RU2496169C1 - Method of mechanical application of water-proof coating on electric-insulating structure - Google Patents
Method of mechanical application of water-proof coating on electric-insulating structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496169C1 RU2496169C1 RU2012106171/07A RU2012106171A RU2496169C1 RU 2496169 C1 RU2496169 C1 RU 2496169C1 RU 2012106171/07 A RU2012106171/07 A RU 2012106171/07A RU 2012106171 A RU2012106171 A RU 2012106171A RU 2496169 C1 RU2496169 C1 RU 2496169C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrophobic coating
- contaminants
- weight
- insulating structure
- coating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Insulators (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к высоковольтной технике и может быть использовано для усиления поверхностного влагоразрядного напряжения и электрической прочности внешней изоляции, работающей в условиях загрязнения, путем механизированного нанесения на наружную поверхность электроизоляционной конструкции гидрофобного покрытия (далее - ГП).The invention relates to high-voltage technology and can be used to enhance the surface moisture discharge voltage and electric strength of the external insulation, operating in the conditions of pollution, by mechanized application of a hydrophobic coating (hereinafter - GP) to the outer surface of the electrical insulating structure.
Как аналог выбран способ нанесения ГП на электроизоляционную конструкцию, заключающийся в предварительной очистке ее наружной поверхности от существующих загрязнений с последующим ручным нанесением на очищенную наружную поверхность гидрофобного покрытия, например, в виде кремнийорганических паст [Ким Ен Дар, П.Е.Пономарев. Опыт эксплуатации кремнийорганического покрытия холодного отверждения на подстанциях энергосистем Украины // Электрические сети и системы. - 2006. - №3. - С.32-35].As an analogue, the method of applying GP to the insulating structure was selected, which consists in preliminary cleaning its external surface of existing contaminants, followed by manual application of a hydrophobic coating to the cleaned external surface, for example, in the form of organosilicon pastes [Kim Yong Dar, P.E. Ponomarev. The operating experience of the silicone coating of cold curing at substations of energy systems of Ukraine // Electric networks and systems. - 2006. - No. 3. - S. 32-35].
Недостатком способа аналога из-за использования гидрофобных паст при его осуществлении и неучета типа и состояния загрязнений на наружной поверхности гидрофобизируемой электроизоляционной конструкции является то, что в процессе эксплуатации гидрофобный пастообразный слой насыщается загрязняющими веществами и утрачивает гидрофобные свойства, следствием чего являются низкие значения выдерживаемых рабочих напряжений, а также необходимость периодической замены электроизоляционной конструкции.The disadvantage of the analogue method due to the use of hydrophobic pastes in its implementation and the neglect of the type and state of contaminants on the outer surface of the hydrophobizable electrical insulating structure is that during operation the hydrophobic pasty layer is saturated with contaminants and loses hydrophobic properties, resulting in low values of withstand operating stresses , as well as the need for periodic replacement of the insulating structure.
Как наиболее близкий аналог (прототип) выбран способ механизированного нанесения ГП на электроизоляционную конструкцию, заключающийся в предварительной очистке ее наружной поверхности от существующих загрязнений с последующим нанесением путем распыления с использованием источника сжатого воздуха на очищенную наружную поверхность ГП, например, на основе одно- или двухупаковочного кремнийорганического компаунда холодного отверждения, жидкого в исходном состоянии, содержащего силиконовый низкомолекулярный каучук, наполнитель, а также отвердитель или вулканизатор [Инструкция по эксплуатации изоляции электроустановок в районах с загрязненной атмосферой РД 34.51.503-93. Утверждена Департаментом науки и техники РАО "ЕЭС России" 27.09.93. Срок действия установлен с 01.04.94 г. Способ повышения влагоразрядного напряжения высоковольтной изоляции. Патент UA №77628. МПК (2006) Н01В 17/50 (2006.01) Н01В 19/00, опубл. 15.12.2006, Бюл. №12].As the closest analogue (prototype), the method of mechanized deposition of GP on an insulating structure was selected, which consists in preliminary cleaning its external surface of existing contaminants, followed by spraying using a compressed air source on a cleaned external surface of the GP, for example, based on one- or two-pack organosilicon compound of cold curing, liquid in the initial state, containing silicone low molecular weight rubber, filler, and the same hardener or vulcanizer [Instructions for the insulation of electrical installations in areas with a polluted atmosphere RD 34.51.503-93. Approved by the Department of Science and Technology of RAO "UES of Russia" on September 27, 93. The validity period is set from 04/01/94, a method of increasing the moisture discharge voltage of high voltage insulation. UA Patent No. 77628. IPC (2006) Н01В 17/50 (2006.01) Н01В 19/00, publ. 12/15/2006, Bull. No. 12].
Недостатком способа наиболее близкого аналога является его недостаточная эффективность, надежность и срок службы наносимого ГП, получаемого при его реализации, вследствие отсутствия эффективных параметров и процедур реализации способа, отсутствия оптимального соотношения компонентов ГП, а также из-за неучета типа и состояния загрязнений на ее поверхности, следствием чего являются невозможность достижения при конкурентных толщинах максимально возможных значений выдерживаемых рабочих напряжений, а также необходимость периодической замены электроизоляционной конструкции.The disadvantage of the closest analogue method is its lack of effectiveness, reliability and service life of the applied GP obtained during its implementation, due to the lack of effective parameters and procedures for implementing the method, the lack of an optimal ratio of GP components, and also due to the neglect of the type and state of contaminants on its surface , the consequence of which is the inability to achieve at competitive thicknesses the maximum possible values of the withstand operating stresses, as well as the need for periodic replacement of electrical insulation construction.
Технической задачей изобретения является повышение надежности и увеличение срока службы наносимого ГП путем установления эффективных параметров и процедур реализации способа, выбора и установления оптимального соотношения компонентов наносимого гидрофобного покрытия, а также учета типа и состояния существующих загрязнений на гидрофобизируемой поверхности, что приведет также к повышению влагоразрядных напряжений высоковольтной изоляции в течение всего продолжительного срока ее эксплуатации.An object of the invention is to increase the reliability and increase the service life of the applied GP by establishing effective parameters and procedures for implementing the method, selecting and establishing the optimal ratio of the components of the applied hydrophobic coating, and also taking into account the type and condition of existing contaminants on the hydrophobized surface, which will also lead to an increase in moisture discharge stresses high voltage insulation for the entire long term of its operation.
