一種消除gis中盆式絕緣子表面靜電電荷的方法
【專利摘要】本發(fā)明專利涉及一種消除GIS中盆式絕緣子表面靜電電荷的方法，它包括將GIS中盆式絕緣子主要材料環(huán)氧樹脂經(jīng)過表面氟化后，在環(huán)氧樹脂表面形成了一定厚度的碳氟表層，氟離子具有極強(qiáng)的電負(fù)性，能夠吸引電子，在試樣表面形成屏蔽層，削弱試樣表面的局部電場(chǎng)，從而抑制電荷的注入，加快電荷消散過程，所以經(jīng)過表面氟化處理的試樣比原材料表面電荷消散過程更快，本發(fā)明中表面改性后環(huán)氧樹脂材料的表面靜電電荷難以積累，增強(qiáng)了絕緣子的絕緣性能。
【專利說(shuō)明】—種消除GIS中盆式絕緣子表面靜電電荷的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)氧樹脂絕緣材料制備方法領(lǐng)域，尤其涉及新型基于表層氟化的環(huán)氧樹脂制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氣體絕緣變電站(Gas Insulated Substat1n),簡(jiǎn)稱GIS,它是把變電站里除變壓器外的各種電氣設(shè)備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、母線等全部組裝在一個(gè)金屬外殼內(nèi)，并充以0.4?0.5Mpa的SF6氣體以實(shí)現(xiàn)高壓導(dǎo)體對(duì)外殼、相間以及斷口間的可靠絕緣。GIS具有占地空間小，絕緣性能好，檢修周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著電力系統(tǒng)對(duì)高可靠性和緊湊性的要求不斷提高，以GIS來(lái)取代傳統(tǒng)的敞開式變電站，已經(jīng)成為我國(guó)電力工業(yè)工程應(yīng)用的主要方向。在特高壓電網(wǎng)建設(shè)中，開關(guān)設(shè)備均采用GIS或HGIS。GIS設(shè)備在整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)中的作用越來(lái)越大，其可靠性對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響也越來(lái)越明顯。
[0003]隨著GIS的廣泛應(yīng)用，GIS設(shè)備的運(yùn)行可靠性問題已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，由于絕緣子沿面閃絡(luò)引起GIS設(shè)備損壞的事故累見于報(bào)端，相對(duì)于其它故障類型，絕緣子發(fā)生沿面閃絡(luò)時(shí)，停電面積大，檢修周期長(zhǎng)，后果嚴(yán)重。因此提高絕緣子的沿面閃絡(luò)電壓，對(duì)于保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。
[0004]GIS屬于由固體和氣體組成的復(fù)合絕緣系統(tǒng)，當(dāng)在絕緣系統(tǒng)上施加一定電壓時(shí)，放電總是先發(fā)生在固氣交界面上，即沿面放電。隨著電壓進(jìn)一步升高，沿面放電可發(fā)展為貫穿性的擊穿，稱為沿面閃絡(luò)。當(dāng)沿面閃絡(luò)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)的絕緣失效，常常導(dǎo)致事故發(fā)生。影響絕緣子沿面閃絡(luò)的因素比較多，由于實(shí)際產(chǎn)品在運(yùn)行過程中還會(huì)出現(xiàn)很多復(fù)雜情況，有相當(dāng)一部分絕緣子的沿面閃絡(luò)事故原因不明，甚至有時(shí)對(duì)于已經(jīng)發(fā)生了閃絡(luò)的絕緣子，在重新對(duì)其性能進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果均在合格的范圍之內(nèi)。近年來(lái)，研究者發(fā)現(xiàn)在外施電場(chǎng)作用下自由電荷會(huì)累積于固體。氣體交界面形成表面電荷，其存在對(duì)固體介質(zhì)的沿面閃絡(luò)特性有重要影響。例如在對(duì)營(yíng)口華能電廠220kVGIS絕緣子沿面閃絡(luò)事故分析時(shí)，明確指出該事故是由于表面電荷積聚引起絕緣子沿面閃絡(luò)電壓下降所致。大量研究表明，絕緣子表面電荷不僅使得局部電場(chǎng)發(fā)生了畸變，更為沿面放電提供了所需電荷，是造成絕緣子沿面閃絡(luò)，導(dǎo)致GIS運(yùn)行可靠性降低的重要因素。因此對(duì)由環(huán)氧樹脂制成的盆式絕緣子表面氟化改性可以加速盆式絕緣子表面電荷的消散速度，保證GIS的運(yùn)行可靠性，提高我國(guó)GIS絕緣子的自主制造水平有著重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種消除GIS盆式絕緣子表面靜電電荷的方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:將GIS中盆式絕緣子主要材料環(huán)氧樹脂經(jīng)過表面氟化后，在環(huán)氧樹脂表面形成了一定厚度的碳氟表層，氟離子具有極強(qiáng)的電負(fù)性，能夠吸引電子，在試樣表面形成屏蔽層，削弱試樣表面的局部電場(chǎng)，從而抑制電荷的注入，加快電荷消散過程，所以經(jīng)過表面氟化處理的試樣比原材料表面電荷消散過程更快。本專利中表面改性后環(huán)氧樹脂材料的表面靜電電荷難以積累，增強(qiáng)了絕緣子的絕緣性能。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:通過本方法可有效去除環(huán)氧表面殘留的靜電電荷，避免閃絡(luò)事故發(fā)生，使環(huán)氧樹脂更好滿足GIS中的絕緣要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1測(cè)試裝置圖；
