金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法及装置，包括：对盆式绝缘子进行预处理；将预处理后的盆式绝缘子样品在反应腔内进行氟化反应：将反应腔腔体内的空气排净；再向排净空气的腔体内充入F2/N2混合物，在设定的温度和气压下，放入预处理后的盆式绝缘子进行表面氟化处理设定时间；再将氟化处理后的腔体内的气体排出后，反复重放多次N2保证腔体内F2已释放干净，打开反应腔腔体，等温度降到常温后取出，得到抑制金属颗粒诱发绝缘子表面电荷积聚的盆式绝缘子。通过对盆式绝缘子表面氟化改性的处理方式，氟原子以C

【技术实现步骤摘要】
金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法及装置


[0001]本专利技术属于绝缘子表面电荷积聚抑制
，尤其涉及金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法及装置。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]气体绝缘全封闭组合电器(Gas Insulated Switchgear，GIS)、直流气体绝缘金属封闭线路(Gas Insulated Transmission Lines，GIL)因其环境友好、输送能力强、能量损耗小、抗干扰能力强、可靠性高等优点，其在特高压输电、城市变电站和海上换流站等领域有着巨大的应用前景。但是，在生产、装配和运行过程中，GIS/GIL腔体内部会不可避免的存在金属颗粒，金属颗粒可以在单极性电场发生运动，其中线形金属颗粒的危害普遍被认为大于球形金属颗粒，线形金属颗粒的运动会诱发盆式绝缘子表面同时积聚大量的同极性电荷和异极性电荷，异极性电荷积聚会降低闪络电压，而大量的同极性电荷也会使近似失效绝缘区扩张，会降低闪络电压。从而破坏绝缘材料的绝缘性能进而引发事故，研究金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法对直流GIS/GIL防护设计具有重要意义。
[0004]线形金属颗粒的运动会诱发盆式绝缘子表面电荷积聚，会有比较低的闪络电压，从而造成绝缘系统失效。通常研究抑制金属颗粒诱发的绝缘子盆式绝缘子表面电荷积聚以提高整个绝缘系统的稳定性，最常用的就是通过表面改性来改善其绝缘性能，比如：离子注入、薄膜涂覆和磁控溅射等手段。<br/>[0005]其中，离子注入就是用能量约为100keV量级的离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，但离子注入容易使得材料表面损伤从而破坏材料表面的绝缘性能，且还要进行退火与再扩散，操作复杂，成本昂贵。
[0006]薄膜涂覆过程中容易出现表面涂覆不均匀，同时引入更多界面使盆式绝缘子表面电场分布不均，易引起微放电发生，引起电荷积聚，此外，薄膜与盆式绝缘子热膨胀系数不同，长期的高温运行环境容易导致薄膜脱落，从而可能会引发绝缘事故。
[0007]磁控溅射所利用的环状磁场迫使二次电子跳栏式地沿着环状磁场转圈。相应地，环状磁场控制的区域是等离子体密度最高的部位。在磁控溅射时，可以看见溅射气体发出强烈的淡蓝色辉光，形成一个光环。处于光环下的靶材是被离子轰击最严重的部位，会溅射出一条环状的沟槽。磁控溅射靶的溅射沟槽一旦穿透靶材，就会导致整块靶材报废，所以靶材的利用率不高，一般低于40％，此外磁控溅射操作复杂，成本昂贵，不适合工程应用。
[0008]由此，现有的几种表面改性技术中无法获得一种金属颗粒诱发表面电荷积聚有效抑制手段，且改性过程不好把握，容易改性过度造成材料损坏更加达不到抑制表面电荷积聚的目的。