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе механизированного нанесения гидрофобного покрытия на электроизоляционную конструкцию, который заключается в предварительной очистке ее наружной поверхности от существующих загрязнений с последующим нанесением путем распыления с использованием источника сжатого воздуха на очищенную наружную поверхность гидрофобного покрытия, например, на основе одно- или двухупаковочного кремнийорганического компаунда холодного отверждения, жидкого или пастообразного в исходном состоянии, содержащего силиконовый низкомолекулярный каучук, наполнитель, а также отвердитель или вулканизатор, новым является то, что, перед очисткой гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции от загрязнений определяют наличие их увлажнения, при наличии которого производят подсушку гидрофобизируемой поверхности вместе с увлажненными загрязнениями, после чего производят очистку сухой гидрофобизируемой поверхности только от нецементирующихся загрязнений, затем производят распыление гидрофобного покрытия при расстоянии от среза сопла распылителя до покрываемой поверхности электроизоляционной конструкции, находящемся в пределах от 100 мм до 600 мм, при этом очистку сухой гидрофобизируемой поверхности от нецементирующихся загрязнений производят, например, аэрогазодинамическим методом путем использования источника сжатого воздуха, обеспечивающего давление не менее 0,4 МПа, для нанесения слоя гидрофобного покрытия на очищенную поверхность электроизоляционной конструкции используют источник сжатого воздуха, обеспечивающий расход не менее 15 м3/ч и давление не менее 0,15 МПа, причем нанесение слоя гидрофобного покрытия на очищенную поверхность осуществляют при скорости перемещения сопла диаметром 1,6-2,7 мм вдоль гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции, составляющей не менее 0,15 м/с.The stated technical problem is solved in that in a method of mechanized coating of a hydrophobic coating on an electrical insulating structure, which consists in preliminary cleaning its outer surface of existing contaminants, followed by spraying using a compressed air source on a cleaned outer surface of a hydrophobic coating, for example, based on one - or two-pack organosilicon compound of cold curing, liquid or paste in the initial state and containing silicone low molecular weight rubber, a filler, as well as a hardener or vulcanizer, it is new that, before cleaning the hydrophobizable surface of the electrical insulating structure from contaminants, they determine their moisture content, in the presence of which the hydrophobizable surface is dried together with moistened contaminants, and then cleaned dry hydrophobizable surface only from non-cementing contaminants, then spray hydrophobic coating at a distance and from the nozzle nozzle exit to the covered surface of the insulating structure, ranging from 100 mm to 600 mm, while the dry hydrophobized surface is cleaned of non-cementing contaminants by, for example, the aerogasdynamic method using a compressed air source providing a pressure of at least 0.4 MPa for applying a layer of a hydrophobic coating on the cleaned surface of the insulating structure is used compressed air source, which provides flow of at least 15 m 3 / h and giving ix not less than 0.15 MPa, and applying a layer of a hydrophobic coating on the cleaned surface is performed at a speed of movement of the nozzle diameter 1,6-2,7 mm along gidrofobiziruemoy surface insulating structure of not less than 0.15 m / s.
Наличие увлажнения существующих на гидрофобизируемой поверхности загрязнений определяют тактильно или визуально, а также путем измерения их электрического сопротивления.The presence of moisture existing on the hydrophobized surface of the contaminants is determined tactile or visually, as well as by measuring their electrical resistance.
Очистку гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции от существующих нецементирующихся загрязнений производят вручную или обмывом водой.The hydrophobizable surface of the electrical insulating structure is cleaned of existing non-cementing contaminants by hand or by washing with water.
Норму расхода наносимого слоя гидрофобного покрытия определяют из соотношенияThe rate of flow of the applied hydrophobic coating layer is determined from the ratio
m=ρ·S·h·(1+k),m = ρ · S · h · (1 + k),
где m - масса наносимого кремнийорганического компаунда, г,where m is the mass of the applied organosilicon compound, g,
ρ - плотность кремнийорганического компаунда, которая составляет, например, 1,28 г/см2,ρ is the density of the organosilicon compound, which is, for example, 1.28 g / cm 2 ,
S - площадь гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции,S is the area of the hydrophobizable surface of the insulating structure,
см2,cm 2
h - толщина гидрофобного покрытия, см,h is the thickness of the hydrophobic coating, cm,
k - коэффициент потерь, который принимают равным 0,15-0,2.k is the loss coefficient, which is taken equal to 0.15-0.2.
Для приготовления гидрофобного покрытия используют кремнийорганический компаунд на основе силиконового низкомолекулярного каучука марки СКТН, наполнителя и отвердителя, причем в качестве наполнителя используют как твердый наполнитель в виде гидрата окиси алюминия и сажи ацетиленовой, так и жидкий наполнитель в виде низкомолекулярной кремнийорганической жидкости 119-215, а в качестве отвердителя используют метилтриацетоксисилан, при этом используют кремнийорганический компаунд, который на 100,0 мас.ч. каучука содержит гидрат окиси алюминия в количестве 5,0-15,0 мас.ч., сажу ацетиленовую в количестве 0,5-2,5 мас.ч., низкомолекулярную кремнийорганическую жидкость 119-215 в количестве 1,25-2,5 мас.ч., метилтриацетоксисилан в количестве 2,5-6,5 мас.ч.To prepare a hydrophobic coating, an organosilicon compound based on silicone low molecular weight rubber of the SKTN brand, filler and hardener is used, moreover, both solid filler in the form of alumina hydrate and acetylene carbon black and liquid filler in the form of low molecular weight organosilicon liquid 119-215 are used as filler, and methyltriacetoxysilane is used as a hardener, while an organosilicon compound is used, which is 100.0 parts by weight rubber contains aluminum oxide hydrate in an amount of 5.0-15.0 parts by weight, acetylene black in an amount of 0.5-2.5 parts by weight, low molecular weight organosilicon liquid 119-215 in an amount of 1.25-2.5 parts by weight, methyltriacetoxysilane in an amount of 2.5-6.5 parts by weight
Для разбавления кремнийорганического компаунда используют органический растворитель, при этом весовое соотношение между кремнийорганическим компаундом и органическим растворителем в жидкой композиции гидрофобного покрытия на 100,0 мас.ч. каучука выбирают в зависимости от температуры окружающей среды в пределах (0,85-1,0) мас.ч. при температуре окружающей среды до 25°С, а также в пределах (1,05-1,4) мас.ч. при температуре окружающей среды свыше 25°C.An organic solvent is used to dilute the organosilicon compound, while the weight ratio between the organosilicon compound and the organic solvent in the liquid hydrophobic coating composition is 100.0 parts by weight. rubber is selected depending on the ambient temperature in the range of (0.85-1.0) parts by weight at ambient temperature up to 25 ° C, and also in the range of (1.05-1.4) parts by weight at ambient temperature over 25 ° C.
После нанесения гидрофобного покрытия и его вулканизации осуществляют контроль состояния нанесенного гидрофобного покрытия в период эксплуатации электроизоляционной конструкции при рабочих напряжениях 6-750 кВ путем проведения эксплуатационных наблюдений и контрольных измерений.After applying the hydrophobic coating and its vulcanization, the state of the applied hydrophobic coating is monitored during the operation of the electrical insulation structure at operating voltages of 6-750 kV by means of operational observations and control measurements.
При эксплуатационных наблюдениях визуально контролируют появление поверхностных частичных разрядов в период неблагоприятных метеоусловий, в качестве которых принимают туман, моросящий дождь, мокрый снег, выпадение росы, а также внешнее состояние гидрофобного покрытия путем выявления наличия на поверхности гидрофобизированной изоляции участков без покрытия, а также выгоревших участков от поверхностных частичных разрядов и перекрытий изоляции.During operational observations, the appearance of surface partial discharges is visually monitored during adverse weather conditions, which include fog, drizzling rain, wet snow, dew, and the external state of the hydrophobic coating by detecting the presence of hydrophobized insulation on the surface of uncoated and burnt areas from surface partial discharges and overlapping insulation.
Контрольные измерения нанесенного гидрофобного покрытия проводят путем замера сопротивления или определения разрядных напряжений изоляционных конструкций с нанесенным гидрофобным покрытием.Control measurements of the applied hydrophobic coating are carried out by measuring the resistance or determining the discharge voltages of the insulating structures with the applied hydrophobic coating.
Вышеперечисленные признаки составляют сущность изобретения.The above features constitute the essence of the invention.
Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.The presence of a causal relationship between the set of essential features of the invention and the achieved technical result is as follows.
