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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410610056.9 (22)申请日 2014.11.04 C08J 7/12(2006.01) C08L 63/00(2006.01) (71)申请人 天津学子电力设备科技有限公司 地址 300480 天津市滨海新区汉沽后坨里 26 号楼 1 门 201 室 (72)发明人 杜伯学 李昂 (54) 发明名称 一种消除 GIS 中盆式绝缘子表面静电电荷的 方法 (57) 摘要 本发明专利涉及一种消除 GIS 中盆式绝缘子 表面静电电荷的方法， 它包括将 GIS 中盆式绝缘 子主要材料环氧树脂经过表面氟化后， 在环氧树 脂表面形成了。
2、一定厚度的碳氟表层， 氟离子具有 极强的电负性， 能够吸引电子， 在试样表面形成屏 蔽层， 削弱试样表面的局部电场， 从而抑制电荷的 注入， 加快电荷消散过程， 所以经过表面氟化处理 的试样比原材料表面电荷消散过程更快， 本发明 中表面改性后环氧树脂材料的表面静电电荷难以 积累， 增强了绝缘子的绝缘性能。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104371133 A (43)申请公布日 2015.02.25 CN 104371133 A 1/1 页 2 1. 本发明专利涉及一种消除 G。
3、IS 中盆式绝缘子表面静电电荷的方法， 它包括 ： 将 GIS 中盆式绝缘子主要材料环氧树脂经过表面氟化后， 在环氧树脂表面形成了一定 厚度的碳氟表层， 氟离子具有极强的电负性， 能够吸引电子， 在试样表面形成屏蔽层， 削弱 试样表面的局部电场， 从而抑制电荷的注入， 加快电荷消散过程， 所以经过表面氟化处理的 试样比原材料表面电荷消散过程更快， 本专利中表面改性后环氧树脂材料的表面静电电荷 难以积累， 增强了绝缘子的绝缘性能。 权 利 要 求 书 CN 104371133 A 2 1/3 页 3 一种消除 GIS 中盆式绝缘子表面静电电荷的方法 技术领域 0001 本发明涉及环氧树脂绝缘材料。
4、制备方法领域， 尤其涉及新型基于表层氟化的环氧 树脂制备方法。 背景技术 0002 气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation)， 简称GIS， 它是把变电站里除变压 器外的各种电气设备， 包括断路器、 隔离开关、 接地开关、 电压互感器、 电流互感器、 母线等 全部组装在一个金属外壳内， 并充以 0.4 0.5Mpa 的 SF6气体以实现高压导体对外壳、 相 间以及断口间的可靠绝缘。GIS 具有占地空间小， 绝缘性能好， 检修周期长等优点。随着电 力系统对高可靠性和紧凑性的要求不断提高， 以 GIS 来取代传统的敞开式变电站， 已经成 为我国电力工业工程应用的主要方向。。
5、 在特高压电网建设中， 开关设备均采用GIS或HGIS。 GIS 设备在整个输电网络中的作用越来越大， 其可靠性对整个电网的影响也越来越明显。 0003 随着 GIS 的广泛应用， GIS 设备的运行可靠性问题已经引起了国内外的广泛关注。 近年来， 由于绝缘子沿面闪络引起 GIS 设备损坏的事故累见于报端， 相对于其它故障类型， 绝缘子发生沿面闪络时， 停电面积大， 检修周期长， 后果严重。因此提高绝缘子的沿面闪络 电压， 对于保证电力系统的安全稳定运行具有重要的意义。 0004 GIS 属于由固体和气体组成的复合绝缘系统， 当在绝缘系统上施加一定电压时， 放 电总是先发生在固气交界面上， 即。
6、沿面放电。 随着电压进一步升高， 沿面放电可发展为贯穿 性的击穿， 称为沿面闪络。当沿面闪络发生时， 系统的绝缘失效， 常常导致事故发生。影响 绝缘子沿面闪络的因素比较多， 由于实际产品在运行过程中还会出现很多复杂情况， 有相 当一部分绝缘子的沿面闪络事故原因不明， 甚至有时对于已经发生了闪络的绝缘子， 在重 新对其性能进行试验时， 发现其各项实验结果均在合格的范围之内。 近年来， 研究者发现在 外施电场作用下自由电荷会累积于固体。气体交界面形成表面电荷， 其存在对固体介质的 沿面闪络特性有重要影响。例如在对营口华能电厂 220kVGIS 绝缘子沿面闪络事故分析时， 明确指出该事故是由于表面电。
7、荷积聚引起绝缘子沿面闪络电压下降所致。大量研究表明， 绝缘子表面电荷不仅使得局部电场发生了畸变， 更为沿面放电提供了所需电荷， 是造成绝 缘子沿面闪络， 导致 GIS 运行可靠性降低的重要因素。因此对由环氧树脂制成的盆式绝缘 子表面氟化改性可以加速盆式绝缘子表面电荷的消散速度， 保证 GIS 的运行可靠性， 提高 我国 GIS 绝缘子的自主制造水平有着重要的意义。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种消除 GIS 盆式绝缘子表面静电电荷的方法。 0006 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 将 GIS 中盆式绝缘子主要材料环氧 树脂经过表面氟化后， 在环氧树脂表面形成了一定厚度。
