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IMPORTANCE OF HYDROPHOBIC PROPERTIES IN DESIGNING HOUSINGS
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憎水性在伞套设计中的重要性

September 3, 2015 • Columns, Reporting from CIGRE, 最近文章汇总

几年前INMR发表的一篇文章中公布,国际大电网会 议(CIGRE)即将发布有关室温硫化硅橡胶材料特性的文件。 目前,这个文件已经作为技术手册478供大家使用了,并且可 以从国际大电网会议的网页www.cigre.org上下载。连同上 述文章中讨论的技术手册442一起,由国际大电网会议的工 作小组D1.14准备的这两个文件提供了如何选择涂层材料以 改进瓷和玻璃绝缘子防污性能的指南,以及如何量化涂层硅 橡胶以及用于伞套材料的块状硅橡胶的憎水性的指南。 对 憎 水 性 的 研 究 已 经 进 行 了 很 多 年 了 。例 如 ,1 9 8 1 年 ,L e e 和Homan首次确定了低分子(LMW)链的迁移是硅橡 胶特有的性能,构成了污秽条件下硅橡胶的憎水性。此 后,Gorur、Cherney和Hackam又对这个领域进行了进一步 的研究。1989年,Kuhl和Kindersberger在新奥尔良的第六 届国际高电压技术讨论会(ISH)上发表了一个关于如何使 用人工污秽层对憎水性迁移进行量化的建议。自此以来,全 世界的其他研究人员便开始研究这个增值特性,也考虑了硅 橡胶材料具有范围广泛的各种不同配方。  
Fig. 1: Correction factor versus average housing diameter, as per IEC 60815-3 (2008). 憎水性在伞套设计中的重要性 憎水性在伞套设计中的重要性 Pic138

Fig. 1: Correction factor versus average housing diameter, as per IEC 60815-3 (2008).

把憎水性引入到设计中 从30多年前在试验室内开始认识到憎水性效应以来,也一直 在深入研究聚合物绝缘材料在实际运行条件下的表现。现 场运行经验表明,只有硅橡胶才有显著的憎水性恢复和憎水 性迁移。此处值得一提的是,对于伞套的应用,硅橡胶的配 方不仅在憎水性方面而且在理想的工艺参数和抗腐蚀方面 都必须进行优化。 在2008年出版的技术标准IEC 60815-3中,讨论了憎水性的 两个重要设计:其一是同永久性的亲水性材料相比,任何给 定环境下(污秽、湿度等)所要求的爬电距离,其二是伞套 直径的影响。 伞套直径的影响(与1986年出版的更早的 IEC 60815 标准 有关)引入了1到1.2的校正因子,用于任何伞套的平均直 径大于300mm时所需要的爬电距离。新标准考虑了以 前版本的长期使用经验,并且引入了更高的因子(见图 一,DA=(2DT+DS1+DS2)/4),这主要归因于特高压输电技术
的发展。此外,在带有永久憎水性的伞套、憎水性暂时丧失 的伞套和具有亲水性表面的伞套之间进行了区分。在第一种 情况下,没有必要进行校正,因此在降低成本方面能起到关 键作用,特别是用于800 kV或更高电压等级的电器时。 用于类别1、2或3的材料分级 聚合物伞套材料归类于类别1或2时,IEC 60815-3标准没有 详述试验程序和数值。这就是技术手册442起作用的地方, 该技术手册详述了能够量化憎水性迁移的试验以及测量憎 水性保持和恢复的多个试验。但是,因为没有提供任何数 值,用于详细阐述易于将材料进行分类的标准,所以需要更 多的试验和结果。  
Fig. 2: Hydrophobic artificial pollution layer by transfer. 憎水性在伞套设计中的重要性 憎水性在伞套设计中的重要性 Pic216

Fig. 2: Hydrophobic artificial
pollution layer by transfer.

我上期的INMR专栏中显示了动态水滴试验,作为量化憎水 性迁移的一种技术(见图二)。 此后对各种等级的硅橡胶进行了研究,憎水性增加的一个典 型例子见图三。迁移得越好,人工污秽层失去憎水性所需要的 时间越长。应该特别注意,图中所显示的试验和试验结果,为 在同等条件下进行试验的不同材料之间提供了相对的比较。 显然,确定试验参数和材料分级的标准还需要更多工作。这 个试验设置的优点是,简单而且能够自动运行。 总结 依照IEC 60815-3,绝缘子直径超过 300mm而且运行期间 可以假定具有憎水性的情况下(同具有表面亲水性的伞套例 如瓷相比较),爬电距离可以减少。但是,因为缺少标准化的 试验程序,仍然没有提供具体数值和类别,用于确定聚合物 材料的归属的分类。 国际大电网会议的技术手册442中,提供了基于转轮法试验 结果的试验程序。目前需要进一步的工作,明确地确定材料的 分级标准。这将有助于更好地诠释IEC 60815-3,并且更加有 效地规划聚合物绝缘材料的维护,例如最合适的检查周期。
Dr. Frank Schmuck
Fig. 3: Quantification of hydrophobicity transfer by means of the dynamic drop test. 憎水性在伞套设计中的重要性 憎水性在伞套设计中的重要性 Pic316

Fig. 3: Quantification of hydrophobicity transfer by means of the dynamic drop test.

 

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