При различных состояниях окружающей среды на наружной поверхности высоковольтной изоляции образуются слои загрязнений разной интенсивности. Осаждающиеся из воздуха частицы образуют с течением времени на поверхности изоляторов слой загрязнения. Этот слой при его увлажнении атмосферной влагой увеличивает свою электропроводность, что еще более снижает изолирующую способность изоляционных конструкций. В результате создаются условия для перекрытия изоляторов не только при перенапряжениях, но и при нормальном эксплуатационном режиме.Under various environmental conditions, pollution layers of different intensities form on the outer surface of the high voltage insulation. Particles deposited from the air form a layer of pollution over time on the surface of the insulators. This layer, when moistened with atmospheric moisture, increases its electrical conductivity, which further reduces the insulating ability of insulating structures. As a result, conditions are created for overlapping insulators not only during overvoltages, but also during normal operation.
Следовательно, для повышения надежности высоковольтной изоляции в загрязненных районах является актуальной задача усиления наружной изоляции для обеспечения высоких разрядных напряжений в неблагоприятных условиях. Предотвращение условий возникновения поверхностных разрядов путем усиления изоляции за счет полной или частичной замены изоляторов старых типов на новые требует больших капитальных затрат, и в большинстве случаев приводит к увеличению габаритных размеров, что не всегда приемлемо. Решением этой проблемы является применение кремнийорганических ГП на основе кремнийорганических компаундов (КОК).Therefore, to improve the reliability of high-voltage insulation in contaminated areas, it is urgent to strengthen the external insulation to ensure high discharge voltages in adverse conditions. Preventing the conditions for the occurrence of surface discharges by enhancing insulation by completely or partially replacing the old types of insulators with new ones requires large capital expenditures, and in most cases leads to an increase in overall dimensions, which is not always acceptable. The solution to this problem is the use of organosilicon GP based on organosilicon compounds (KOK).
Было установлено, что кремнийорганические ГП наиболее целесообразно применять в районах, где загрязнения в атмосфере имеют преимущественно газообразные и туманообразные компоненты. В то же время основной технической проблемой является дефицит эффективных способов приготовления и нанесения ГП, а также выбор оптимальных соотношений компонентов наносимой гидрофобной электроизоляционной композиции. Это, в свою очередь, не обеспечивает максимально высоких значений разрядных напряжений при работе таких электроизоляционных конструкций в условиях загрязнения различной степени и увлажнения.It was found that organosilicon SOEs are most suitable for use in areas where atmospheric pollution is predominantly gaseous and foggy. At the same time, the main technical problem is the lack of effective methods for the preparation and application of GP, as well as the choice of optimal ratios of the components of the applied hydrophobic insulating composition. This, in turn, does not provide the highest possible values of discharge voltages during the operation of such electrical insulating structures in conditions of various degrees of pollution and wetting.
Касаясь аспекта выявления увлажнения существующих загрязнений согласно разработанного способа, особо следует остановиться на физическом механизме перекрытия загрязненной изоляции вследствие наличия такого увлажнения.Concerning the aspect of detecting wetting of existing contaminants according to the developed method, special attention should be paid to the physical mechanism of overlapping contaminated insulation due to the presence of such wetting.
Как известно, на поверхности загрязненной изоляции находится слой инородных наслоений. При этом под инородными наслоениями подразумеваются любые жидкие или твердые вещества, осевшие на поверхности изолятора сплошными слоями или с разрывами, либо даже в виде капельной структуры. Наличие такого увлажненного слоя инородных наслоений на поверхности изолятора приводит к чрезвычайно низким разрядным градиентам.As you know, on the surface of contaminated insulation is a layer of foreign layers. In this case, foreign layers are any liquid or solid substances deposited on the surface of the insulator in continuous layers or with gaps, or even in the form of a droplet structure. The presence of such a moistened layer of foreign deposits on the surface of the insulator leads to extremely low discharge gradients.
Очевидно, что для возникновения условий, при которых могут происходить разряды при столь низких градиентах, распределение напряжения на поверхности изолятора должно быть чрезвычайно неравномерным. Некоторая неоднородность распределения напряжения, вытекающая из самой формы незагрязненного изолятора, не может объяснить суть явления, так как разряды не появляются на изоляторе в сухом состоянии.Obviously, for conditions to arise under which discharges can occur at such low gradients, the voltage distribution on the surface of the insulator must be extremely uneven. Some heterogeneity of the voltage distribution arising from the very shape of an unpolluted insulator cannot explain the essence of the phenomenon, since discharges do not appear on the insulator in a dry state.
Если проблема разрядных характеристик изолятора в сухом состоянии заключена в определении распределения электромагнитного поля изолятора, то для загрязненных изоляторов задача сводится к анализу сложных теплоэлектрических процессов, имеющих место в увлажненном слое инородных наслоений. При этом самой важной причиной резкого снижения разрядных градиентов является образование сухих полос на увлажненной поверхности загрязненных изоляторов.If the problem of the discharge characteristics of the insulator in the dry state is to determine the distribution of the electromagnetic field of the insulator, then for contaminated insulators the problem is reduced to the analysis of complex thermoelectric processes that take place in a moistened layer of foreign layers. Moreover, the most important reason for a sharp decrease in discharge gradients is the formation of dry streaks on the moistened surface of contaminated insulators.
Было установлено, что механизм развития разряда вдоль загрязненной поверхности качественно отличается от разряда в воздухе. Процесс перекрытия загрязненных изоляторов складывается из следующих этапов.It was found that the discharge development mechanism along a contaminated surface differs qualitatively from a discharge in air. The process of overlapping contaminated insulators consists of the following steps.
В исходном состоянии (до начала эксплуатации) поверхность изолятора покрыта непроводящим инородным слоем, через который протекает чрезвычайно малый емкостной ток утечки (доли миллиампера). В результате увлажнения (роса, туман, слабый дождь, таяние снега) слой загрязнения увлажняется и становится проводящим, т.е. увлажнение слоя загрязнения приводит к резкому уменьшению его сопротивления. В результате ток утечки резко возрастает, достигая величины в десятки и даже сотни миллиампер.In the initial state (before operation), the surface of the insulator is covered with a non-conductive foreign layer through which an extremely small capacitive leakage current (fractions of a milliampere) flows. As a result of wetting (dew, fog, light rain, melting snow), the pollution layer becomes wet and becomes conductive, i.e. moistening the pollution layer leads to a sharp decrease in its resistance. As a result, the leakage current increases sharply, reaching tens or even hundreds of milliamps.
При протекании тока утечки на поверхности изолятора рассеивается энергия, мощность которой даже при равномерном загрязнении распределена неравномерно. Протекание столь большого тока утечки приводит к нагреванию слоя загрязнения в результате выделяющегося джоулева тепла. Причем нагрев поверхности изолятора носит неравномерный характер и зависит от диаметра участков поверхности, а также величины локального сопротивления слоя загрязнения.When a leakage current flows on the surface of the insulator, energy is dissipated whose power, even with uniform pollution, is distributed unevenly. The passage of such a large leakage current leads to heating of the pollution layer as a result of the generated Joule heat. Moreover, the heating of the surface of the insulator is uneven and depends on the diameter of the surface, as well as the local resistance of the pollution layer.
Выделяемая энергия приводит к повышению температуры увлажненного слоя и испарению влаги. Когда скорость испарения на наиболее нагретом участке становится выше скорости поступления влаги, поверхность высыхает, и его сопротивление резко увеличивается. Вследствие этого практически все напряжение оказывается приложенным к этому небольшому наиболее нагретому участку поверхности, в результате чего происходит его перекрытие с образованием частичной дуги.The energy released leads to an increase in the temperature of the moistened layer and evaporation of moisture. When the evaporation rate in the most heated area becomes higher than the rate of moisture, the surface dries and its resistance increases sharply. As a result of this, almost all the stress is applied to this small most heated surface area, as a result of which it overlaps with the formation of a partial arc.
