9%,相应的潮湿工频耐受电压和污秽耐受电压比角钢横担分别提高了约117%和30%,且潮湿闪络和污秽闪络仅发生在复合材料横担表面。     

污秽超疏水硅橡胶表面的润湿闪络特性研究

超疏水表面具有优越的憎水性和自清洁特性,该文制备了相同材质的超疏水硅橡胶表面和普通疏水硅橡胶表面,设计并进行了雾水润湿条件下污秽表面的闪络试验,观测2种污秽表面的润湿状态、交流电场作用下水滴的动态行为和闪络电压,并对其机理进行探究。结果表明:经过雾水润湿,超疏水硅橡胶表面的污秽区域形成接触角大于90°的分离水滴,非污秽区域的水滴由于维持自身稳定的特性,其体积小于普通疏水表面。相较于干净水滴,污秽水滴的介电常数减小,导致所受电场力增大,但同时摩擦阻力也增大,影响其动态行为。交流电场作用下大部分污秽水滴振动、变形,一些极小污秽水滴及干净水滴滚动、合并。制备出的超疏水表面具有良好的闪络耐受能力,在倾角分别为0°、10°、20°放置时的闪络电压比普通疏水硅橡胶表面高58%,109%,108%。研究结果可以为超疏水表面在电力设备中的推广应用提供参考。     

聚烯烃绝缘子材料的憎水性迁移研究

选择以氯化钠和硅藻土为人工污秽、乙醇为稀释剂制备污液,对聚烯烃表面进行定量均匀涂污。采用静态接触角法和喷水分级法测试并研究了稀释剂用量、盐密、污层厚度等对聚烯烃材料憎水性迁移的影响。结果表明:聚烯烃绝缘子材料表面存在憎水性迁移;盐密和污秽厚度对静态水接触角大小有重要影响;当涂污盐密和灰密分别为0.1 mg/cm~2和0.5 mg/cm~2时,憎水性迁移时间从24 h增加到96 h,静态水接触角从75°增大到87°左右,憎水性分级测量结果为HC3级。     

交流电晕老化条件下环境湿度对RTV材料憎水性能的影响分析

为研究交流电晕老化过程中,环境湿度对RTV材料憎水性能的影响,测试了30%(干燥)、55%(正常)、85%(高湿)3种环境湿度条件下RTV材料的憎水性能。试验结果表明:85%环境湿度下RTV试样的憎水恢复性能最佳,55%湿度下RTV材料试样的憎水恢复性能最差,这是由于水分子与RTV材料在电场作用下产生硅醇化合物导致。对比测试了SRTV和PRTV 2种涂料憎水性及憎水迁移性,结果表明PRTV憎水迁移性较优。     

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料是国防科技、航天航空、建筑、交通及智能电网自动化等领域的重要材料,具有轻质高强,抗疲劳性能、耐久性能和绝缘性能好等特点。测试了玻璃纤维增强环氧树脂复合材料试样在沿纤维方向和垂直纤维方向的力学性能。结果表明:玻璃纤维增强环氧树脂复合材料呈各向异性,沿纤维方向的力学性能明显优于垂直于纤维方向;材料没有明显的屈服极限,为脆性材料;其综合力学性价比较高,可替代普通钢材,应用范围广泛。     

超疏水防污闪绝缘材料的疏水物质转移研究

对一种新型超疏水防污闪绝缘材料的疏水物质转移功能进行试验研究。基于超疏水材料的性能特点,采用间接测试法对比疏水物质转移前后硅藻土污秽上方水珠静态接触角差异,对疏水物质转移进行试验验证。根据试验中污层表面静态接触角的变化趋势,对疏水物质转移的机理作出合理推论,并通过傅里叶变换红外光谱对疏水物质转移现象进行进一步分析。结果表明:疏水物质能够从超疏水材料转移至硅藻土污秽中,从而使其表现出疏水效果,但这种转移作用并不是材料结构破坏、脱落所致。     

RTV涂层表面憎水分布对其防污闪性能的影响

通过在玻璃绝缘子上配置不同的RTV涂层方式,模拟涂覆了RTV涂层的绝缘子表面各种憎水性分布情况,进行短时污秽耐受试验和人工污秽闪络试验,研究RTV涂层表面憎水性分布不均对其防污闪性能的影响。研究结果表明:当涂覆有RTV涂料的绝缘子表面憎水性分布不均时,其污闪电压严重下降。绝缘子下表面涂层的憎水性对绝缘子防污闪能力影响尤为显著。     

HTV硅橡胶的疏水抗紫外层制备及机理研究

高温硫化（HTV）硅橡胶的抗紫外老化性能较差,在紫外辐照后其憎水性逐渐丧失,拉伸强度降低,硬度增加明显。为了提升HTV硅橡胶的疏水性和抗紫外性能,本文通过分步嵌入固化的方式在HTV硅橡胶表面引入不同结构的长效性室温硫化（PRTV）硅橡胶和四针状氧化锌/纳米氧化锌（tZnO/nZnO）粒子,制备了不同形貌的疏水型抗紫外复合涂层,并通过老化试验、水接触角、表面硬度、力学性能等测试研究了该复合涂层的结构组成对HTV硅橡胶微观形貌和抗老化性能的影响。结果表明：在HTV硅橡胶表面引入PRTV硅橡胶后,其表面孔洞得以覆盖,憎水性增加,含水率和吸水率下降;引入的ZnO粒子大幅提升了硅橡胶材料的憎水性、抗紫外性和热稳定性;通过分步嵌入固化引入的PRTV硅橡胶-tZnO/nZnO复合涂层,可有效构建微纳级乳突结构和紫外屏蔽层,其对基体的憎水性和抗紫外老化性提升效果相比单一嵌入tZnO或nZnO粒子更加明显。     