圖2環(huán)氧樹脂表面電荷密度消散趨勢(shì)與氟化時(shí)間的關(guān)系；
圖3加壓后電荷消散20min后環(huán)氧樹脂表面電荷消散率與氟化時(shí)間的關(guān)系；
圖4環(huán)氧樹脂表面電荷消散時(shí)間與氟化時(shí)間的關(guān)系。
[0009]最佳實(shí)施方式
1.制備過程。
[0010]表層氟化環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，其具體包括以下步驟:
Ca)首先將環(huán)氧樹脂材料用無(wú)水酒精擦凈，在室溫下用干燥箱干燥24小時(shí)；
(b)用于氟化的反應(yīng)釜先用純凈氮?dú)庀磧簦淙氲獨(dú)庵辽?次；
(c)環(huán)氧樹脂絕緣材料放入反應(yīng)釜內(nèi)，將F2/N2的混合氣體充入反應(yīng)釜內(nèi)在55°C下反應(yīng)120min ；
(d)反應(yīng)結(jié)束后，抽出剩余氣體，并用純凈氮?dú)庀磧舴磻?yīng)釜，至少5次，最后取出表層改性后的環(huán)氧樹脂；
2.測(cè)試方法。
[0011]試驗(yàn)采用的高壓直流電源充電裝置如圖1(a)所示，選取直徑I mm、尖端曲率半徑約13 μ m的不銹鋼針為充電裝置的針電極，針電極與高壓直流電源相連，試樣的背面鍍有一層與試樣尺寸相同的鋁箔，作為背電極并接地。針電極與試樣表面之間加入柵極，柵極接高壓直流電源，針電極和柵極的高壓直流電壓分別為±6 1^和±4.5 kV，針尖與柵極、柵極與試樣表面的垂直距離均為5 mm。試樣表面的初始電位值由連接于直流高壓電源的柵極控制，柵極的存在可以消弱柵極與試樣之間的切向電場(chǎng)，使法相電場(chǎng)變得均勻穩(wěn)定。圖1(b)中靜電探頭型號(hào)為TREK-6000B-5C，測(cè)量時(shí)靜電探頭與試樣表面的垂直距離保持在3 mm左右。本試驗(yàn)在室溫、相對(duì)濕度40 %的條件下進(jìn)行，在加壓情況下對(duì)試樣電暈充電5 min，然后迅速關(guān)閉高壓直流電源,并將試樣迅速移至連接有靜電電位計(jì)的Kelvin型振動(dòng)式探頭下端；當(dāng)試樣被移至探頭下端后，每15秒記錄一次表面電位數(shù)據(jù)，持續(xù)測(cè)量20 min，直至試樣電位衰減趨勢(shì)平穩(wěn)。每組試樣重復(fù)試驗(yàn)五次。
[0012]經(jīng)過不同極性電壓充電5 min后，經(jīng)歷不同氟化時(shí)間環(huán)氧樹脂的表面電荷衰減曲線圖。從圖2以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)歷氟化過程后試樣的電荷消散過程比原樣品的消散過程更加迅速?？紤]氟化時(shí)間的影響，不難發(fā)現(xiàn)，表面電荷的消散隨著氟化時(shí)間的增長(zhǎng)出現(xiàn)變快的趨勢(shì)。為了更加直接分析表面氟化對(duì)表面電荷消散率的影響，計(jì)算出充電20 min后電荷衰減過程的平均消散率。試樣的表面電荷消散率和氟化時(shí)間的關(guān)系如圖3示。從圖3發(fā)現(xiàn)未經(jīng)氟化的試樣正電荷衰減速率僅為60.5 %，負(fù)電荷衰減率僅為63.4 %，明顯低于氟化試樣。隨著氟化時(shí)間的增長(zhǎng)，表面電荷消散率不斷上升。當(dāng)氟化時(shí)間為120 min時(shí)，試樣表面電荷消散率與其他幾種情況相比最高，其正負(fù)電荷的衰減率分別為90.43%和92.08%。圖4試樣經(jīng)過電暈充電5 min后氟化時(shí)間與表面電荷消散時(shí)間的關(guān)系圖。如圖可見，環(huán)氧樹脂隨著氟化時(shí)間不斷增長(zhǎng)的過程中，電荷消散時(shí)間逐漸減小。未氟化試樣的消散時(shí)間明顯高于氟化試樣，其中氟化120 min試樣的電荷消散時(shí)間最短，其正負(fù)極性電荷消散時(shí)間分別為0.31 h與0.27h。但在其他條件不變的前提下，未經(jīng)過表面氟化的試樣的消散時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1.13 h與0.98 h。結(jié)果表明，表面氟化處理可以縮短環(huán)氧表面電荷的消散時(shí)間，增強(qiáng)其表面靜電性能。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明專利涉及一種消除Gis中盆式絕緣子表面靜電電荷的方法，它包括: 將GIS中盆式絕緣子主要材料環(huán)氧樹脂經(jīng)過表面氟化后，在環(huán)氧樹脂表面形成了一定厚度的碳氟表層，氟離子具有極強(qiáng)的電負(fù)性，能夠吸引電子，在試樣表面形成屏蔽層，削弱試樣表面的局部電場(chǎng)，從而抑制電荷的注入，加快電荷消散過程，所以經(jīng)過表面氟化處理的試樣比原材料表面電荷消散過程更快,本專利中表面改性后環(huán)氧樹脂材料的表面靜電電荷難以積累，增強(qiáng)了絕緣子的絕緣性能。
【文檔編號(hào)】C08J7/12GK104371133SQ201410610056
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】杜伯學(xué), 李昂 申請(qǐng)人:天津?qū)W子電力設(shè)備科技有限公司