Причем наибольшему нагреву подвергаются поверхности изолятора, прилегающие к стержню и шапке изолятора (для случая равномерно загрязненного изолятора). Этот вывод подтверждается и многочисленными экспериментами, как на моделях, так и на реальных конструкциях. В указанных местах появляются сухие кольцевые зоны с высоким сопротивлением. Рабочее напряжение изолятора теперь приложено к небольшой по ширине (несколько сантиметров) сухой зоне. Появление сухих зон приводит к резкому возрастанию общего сопротивления слоя загрязнения, а, следовательно, и к уменьшению тока утечки. Бывшее до этого относительно равномерным, распределение напряжения по поверхности изолятора резко искажается.Moreover, the surfaces of the insulator adjacent to the core and the cap of the insulator (for the case of a uniformly contaminated insulator) are exposed to the greatest heat. This conclusion is confirmed by numerous experiments, both on models and on real structures. In these places, dry ring zones with high resistance appear. The operating voltage of the insulator is now applied to a small (several centimeters) wide dry zone. The appearance of dry zones leads to a sharp increase in the overall resistance of the pollution layer, and, consequently, to a decrease in the leakage current. Previously relatively uniform, the voltage distribution over the surface of the insulator is sharply distorted.
Величина рабочего напряжения оказывается, как правило, достаточной для перекрытия сухой зоны. На поверхности изолятора появляются так называемые частичные разряды. Возникает неустойчивый режим горения, не препятствующий произвольному удлинению дуги. При некотором значении тока частичная дуга не гаснет, а быстро растягивается и перекрывает весь изоляционный промежуток.The magnitude of the operating voltage is, as a rule, sufficient to overlap the dry zone. So-called partial discharges appear on the surface of the insulator. An unstable combustion regime occurs, which does not interfere with the arbitrary extension of the arc. At a certain current value, the partial arc does not go out, but quickly stretches and covers the entire insulation gap.
Дальнейший ход событий зависит от многих факторов, не всегда поддающихся точному учету. Возникшие частичные разряды могут гореть устойчиво, без удлинения, не вызывая перекрытия изолятора, и подсушив увлажненный слой загрязнения, они исчезают. Но в ряде случаев частичные разряды, удлиняясь, развиваются в мощную дугу, перекрывающую гирлянду изоляторов.The further course of events depends on many factors that are not always amenable to accurate accounting. Partial discharges that have arisen can burn steadily, without elongation, without causing the insulator to overlap, and after drying the moistened layer of pollution, they disappear. But in some cases, partial discharges, lengthening, develop into a powerful arc that overlaps the garland of insulators.
Таким образом, основная задача изучения физического механизма разряда сводится к определению условий, в которых возникшие частичные разряды становятся неустойчивыми и удлиняются, замыкая накоротко изоляторы в гирлянде. Следствием вышеизложенного является реализация аспектов детерминирования увлажнения загрязнений в разработанном техническом решении, а именно: перед очисткой гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции производят разделение существующих на ней загрязнений на нецементирующиеся и цементирующиеся, а также определяют наличие их увлажнения.Thus, the main task of studying the physical mechanism of the discharge is to determine the conditions in which the arising partial discharges become unstable and lengthen, shorting the insulators in the garland. A consequence of the foregoing is the implementation of the aspects of determining the wetting of contaminants in the developed technical solution, namely: before cleaning the hydrophobizable surface of the insulating structure, the existing contaminants are separated into non-cementing and cementing ones, and their moistening is determined.
После этого, при наличии увлажнения существующих загрязнений, производят подсушку гидрофобизируемой поверхности, причем очистку гидрофобизируемой поверхности от существующих загрязнений производят без удаления цементирующихся загрязнений, т.е. удаляют только слабоцементирующиеся загрязнения, что также ускоряет процесс гидрофобизации.After that, if the existing contaminants are moistened, the hydrophobizable surface is dried, and the hydrophobized surface is cleaned of existing contaminants without removing cementing contaminants, i.e. remove only weakly cementing contaminants, which also accelerates the process of hydrophobization.
Далее наносят на гидрофобизируемую поверхность один или несколько слоев гидрофобного покрытия. Следствием вышеуказанного является повышение надежности и увеличение срока службы получаемого вулканизированного гидрофобного покрытия, а также электроизоляционной конструкции в целом.Next, one or more layers of a hydrophobic coating are applied to the hydrophobizable surface. The consequence of the above is to increase reliability and increase the service life of the resulting vulcanized hydrophobic coating, as well as the electrical insulating structure as a whole.
Это способствует обеспечению высоких значений разрядных напряжений при работе электроизоляционной конструкции в условиях загрязнения различной степени (для районов от 2-й до 4-й СЗА) и увлажнения (от 20% до 100% относительной влажности) при рабочих напряжениях класса от 6 кВ до 750 кВ и сроке службы не менее 10 лет при эксплуатации в условиях перепада температур от минус 60°C до плюс 65°C.This helps to ensure high values of discharge voltages during operation of the electrical insulating structure under various pollution conditions (for areas from the 2nd to 4th SZA) and humidification (from 20% to 100% relative humidity) at operating voltages of the class from 6 kV to 750 kV and a service life of at least 10 years when used in a temperature differential of minus 60 ° C to plus 65 ° C.
Также следует остановиться на рассмотрении аспектов чистки и обмыва наружной изоляции электроизоляционных конструкций, являющихся одним из существенных признаков разработанного технического решения.You should also consider the aspects of cleaning and washing the external insulation of electrical insulation structures, which are one of the essential features of the developed technical solution.
Одним из методов, направленным на повышение эксплуатационной надежности электроизоляционных конструкций, является периодическое проведение профилактических мероприятий, проводимых на изоляции действующих энергообъектов, связанных либо с полным или частичным удалением загрязнений с ее поверхности, либо с нанесением на нее различных защитных покрытий.One of the methods aimed at increasing the operational reliability of electrical insulating structures is the periodic implementation of preventive measures carried out on the isolation of existing energy facilities related either to the complete or partial removal of contaminants from its surface, or to the application of various protective coatings on it.
Это направление наиболее рационально при тяжелых условиях эксплуатации вместо значительного усиления изоляции, требующего увеличения ее габаритов и стоимости. Широкий выбор имеющихся в настоящее время профилактических методов и средств позволяет гибко реагировать на изменение условий эксплуатации.This direction is most rational under severe operating conditions instead of significantly strengthening insulation, requiring an increase in its size and cost. A wide selection of currently available preventive methods and tools allows you to flexibly respond to changing operating conditions.
Чистка изоляции (полное или частичное удаление загрязнений) может производиться вручную, сжатым воздухом и обмывом водой. Самым распространенным методом очистки до настоящего времени остается ручная протирка изоляции ветошью, тряпками и т.п. Для облегчения удаления загрязнений (в зависимости от его типа) ветошь или тряпки смачиваются 10% раствором соляной кислоты, растворителями типа бензин или керосина, водой с присадкой моющих средств и паст, изопропиловым спиртом, четыреххлористым углеродом и др.Insulation cleaning (complete or partial removal of contaminants) can be done manually, using compressed air and washing with water. The most common cleaning method to date is manual wiping of insulation with rags, rags, etc. To facilitate the removal of contaminants (depending on its type), rags or rags are moistened with 10% hydrochloric acid, solvents such as gasoline or kerosene, water with additives of detergents and pastes, isopropyl alcohol, carbon tetrachloride, etc.