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。     

复合绝缘子弱憎水性状态描述方法Ⅱ——喷水分级法的不确定性

主要探讨人工污秽试验中,通过喷水分级法来判断污层表面憎水性状态的可行性。在研究高温硫化硅橡胶试片表面污层憎水性能变化过程中,尝试将液滴静态接触角法与喷水分级法建立联系。试验中发现:喷水分级使污层湿润的过程中,改变了人工污层表面原始形态,影响污层表面憎水性能,随着喷水分级试验组数增加,试片表面憎水性能逐步发生了改变;且在试片表面污层憎水性能较弱时,存在着沿污层厚度憎水性不均匀分布的问题;此外,喷水分级过程中,液滴与污层碰撞时的初始速度会影响到喷水分级结果,从而使得喷水分级法对于憎水性的判断呈现出不确定性。本文研究认为:喷水分级法不适用于人工污秽试验相关憎水性能研究,液滴静态接触角与人工污层憎水等级(HC)之间整体关联较弱,针对弱憎水性条件下污层憎水性状态描述,需要寻找更合适的新方法来描述污层的憎水性状态。     

水性环氧树脂对聚合物水泥混凝土材料电气性能的影响

以硫铝酸盐水泥(S)为基料,通过掺杂水性环氧树脂(E),采用浇注成型方式制备了SE系列新型聚合物水泥混凝土输电管道用绝缘材料。通过对该材料进行局部放电、扫描电子显微镜、电导率及热学性能测试,研究了微观形貌和电气性能的关联性,并计算了试样的电导活化能。结果表明:掺杂水性环氧树脂对聚合物混凝土材料的电气性能具有显著影响,局部放电起始电压随掺杂含量的增加先增大后减小,其中SE-7.5(水性环氧树脂的含量为0.075%)试样的局部放电起始电压最大。分析SEM的结果发现,SE-7.5试样的表面更为致密,孔隙率低,使得放电通道难以形成,导致其具有较大的局部放电起始电压。随着掺杂含量的增加,试样的电导率减小,电导活化能先增加后减小,SE-7.5试样的电导活化能最大,且具有更稳定的热性能。这是因为具有强粘接性的水性环氧树脂能够使水泥化合物粘接更紧密,适量的掺杂可以减小材料的孔隙率,改善材料的界面特性。当水性环氧树脂的掺杂含量为0.075%时,聚合物混凝土试样具有最佳的综合电气性能。     

纳米SiO2-x改性涂膜疏水性及覆冰试验研究

为了制备超疏水性纳米复合材料并研究它对覆冰的影响,利用高速搅拌和超声波分散相结合的方法,将经过偶联剂处理的纳米SiO2-x均匀分散在具有疏水性能的氟化有机硅树脂中。基于改善溶胶-凝胶法,将低表面能的薄膜表面构建成粗糙结构并进行修饰。借助扫描电镜(SEM)、x射线能谱(EDS)分析和接触角影像分析法等测试手段,对它们的测试结论和实验数据进行了比较研究。采用偶联剂处理过的SiO2-x粒子对涂膜表面进行修饰后,所得的材料存在nm级与μm级相结合的双层微观阶层结构,具有超疏水性能。还研究了表层粒径的形状对材料微观结构、表面粗糙度和疏水性能的影响。在小型人工覆冰实验室内对该涂料涂覆的马口铝板、导线进行了覆冰试验对比研究及脱冰试验。结果表明,在覆冰实验室模拟自然界覆冰条件下,具有粗糙结构的超疏水性涂料能明显改变覆冰性质,降低覆冰层与基体的粘结力,也能明显降低冰与导线的脱冰力矩。     

长效防污闪涂料——室温固化硅氟聚合物的研究

介绍一种室温固化硅氟聚合物(RTVSIF)长效防污闪涂料,用它喷涂后的瓷绝缘子表面具有优异的润滑性和很强的憎水性,从而可以显著提高绝缘子的耐污性能。通过人工加速光老化试验、涂层电性能试验、绝缘子人工污秽试验、自然污秽试验和挂网试运行,表明RTVSIF是一种理想的防污闪涂料。     

特殊工业粉尘地区绝缘子超疏水涂层应用效果研究

超疏水涂层具备优异的憎水性及自清洁性,因此在防污闪领域具备广阔的应用前景。为了研究超疏水涂层在特殊工业粉尘地区的应用效果,选取国内某企业提供的超疏水涂层,利用超疏水涂层绝缘子及同型号的无涂层复合绝缘子在江苏响水县开展了挂网运行测试,通过污秽度测试、憎水性测试及微观测试分析了超疏水涂层的积污性能、老化性能及涂层对硅橡胶的保护性能。结果显示,超疏水涂层绝缘子相比普通硅橡胶绝缘子,表面积污量减少约37%。尽管运行10个月后,超疏水涂层出现了老化,但涂层对内部硅橡胶材料起到了较好的保护作用,有效预防了内部材料的老化。