技术实现思路

[0009]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法，能够在SF6环境下抑制金属颗粒诱发的电荷积聚。
[0010]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0011]第一方面，公开了金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法，包括：
[0012]对盆式绝缘子进行预处理；
[0013]将预处理后的盆式绝缘子样品在反应腔内进行氟化反应：
[0014]将反应腔腔体内的空气排净；
[0015]再向排净空气的腔体内充入F2/N2混合物，在设定的温度和气压下，放入预处理后的盆式绝缘子进行表面氟化处理设定时间；
[0016]再将氟化处理后的腔体内的气体排出后，反复重放多次N2保证腔体内F2已释放干净，打开反应腔腔体，等温度降到常温后取出，得到抑制金属颗粒诱发绝缘子表面电荷积聚的盆式绝缘子。
[0017]作为进一步的技术方案，对盆式绝缘子进行预处理，具体包括：
[0018]去除盆式绝缘子表面脏污：
[0019]将盆式绝缘子在无水乙醇和蒸馏水中进行超声处理3小时，去除盆式绝缘子样品表面脏污；
[0020]将去除表面脏污后的盆式绝缘子样品在真空烘箱中于60℃干燥5小时去除水分。
[0021]作为进一步的技术方案，所述盆式绝缘子成分包括微米级三氧化二铝和环氧树脂。
[0022]作为进一步的技术方案，将反应腔腔体内的空气排净，具体为：
[0023]先对反应腔里充N2，将腔体内的空气排出，再将N2抽出，来回充放N2数次，以保证腔体内的空气排净。
[0024]优选的，F2/N2混合物体积分数为12％
‑
13％。
[0025]优选的，设定的温度和气压分别为60℃温度和0.15MPa气压，表面氟化处理设定时间为15分钟。
[0026]第二方面，公开了金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷表征装置，包括：
[0027]密封腔体、鼓风机、盆式绝缘子支架、粉尘盒；
[0028]所述盆式绝缘子支架上放置盆式绝缘子，所述粉尘盒内分别放置正极性碳粉和负极性碳粉，所述密封腔体通过鼓风机接口与鼓风机相连接，内部放置盆式绝缘子支架；
[0029]所述鼓风机用于将正极性碳粉和负极性碳粉吹起，正极性碳粉吸附在负极性电荷表面，负极性碳粉吸附在正极性电荷表面。
[0030]第三方面，公开了金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷试验方法，包括：
[0031]将中心导体、盆式绝缘子和外壳组装成GIS/GIL模型；
[0032]将针状金属颗粒放置在外壳内部靠近盆式绝缘子的位置，将GIS/GIL模块进行加压试验；
[0033]中心导体与高压直流电源相连接，外壳与地连接，高压直流电源以1kV/s的速率均匀升压，直至金属颗粒跳出GIS/GIL模型，排出气体，卸下盆式绝缘子；
[0034]立即将盆式绝缘子放置于上述金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷表征装置，控制鼓
风机的出风量以将正、负极性粉尘吹起，盆式绝缘子经过氟化后抑制金属颗粒诱发的表面电荷积聚。
[0035]作为进一步的技术方案，加压试验时将GIS/GIL模块放置在0.2MPa SF6环境中。
[0036]作为进一步的技术方案，实验时控制鼓风机的出风量为10m3/h，将碳粉均匀吹起，控制鼓风机开启时间为2分钟，然后关闭鼓风机，等待30分钟，取出盆式绝缘子，记录形貌，然后用无水乙醇擦拭盆式绝缘子，室温静置24h，实验结束。
[0037]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0038]本专利技术通过对盆式绝缘子表面氟化改性的处理方式，氟原子以C
‑
F键的形式进入到聚合物表面，使得两种材料形成更加稳定的化学基团，氟化层使盆式绝缘子的导电性能是原来的1000倍，大幅增加了电荷消散速率，有效地抑制了线形金属颗粒诱发的表面电荷积聚现象，相对于现有的薄膜涂覆改性技术，极易出现表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法，其特征是，包括：对盆式绝缘子进行预处理；将预处理后的盆式绝缘子样品在反应腔内进行氟化反应：将反应腔腔体内的空气排净；再向排净空气的腔体内充入F2/N2混合物，在设定的温度和气压下，放入预处理后的盆式绝缘子进行表面氟化处理设定时间；再将氟化处理后的腔体内的气体排出后，反复重放多次N2保证腔体内F2已释放干净，打开反应腔腔体，等温度降到常温后取出，得到抑制金属颗粒诱发绝缘子表面电荷积聚的盆式绝缘子。2.如权利要求1所述的金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法，其特征是，对盆式绝缘子进行预处理，具体包括：去除盆式绝缘子表面脏污：将盆式绝缘子在无水乙醇和蒸馏水中进行超声处理3小时，去除盆式绝缘子样品表面脏污；将去除表面脏污后的盆式绝缘子样品在真空烘箱中于60℃干燥5小时去除水分。3.如权利要求1所述的金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法，其特征是，所述盆式绝缘子成分包括微米级三氧化二铝和环氧树脂。4.如权利要求1所述的金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法，其特征是，将反应腔腔体内的空气排净，具体为：先对反应腔里充N2，将腔体内的空气排出，再将N2抽出，来回充放N2数次，以保证腔体内的空气排净。5.如权利要求1所述的金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法，其特征是，F2/N2混合物体积分数为12％
‑
13％。6.如权利要求1所述的金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷积聚抑制方法，其特征是，设定的温度和气压分别为60℃温度和0.15MPa气压，表面氟化处理设定时间为15分钟。7.金属颗粒诱发的绝缘子表面电荷表征装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张星宇，张欣伟，安义岩，梁佳宇，刘文斌，聂浩，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：