При сильной цементации слоя загрязнения для очистки иногда дополнительно приходится применять металлические щетки, стальную стружку либо растворы и пасты, содержащие агрессивные компоненты. Однако применение таких средств приводит к постепенному разрушению глазури и выходу изоляторов из строя. Иногда очистка изоляторов от сильноцементирующихся загрязнений оказывается столь сложной, что в эксплуатации их предпочитают не чистить, а периодически заменять на новые. Кроме того, ручная чистка требует отключения напряжения на время проведения работ и значительных трудозатрат.With strong cementation of the contamination layer, sometimes it is additionally necessary to use metal brushes, steel chips, or mortars and pastes containing aggressive components for cleaning. However, the use of such funds leads to the gradual destruction of the glaze and the failure of insulators. Sometimes cleaning insulators from highly cemented contaminants is so difficult that they prefer not to clean them in operation, but to periodically replace them with new ones. In addition, manual cleaning requires disconnecting the voltage for the duration of the work and significant labor costs.
Весьма эффективным средством показала себя очистка изоляции сжатым воздухом с применением абразивных материалов, например, очистка сжатым воздухом с добавлением молотого доломита и карбоната кальция. В то же время при полном снятии цементирующихся загрязнений абразивом частично или полностью повреждается глазурь, что является существенным недостатком этого метода.Cleaning the insulation with compressed air using abrasive materials proved to be a very effective tool, for example, cleaning with compressed air with the addition of ground dolomite and calcium carbonate. At the same time, with the complete removal of cementing contaminants with an abrasive, the glaze is partially or completely damaged, which is a significant drawback of this method.
Метод обмыва водой является эффективным способом очистки изоляции от загрязнений, имеющих слабую адгезию с поверхностью изолятора или растворимых в воде. По сравнению с ручной очисткой он обладает большей производительностью и позволяет в ряде случаев проводить работы на неотключенном оборудовании. При обмывке изоляторов могут быть использованы струи воды с различной структурой: сплошной, прерывистой или распыленной.The method of washing with water is an effective way to clean the insulation from contaminants that have poor adhesion to the surface of the insulator or are soluble in water. Compared to manual cleaning, it has greater productivity and allows in some cases to carry out work on non-shutdown equipment. When washing insulators, water jets with various structures can be used: continuous, intermittent, or sprayed.
Непрерывная струя имеет большую кинетическую энергию и позволяет ускорить процесс очистки, а при наличии распыления повышаются диэлектрические свойства струи, однако при этом процесс обмывки затрудняется. Для обмыва изоляции водой могут использоваться струи как высокого (1,5-2,5 МПа и даже 7 МПа), так и низкого (0,5-1 МПа) давления. Обмыв струями высокого давления требует меньшего расхода воды, но предъявляет более серьезные требования к обмывочному оборудованию.A continuous jet has a high kinetic energy and allows you to speed up the cleaning process, and in the presence of spraying, the dielectric properties of the jet increase, but the washing process is more difficult. For washing the insulation with water, jets of both high (1.5-2.5 MPa and even 7 MPa) and low (0.5-1 MPa) pressure can be used. Washing with high pressure jets requires less water consumption, but presents more serious requirements for washing equipment.
Наиболее часто метод обмыва применяют для удаления с наружной изоляции солевых загрязнений вблизи морских побережий и на солончаковых почвах, а также для удаления с изоляторов пыли, копоти, сажи, вблизи промышленных предприятий, в том числе химических.Most often, the washing method is used to remove salt contaminants from the outer insulation near sea coasts and on solonchak soils, as well as to remove dust, soot, soot from insulators, near industrial enterprises, including chemical ones.
Однако его широкому внедрению препятствует опасность перекрытия изоляторов. При обмыве под напряжением струйки воды могут шунтировать воздушные промежутки между ребрами, что приводило к перекрытию обмываемых объектов. При проведении обмыва под напряжением должны быть обеспечены условия, исключающие перекрытие по струе воды и поражение оператора током.However, its widespread introduction is hindered by the danger of overlapping insulators. When washing under voltage, trickles of water can bypass air gaps between the ribs, which led to the overlap of the washed objects. When washing under voltage, conditions must be ensured that exclude overlapping along the stream of water and electric shock to the operator.
Кроме того, недостатками метода обмыва водой являются невозможность его применения для снятия сильноцементирующихся загрязнений, использование специального оборудования, значительный расход воды, а в холодное время года -необходимость либо подогревать воду, либо добавлять к ней непроводящий антифриз.In addition, the disadvantages of the method of water washing are the inability to use it to remove highly cemented contaminants, the use of special equipment, significant water consumption, and in the cold season, the need to either heat the water or add non-conductive antifreeze to it.
В настоящее время для снятия загрязнений (в том числе цементирующихся) разработана технология механизированной чистки-мойки подстанционной изоляции на основе аэрозольного газодинамического метода очистки. Ее сущность заключается в направлении струи моющего раствора (содержащего абразивные частицы) под давлением на очищаемую поверхность. Это позволяет сочетать достоинства обмыва изоляторов и механического воздействия абразивных частиц на слой загрязнения. Однако при этом методе также возможно повреждение ранее нанесенного гидрофобного покрытия вследствие воздействия абразивных частицы.To remove pollution (including cementing ones), a technology has been developed for mechanized cleaning and washing of substation insulation based on aerosol gas-dynamic cleaning method. Its essence lies in the direction of the jet of the washing solution (containing abrasive particles) under pressure on the surface to be cleaned. This allows you to combine the advantages of washing insulators and the mechanical effect of abrasive particles on the pollution layer. However, with this method, it is also possible damage to the previously applied hydrophobic coating due to exposure to abrasive particles.
Поэтому предлагаемый способ, согласно которому перед очисткой гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции производят разделение существующих на ней загрязнений на нецементирующиеся и цементирующиеся, а также определяют наличие их увлажнения, после чего, при наличии увлажнения существующих загрязнений, производят подсушку гидрофобизируемой поверхности, при этом очистку гидрофобизируемой поверхности производят только от нецементирующихся загрязнений, является эффективным и не способствует повреждению ранее нанесенного ГП.Therefore, the proposed method, according to which before cleaning the hydrophobizable surface of the insulating structure, the existing contaminants are separated into non-cementing and cementing contaminants, and their moistening is determined, after which, if the existing contaminants are moistened, the hydrophobized surface is dried, and the hydrophobized surface is cleaned. only against cementless contaminants, it is effective and does not contribute to damage previously esp. GP.
Согласно предлагаемому техническому решению, улучшенные условия очистки и «самоочистки» позволяют при проведении профилактических мероприятий исключить работы по снятию «старого» слоя покрытия перед нанесением «нового» и обеспечивают эффективную эксплуатацию ГП без проведения дополнительных профилактических мероприятий по его очистке и удалению.According to the proposed technical solution, the improved cleaning and “self-cleaning” conditions allow during preventive measures to eliminate the work of removing the “old” coating layer before applying the “new” one and ensure the efficient operation of the GP without additional preventive measures for cleaning and removing it.
Согласно разработанному техническому решению, весовое соотношение между КОК и растворителем выбирают в зависимости от температуры окружающей среды. При этом искомое весовое соотношение на 100,0 мас.ч. каучука составляет (0,85-1,0) мас.ч. при температуре окружающей среды до 25°C и (1,05-1,4) мас.ч. при температуре окружающей среды свыше 25°C. В то же время нанесение гидрофобного покрытия производят при температуре окружающего воздуха не ниже минус 10°C и отсутствии атмосферных осадков, а также росы.According to the developed technical solution, the weight ratio between the COC and the solvent is chosen depending on the ambient temperature. In this case, the desired weight ratio is 100.0 parts by weight. rubber is (0.85-1.0) parts by weight at ambient temperature up to 25 ° C and (1.05-1.4) parts by weight at ambient temperature over 25 ° C. At the same time, the hydrophobic coating is applied at an ambient temperature of at least minus 10 ° C and in the absence of precipitation, as well as dew.
