复合绝缘子憎水性测试适用性及老化特性研究

2015-03-02李天福彭庆军梁栋

云南电力技术 2015年2期

李天福，彭庆军，梁栋

(1.华北电力大学研究生工作站，昆明 650217;2.云南电网有限责任公司电力科学研究院博士后工作站，昆明 650217)

0 前言

与瓷、玻璃绝缘子相比，复合绝缘子因具有机械强度高、重量轻、耐污强、憎水性好等优点在电力系统得到广泛的应用［1－3］。此类绝缘子长期运行于严酷环境中，其护套、伞裙材料的憎水性会部分或完全丧失，从而造成绝缘子的永久破坏［4－5］。目前对复合绝缘子憎水性的研究比较多，如文献［6－8］对现场运行复合绝缘子的憎水性能进行了研究，结果表明，材料老化对于其憎水性能的影响较明显，因伞裙表面存在日照、雨淋、积污和冲刷等因素的差异，表面老化程度不同。但是，在对粉化复合绝缘子进行憎水性测量时，初始憎水性并不能反映其实际的老化状态。

对复合绝缘子进行憎水特性试验，包括初始静态接触角试验、憎水性丧失及恢复试验，并从中选取严重粉化、轻微粉化及良好试样3 支试样进行扫描电镜(SEM)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)试验分析其微观结构及吸收峰情况，从而结合SEM 和FTIR 对复合绝缘子憎水性进行分析，对云南地区复合绝缘子老化状态进行评价。

1 试验方法

1.1 试样选取

从云南地区抽检10 支复合绝缘子进行憎水特性试验。

1.2 初始静态接触角测试

静态接触角法采用微量进样器将水滴置于绝缘子表面，通过测量固体材料表面单一平衡水珠的接触角，从而得到材料表面的憎水性状态。

判定复合绝缘子是否能继续运行准则:

θav≥100°，θmin≥90°。

1.3 憎水性恢复与丧失试验

憎水性的丧失与恢复指的是清洁或污秽合成绝缘子伞裙护套的憎水性在某些外界因素作用下减弱，外界因素停止作用后其憎水性自然恢复。

试品应满足:

静态接触角θav≥90°，θmin≥85°。

从水中取出试品，测量憎水性恢复至初始憎水性水平的时间，对出厂绝缘子和已运行绝缘子憎水性恢复时间应小于24h。试验中，在完成憎水性丧失试验后24h 测量伞群表面静态接触角，看其是否能够恢复到初始水平。

1.4 SEM 测试

扫描电镜(SEM)浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术，是固体材料微观形貌和结构分析中最有用测试方法之一。通过扫描电镜试验，可以对不同老化程度复合绝缘子伞裙表面微观结构进行观察分析。

2 试验结果

2.1 憎水特性试验

图1 云南地区复合绝缘子憎水特性试验

对抽取的10 支复合绝缘子进行初始静态接触角、憎水性丧失及恢复试验，试验结果如图1 所示，其中从每支复合绝缘子试样高中低端各取一片伞裙进行测试，最后以三者均值代表整支试样的憎水性。

根据图1 可得以下结论:

1)云南地区复合绝缘子初始静态接触角都大于100°，其中粉化试样的静态接触角比其他试样的要高;

2)经过憎水丧失试验后，10 支复合绝缘子憎水性有不同程度的丧失，静态接触角均值仍大于90°，但是静态接触角小于85°，说明伞裙局部憎水性丧失严重;

3)经过憎水性恢复试验后，抽取试样憎水性基本上都不能恢复到初始状态。

从外观检查来看，粉化复合绝缘子属于严重老化，但是初始憎水性和憎水性丧失试验静态接触角均值显示其憎水性较好，而憎水性丧失试验最小静态接触角则反映其局部问题。

2.2 SEM 试验

为了使试样具有代表性，从严重粉化、轻微粉化和运行良好试样中各选取1 支复合绝缘子(编号4、13、2)进行扫描电镜试验。从放大1 000 倍和500 倍的试样表面来看，严重粉化、轻微粉化和运行良好的试样表面都出现了裂缝和孔洞，但是三者的情况并不一样。从伞裙表面裂缝和孔洞来看，严重粉化试样的最大，轻微粉化试样的次之，运行良好试样最小。这是由于在运行环境(紫外线、温湿度、污秽和电晕等等)的影响下，伞裙表面随着年限的增长出现不同程度的老化。另一方面，伞裙表面的裂缝及孔洞密度大小分布对初始静态接触角产生重要的影响。