8、的碳氟表层， 氟离子具有极强的电 负性， 能够吸引电子， 在试样表面形成屏蔽层， 削弱试样表面的局部电场， 从而抑制电荷的 注入， 加快电荷消散过程， 所以经过表面氟化处理的试样比原材料表面电荷消散过程更快。 说 明 书 CN 104371133 A 3 2/3 页 4 本专利中表面改性后环氧树脂材料的表面静电电荷难以积累， 增强了绝缘子的绝缘性能。 0007 本发明的优点和有益效果 ： 通过本方法可有效去除环氧表面残留的静电电荷， 避 免闪络事故发生， 使环氧树脂更好满足 GIS 中的绝缘要求。 附图说明 0008 图 1 测试装置图 ； 图 2 环氧树脂表面电荷密度消散趋势与氟化时间的关系。
9、 ； 图 3 加压后电荷消散 20min 后环氧树脂表面电荷消散率与氟化时间的关系 ； 图 4 环氧树脂表面电荷消散时间与氟化时间的关系。 0009 最佳实施方式 1. 制备过程。 0010 表层氟化环氧树脂复合材料的制备方法， 其具体包括以下步骤 ： （a） 首先将环氧树脂材料用无水酒精擦净， 在室温下用干燥箱干燥 24 小时 ； （b） 用于氟化的反应釜先用纯净氮气洗净， 充入氮气至少 3 次 ； （c） 环氧树脂绝缘材料放入反应釜内， 将 F2/N2的混合气体充入反应釜内在 55下反应 120min ； （d） 反应结束后， 抽出剩余气体， 并用纯净氮气洗净反应釜， 至少 5 次， 最后。
10、取出表层改 性后的环氧树脂 ； 2. 测试方法。 0011 试验采用的高压直流电源充电装置如图 1(a) 所示， 选取直径 1 mm、 尖端曲率半径 约 13m 的不锈钢针为充电装置的针电极， 针电极与高压直流电源相连， 试样的背面镀有 一层与试样尺寸相同的铝箔， 作为背电极并接地。 针电极与试样表面之间加入栅极， 栅极接 高压直流电源， 针电极和栅极的高压直流电压分别为6 kV和4.5 kV， 针尖与栅极、 栅极 与试样表面的垂直距离均为5 mm。 试样表面的初始电位值由连接于直流高压电源的栅极控 制， 栅极的存在可以消弱栅极与试样之间的切向电场， 使法相电场变得均匀稳定。图 1(b) 中静。
11、电探头型号为 TREK-6000B-5C， 测量时静电探头与试样表面的垂直距离保持在 3 mm 左 右。本试验在室温、 相对湿度 40 % 的条件下进行， 在加压情况下对试样电晕充电 5 min， 然 后迅速关闭高压直流电源， 并将试样迅速移至连接有静电电位计的 Kelvin 型振动式探头 下端 ； 当试样被移至探头下端后， 每 15 秒记录一次表面电位数据， 持续测量 20 min， 直至试 样电位衰减趋势平稳。每组试样重复试验五次。 0012 经过不同极性电压充电 5 min 后， 经历不同氟化时间环氧树脂的表面电荷衰减曲 线图。从图 2 以发现， 经历氟化过程后试样的电荷消散过程比原样品。
12、的消散过程更加迅速。 考虑氟化时间的影响， 不难发现， 表面电荷的消散随着氟化时间的增长出现变快的趋势。 为 了更加直接分析表面氟化对表面电荷消散率的影响， 计算出充电20 min后电荷衰减过程的 平均消散率。试样的表面电荷消散率和氟化时间的关系如图 3 示。从图 3 发现未经氟化的 试样正电荷衰减速率仅为60.5 %， 负电荷衰减率仅为63.4 %， 明显低于氟化试样。 随着氟化 时间的增长， 表面电荷消散率不断上升。当氟化时间为 120 min 时， 试样表面电荷消散率与 其他几种情况相比最高， 其正负电荷的衰减率分别为90.43%和92.08%。 图4试样经过电晕 充电 5 min 后氟。
13、化时间与表面电荷消散时间的关系图。如图可见， 环氧树脂随着氟化时间 说 明 书 CN 104371133 A 4 3/3 页 5 不断增长的过程中， 电荷消散时间逐渐减小。 未氟化试样的消散时间明显高于氟化试样， 其 中氟化120 min试样的电荷消散时间最短， 其正负极性电荷消散时间分别为0.31 h与0.27 h。 但在其他条件不变的前提下， 未经过表面氟化的试样的消散时间长达1.13 h与0.98 h。 结果表明， 表面氟化处理可以缩短环氧表面电荷的消散时间， 增强其表面静电性能。 说 明 书 CN 104371133 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 104371133 A 6 2/3 页 7 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104371133 A 7 3/3 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 104371133 A 8 。