Было установлено, что с увеличением температуры ускоряются процессы полимеризации: снижается время жизнеспособности композиции на основе КОК и повышается ее вязкость. Экспериментально полученные зависимости времени жизнеспособности гидрофобизирующей композиции на основе КОК от степени ее разбавления растворителем при различных температурах показали, что степень разбавления (количество добавляемого растворителя) определяется технологическими характеристиками распыляющего устройства (максимально допустимой вязкостью) и средним рабочим временем распыления одной приготовленной порции гидрофобизирующей композиции.It was found that with increasing temperature the polymerization processes are accelerated: the pot life of the KOK-based composition decreases and its viscosity increases. The experimentally obtained dependences of the viability time of a hydrophobizing composition based on COCs on the degree of its dilution with a solvent at various temperatures showed that the degree of dilution (amount of added solvent) is determined by the technological characteristics of the spray device (maximum permissible viscosity) and the average working time of spraying one prepared portion of the hydrophobizing composition.
Для распыления можно использовать стандартные пневматические распылители. По принципу подачи композиции к соплу их можно разделить на две группы: 1) с естественной подачей, в которых она из емкости (бачка), расположенного выше, поступает самотеком; 2) с принудительной подачей, где в емкости создается избыточное давление.For spraying, you can use standard pneumatic sprayers. According to the principle of supplying the composition to the nozzle, they can be divided into two groups: 1) with a natural supply, in which it flows by gravity from the tank (tank) located above; 2) with forced supply, where excess pressure is created in the tank.
Хотя распылители второй группы имеют более сложное техническое устройство, они обладают такими преимуществами, как большая производительность и возможность распыления более вязких смесей. При значительных перерывах в работе или по ее окончании на стенках каналов распылителя, по которым осуществлялось движение композиции, возможно ее отверждение. Поэтому длина пути от емкости до сопла должна быть как можно короче, а техническое устройство должно допускать механическую чистку всех каналов, на стенках которых возможно появление полимерной пленки.Although the sprayers of the second group have a more complex technical device, they have such advantages as greater productivity and the possibility of spraying more viscous mixtures. With significant interruptions in the work or at the end of it on the walls of the channels of the nebulizer, along which the composition was moving, it is possible to cure. Therefore, the path length from the container to the nozzle should be as short as possible, and the technical device must allow mechanical cleaning of all channels on the walls of which the appearance of a polymer film is possible.
Кроме того, при перерывах в работе более 20 мин или по ее окончании рекомендуется промывка с помощью растворителя. Так как длительный контакт с органическим растворителем, а именно «Сольвентом нефтяным», вызывает набухание и уменьшение прочности целого ряда полимерных материалов, то элементы распылителей, изготовленные из таких материалов, должны быть заменены.In addition, during breaks of more than 20 minutes or at the end of it, washing with a solvent is recommended. Since prolonged contact with an organic solvent, namely, “Oil Solvent”, causes swelling and a decrease in the strength of a number of polymeric materials, atomizer elements made from such materials must be replaced.
Перечисленным требованиям вполне удовлетворяют пневматические распылители типа СО-19Б оснащенные металлическими емкостями с объемом 0,9 дм3 (вместо пластмассовых с объемом 0,6 дм3). Проведенные испытания и практический опыт показали, что для обеспечения эффективной работы источник сжатого воздуха должен обеспечивать его подачу в количестве (15-20) м3/ч на каждый работающий распылитель при давлении (0,15-0,25) МПа.The listed requirements are fully met by pneumatic sprayers of type СО-19Б equipped with metal containers with a volume of 0.9 dm 3 (instead of plastic ones with a volume of 0.6 dm 3 ). Tests and practical experience have shown that, to ensure efficient operation, the source of compressed air must ensure its supply in the amount of (15-20) m 3 / h for each working atomizer at a pressure of (0.15-0.25) MPa.
Для выполнения работ в полевых условиях целесообразно использовать компрессоры типа СО-195 с электрическим приводом, позволяющим работать при подключении к сети с напряжением 220 В или 380 В, и допускающие одновременную работу 3-х распылителей. В том случае, если использование компрессоров невозможно (например, для гидрофобизации конструкций, расположенных на большой высоте), в качестве источника допускается использовать баллоны со сжатым воздухом или азотом.To carry out work in the field, it is advisable to use compressors of the SO-195 type with an electric drive that allows you to work when connected to a network with a voltage of 220 V or 380 V, and allowing the simultaneous operation of 3 sprayers. In the event that the use of compressors is not possible (for example, for hydrophobization of structures located at high altitudes), it is allowed to use cylinders with compressed air or nitrogen as a source.
Опыт, полученный при работах по гидрофобизации наружной изоляции действующих подстанций показал, что среднее рабочее время распыления одной приготовленной порции гидрофобизирующей композиции (~0,8 дм3) составляет до 40 мин. Следовательно, при температуре окружающей среды от +28°C и выше необходимо либо уменьшать количество приготавливаемой композиции либо увеличивать долю растворителя в ее составе (см. фиг.2).The experience gained during the work on hydrophobization of the external insulation of existing substations showed that the average working time for spraying one prepared portion of the hydrophobizing composition (~ 0.8 dm 3 ) is up to 40 minutes. Therefore, at an ambient temperature of + 28 ° C and above, it is necessary either to reduce the amount of the prepared composition or to increase the proportion of solvent in its composition (see figure 2).
Для снижения потерь (в том числе от ветра) распыление рекомендуется производить на расстоянии не менее (10-15) см от покрываемой поверхности. Для обеспечения равномерности нанесения (устранения возникновения наплывов и отекания неуспевающей затвердеть композиции) скорость перемещения сопла вдоль поверхности при работе должна быть не менее (0,15-0,2) м/с.To reduce losses (including from the wind), spraying is recommended at a distance of at least (10-15) cm from the surface to be coated. To ensure uniformity of application (eliminating the occurrence of sagging and swelling of the composition that does not have time to harden), the speed of the nozzle along the surface during operation should be at least (0.15-0.2) m / s.
Корректировка технологических параметров механизированного нанесения гидрофобизирующей композиции в зависимости от характеристик применяемого оборудования и условий окружающей среды позволила расширить возможности по гидрофобизации на действующих энергообъектах, выбирать более рациональные режимы работы и уменьшить потери расходных материалов.Correction of the technological parameters of the mechanized deposition of a hydrophobizing composition depending on the characteristics of the equipment used and environmental conditions made it possible to expand the hydrophobization capabilities at existing power facilities, choose more rational operating modes and reduce the loss of consumables.
Особо следует остановиться на обосновании оптимизации состава гидрофобной композиции. Известно, что одноупаковочные композиции, состоят, как правило, из полимера с силанольными группами и взятого в избытке по отношению к силанольным группам метилтриацетоксисилана, который хорошо растворим в полимере. Эта заранее приготовленная в отсутствие воды смесь достаточно стабильна в сухой среде, а процесс структурирования ее происходит только под влиянием влаги воздуха. То есть одноупаковочные гидрофобные композиции могут быть использованы только на воздухе для получения относительно тонкослойных покрытий. К недостаткам таких композиций относится невозможность применения их в замкнутом объеме, в системах с ограниченным доступом воздуха, для получения толстостенных изделий, а также выделение при отверждении карбоновой кислоты.Particular attention should be paid to the rationale for optimizing the composition of the hydrophobic composition. It is known that one-pack compositions, as a rule, consist of a polymer with silanol groups and taken in excess with respect to the silanol groups of methyltriacetoxysilane, which is highly soluble in the polymer. This mixture prepared in advance in the absence of water is quite stable in a dry environment, and its structuring process occurs only under the influence of air moisture. That is, single-pack hydrophobic compositions can only be used in air to produce relatively thin coatings. The disadvantages of such compositions include the impossibility of using them in a confined space, in systems with limited air access, to obtain thick-walled products, as well as the release of a carboxylic acid during curing.
В процессе отверждения композиций образуется пленка сшитого полимера, затрудняющая диффузию влаги воздуха в полимерную массу, что отражается на характеристиках отвержденного материала. Разбавление одноупаковочных композиций растворителями позволяет регулировать вязкость смеси, замедлить полимеризацию в ее объеме и получать на поверхности изоляторов методом распыления однородные покрытия нужной толщины.In the process of curing the compositions, a cross-linked polymer film is formed, which impedes the diffusion of air moisture into the polymer mass, which affects the characteristics of the cured material. Dilution of single-packaging compositions with solvents makes it possible to control the viscosity of the mixture, slow down the polymerization in its volume and obtain uniform coatings of the required thickness on the surface of the insulators by spraying.
Так как гидрофобизация наружной изоляции в большинстве случаев осуществляется на действующих энергообъектах, то есть в полевых условиях, процесс приготовления гидрофобной композиции должен быть максимально простым, и в тоже время обеспечивать с достаточной точностью соотношение компонентов (т.е. оптимальность состава).Since the hydrophobization of the outer insulation in most cases is carried out at existing energy facilities, that is, in the field, the process of preparing a hydrophobic composition should be as simple as possible, and at the same time ensure the ratio of the components with sufficient accuracy (i.e., the optimal composition).
Проведенные исследования показали, что при введении в состав композиции какого-либо компонента (вещества) для улучшения одной из характеристик получаемого полимерного покрытия, могут ухудшиться показатели другой его характеристики. В связи с этим оптимизация состава композиции представляет собой комплексную задачу, сложность которой напрямую зависит от числа компонентов, входящих в состав покрытия. Она заключается в определении параметра оптимизации и воздействующих на него факторов, выборе модели и плана эксперимента (лабораторных испытаний), проведения испытаний, анализа полученных результатов и принятия решения.Studies have shown that when a component (substance) is introduced into the composition to improve one of the characteristics of the resulting polymer coating, the performance of another of its characteristics may deteriorate. In this regard, the optimization of the composition is a complex task, the complexity of which directly depends on the number of components that make up the coating. It consists in determining the optimization parameter and the factors affecting it, choosing the model and the experimental design (laboratory tests), conducting tests, analyzing the results and making decisions.
Главным из свойств полимерного покрытия, предназначенного для восстановления или усиления влагоразрядных характеристик наружной изоляции является, его гидрофобность. Гидрофобные свойства непосредственно характеризуются величиной угла смачивания поверхности α. Однако единичное измерение α характеризует гидрофобность на малом участке поверхности, поэтому определение усредненной гидрофобности всего объекта довольно трудоемкая задача. Вместе с тем, как показали исследования, гидрофобность непосредственно связана с изменением при увлажнении поверхности покрытия ряда его физических (электроизоляционных) характеристик.The main of the properties of the polymer coating, designed to restore or enhance the moisture-discharge characteristics of the external insulation, is its hydrophobicity. Hydrophobic properties are directly characterized by the surface wetting angle α. However, a single measurement of α characterizes hydrophobicity on a small surface area; therefore, determining the average hydrophobicity of an entire object is a rather laborious task. At the same time, studies have shown that hydrophobicity is directly associated with a change in the wetting surface of the coating of a number of its physical (electrical insulating) characteristics.
При увлажнении реальных изоляционных конструкций (изоляторов) с покрытием в зависимости от гидрофобности последнего (а в эксплуатации еще и от загрязненности) уменьшается поверхностное сопротивление ρs и возрастает ток утечки Iут. Кроме того, известно, что для выявления дефектов в изоляции (диэлектрических материалах) в ряде случаев используется измерение тангенс угла диэлектрических потерь tgδ.When wetting real insulating structures (insulators) with a coating, depending on the hydrophobicity of the latter (and in operation also on pollution), the surface resistance ρ s decreases and the leakage current I ut increases. In addition, it is known that, in some cases, to measure defects in insulation (dielectric materials), the dielectric loss tangent tanδ is used.
Силоксановые покрытия холодного отверждения можно условно представить в виде слоя полимерного материала, внутри которого имеется множество воздушных включений, образовавшихся вследствие испарения растворителя. Объем этих включений во много раз меньше объема полимерного материала. При его увлажнении часть включений вблизи поверхности заполняется водой.Cold-cured siloxane coatings can be conventionally represented as a layer of polymer material, inside which there are many air inclusions formed due to evaporation of the solvent. The volume of these inclusions is many times less than the volume of the polymer material. When it is moistened, part of the inclusions near the surface is filled with water.
Так как оптимизируемым объектом является гидрофобное кремнийорганическое покрытие холодного отверждения, то основными факторами, влияющими на процесс его образования и определяющими его свойства, являются компоненты, входящие в состав композиции, и их количество. Выбор искомых компонентов был обусловлен как их достоинствами, так и их недостатками с точки зрения как электроизоляционных свойств, так и технологичности получаемой композиции (см. таблицу 1).Since the optimized object is a hydrophobic organosilicon coating of cold curing, the main factors that influence its formation and determine its properties are the components that make up the composition and their amount. The choice of the required components was due to both their advantages and their shortcomings in terms of both electrical insulating properties and the manufacturability of the resulting composition (see table 1).
Из вышеизложенной таблицы следует, что из перечисленных компонентов для дальнейшего рассмотрения в качестве оптимизирующих факторов целесообразно исследовать следующие:From the above table it follows that from the listed components for further consideration as optimizing factors it is advisable to investigate the following:
1. Гидрат окиси алюминия (основное предназначение - увеличение дугостойкости).1. Alumina hydrate (the main purpose is to increase the arc resistance).
2. Оксид железа (II) (увеличение дугостойкости и короноустойчивости).2. Iron oxide (II) (increase in arc resistance and corona resistance).
3. Низкомолекулярная кремнийорганическая жидкость 119-215 (увеличение скорости восстановления гидрофобности после воздействия короны, уменьшение водопоглощения).3. Low molecular weight organosilicon liquid 119-215 (increase in the rate of restoration of hydrophobicity after exposure to the corona, decrease in water absorption).
4. Сажа ацетиленовая (окрашивание покрытия, повышение короноустойчивости).4. Acetylene carbon black (coating staining, increasing corona resistance).
Основное предназначение гидрата окиси алюминия и оксида железа (II) в составе композиции одинаково.The main purpose of the hydrate of aluminum oxide and iron oxide (II) in the composition is the same.
На свойства покрытия (в первую очередь диэлектрические), несомненно, влияют условия окружающей среды во время нанесения покрытия (температура и относительная влажность), вязкость композиции и ее количество, наносимое на единицу площади (определяющее толщину покрытия).The properties of the coating (primarily dielectric), of course, are influenced by the environmental conditions during coating (temperature and relative humidity), the viscosity of the composition and its amount applied per unit area (determining the thickness of the coating).
В соответствии с принятым решением на металлические образцы (по 5 круглых образцов диаметром 100 мм для измерения диэлектрических характеристик и водопоглощения, и по 5 прямоугольных образцов 70 мм×35 мм для определения дугостойкости) методом распыления были нанесены следующие гидрофобизирующие композиции (тут КОК сокращенно обозначен кремнийорганический компаунд, цифры (100) - его % содержание в КОК):In accordance with the decision made, the following water-repellent compositions were applied to metal samples (5 round samples with a diameter of 100 mm for measuring dielectric characteristics and water absorption, and 5 rectangular samples of 70 mm × 35 mm for determining arc resistance) (here, KOK is abbreviated as organosilicon compound, numbers (100) - its% content in COC):
состав №1: КОК (100)+FeO(26)+K(1)+С(0);composition No. 1: COC (100) + FeO (26) + K (1) + C (0);
состав №2: КОК (100)+Alr(5)+К(1,25)+С(1);composition No. 2: COC (100) + Al r (5) + K (1.25) + C (1);
состав №3: КОК (100)+FeO(14)+K(1)+С(4);composition No. 3: COC (100) + FeO (14) + K (1) + C (4);
состав №4: КОК (100)+Alr(3)+К(1,5)+С(2,5);composition No. 4: COC (100) + Al r (3) + K (1.5) + C (2.5);
состав №5: КОК (100)+FeO(26)+К(3,5)+С(3);composition No. 5: COC (100) + FeO (26) + K (3.5) + C (3);
состав №6: КОК (100)+Alr(7)+К(5)+С(4);composition No. 6: COC (100) + Al r (7) + K (5) + C (4);
состав №7: КОК (100)+FeO(14)+К(3,0)+С(1);composition No. 7: COC (100) + FeO (14) + K (3.0) + C (1);
состав №8: КОК (100)+Alr(20)+К(5)+С(5);composition No. 8: COC (100) + Al r (20) + K (5) + C (5);
состав №9: КОК (100)+Alr(11)+К(2,0)+С(0,5);composition No. 9: COC (100) + Al r (11) + K (2.0) + C (0.5);
состав №10: КОК (100)+Alr(10)+К(2,5)+С(3,5);composition No. 10: COC (100) + Al r (10) + K (2.5) + C (3.5);
состав №11: КОК (100)+Alr(18)+К(4)+С(5);composition No. 11: COC (100) + Al r (18) + K (4) + C (5);
состав №12 (контрольный): КОК (100)+С(1).composition No. 12 (control): COC (100) + C (1).
После определения толщины полученных покрытий на круглых образцах была проведена отбраковка: если средняя толщина была менее 150 мкм или значения доверительного интервала были более 10% средней величины, то образец исключался из испытаний. Усредненные характеристики ГП составов №1-№8 приведены в таблице 2.After determining the thickness of the obtained coatings on round samples, rejection was carried out: if the average thickness was less than 150 μm or the confidence interval was more than 10% of the average value, then the sample was excluded from the tests. The average characteristics of the GP compositions No. 1-No. 8 are shown in table 2.
ние Δtgδincrement
Δtgδ
кость t, carc
bone t, c
В ходе испытаний для каждого образца производились: внешний осмотр и определение диэлектрических характеристик (ρν, tg δ, ε) с периодичностью 1 раз в сутки в начальный период испытаний (до 4 суток) и 1 раз в 2-3 суток в последующий период. По результатам визуальных наблюдений за состоянием поверхности образцов было отмечено следующее:During the tests for each sample, the following was performed: external examination and determination of dielectric characteristics (ρ ν , tanδ, ε) with a frequency of 1 time per day in the initial test period (up to 4 days) and 1 time in 2-3 days in the subsequent period. Based on the results of visual observations of the surface state of the samples, the following was noted:
1) через 2-е суток от начала испытаний - появление видимых изменений поверхности покрытия в области воздействия коронного разряда;1) after 2 days from the start of the test - the appearance of visible changes in the surface of the coating in the area of corona discharge;
2) через 8 суток - появление потемнения поверхности (около 50% площади) на расстоянии до 4 мм от края высоковольтных электродов и появление следов воздействия коронного разряда (слабого радужного оттенка при наблюдениях под острым углом) на расстоянии до 7 мм от края электродов;2) after 8 days - the appearance of a darkening of the surface (about 50% of the area) at a distance of up to 4 mm from the edge of high-voltage electrodes and the appearance of traces of corona discharge (weak iridescent color when observed at an acute angle) at a distance of up to 7 mm from the edge of the electrodes;
3) за период через 11-17 суток - усиление потемнения поверхности (100% площади) на расстоянии до 5 мм от края высоковольтных электродов и распространение следов воздействия (слабого радужного оттенка) на расстояние до 8 мм от края электродов;3) for a period of 11-17 days - increased darkening of the surface (100% of the area) at a distance of up to 5 mm from the edge of high-voltage electrodes and the spread of traces of exposure (weak iridescent shade) to a distance of 8 mm from the edge of the electrodes;
4) через 29 суток - усиление потемнения поверхности и расширение границ этой области на расстояние до 6 мм от края электродов;4) after 29 days - increased darkening of the surface and the expansion of the boundaries of this region to a distance of 6 mm from the edge of the electrodes;
5) за весь последующий период от 31 до 60 суток (окончание испытаний) - размеры областей с видимым изменением состояния поверхности почти не изменялись: область потемневшей поверхности имела форму кольца с диаметрами 26 мм и 12 мм, а следы от воздействия коронного разряда отмечались на расстоянии до 9 мм от края электродов.5) for the entire subsequent period from 31 to 60 days (the end of the test) - the dimensions of the areas with a visible change in the state of the surface remained almost unchanged: the area of the darkened surface had the shape of a ring with diameters of 26 mm and 12 mm, and traces from the effect of corona discharge were noted at a distance up to 9 mm from the edge of the electrodes.
На протяжении всего периода испытаний ρν, tgδ и ε испытуемых образцов изменялись незначительно. Все полученные значения находились в пределах возможных отклонений из-за неравномерности толщины образцов и колебаний температуры окружающей среды во время измерений. Изменения состояния поверхности в области воздействия коронного разряда свидетельствуют о процессах деструкции полимерного материала.Throughout the entire test period, ρ ν , tanδ, and ε of the test samples changed slightly. All obtained values were within the range of possible deviations due to the non-uniformity of the thickness of the samples and fluctuations in the ambient temperature during measurements. Changes in the surface state in the area of the corona discharge testify to the processes of destruction of the polymer material.
Было установлено, что через 10 и более суток после начала испытаний эти процессы начинают стабилизироваться, а скорость разрушения покрытий с содержанием сажи 3,5-5% (составы №10 и №11) меньше, чем у покрытий, содержащих 0,5% и 1% (составы №9 и №12).It was found that 10 or more days after the start of testing, these processes begin to stabilize, and the rate of destruction of coatings with a carbon black content of 3.5-5% (compositions No. 10 and No. 11) is lower than that of coatings containing 0.5% and 1% (compositions No. 9 and No. 12).
Исходя из полученных результатов, можно сделать следующие выводы:Based on the results obtained, we can draw the following conclusions:
1) образцы кремнийорганических композиций с увеличенным до 3,5-5% содержанием сажи (составы №10 и №11) обладают большей устойчивостью к воздействию коронного разряда большой продолжительности; при этом оптимальное содержание сажи составляет 0,5-2,5%;1) samples of organosilicon compositions with soot content increased to 3.5-5% (compositions No. 10 and No. 11) are more resistant to the effects of a corona discharge of long duration; the optimal carbon black content is 0.5-2.5%;
2) увеличение содержания сажи не снизило водоотталкивающих свойств, определяемых по увеличению массы после увлажнения в дистиллированной воде;2) the increase in soot content did not reduce the water-repellent properties, determined by the increase in mass after wetting in distilled water;
3) образцы, содержащие 1,25-2,5% низкомолекулярной кремнийорганической жидкости 119-215, по своим гидрофобным свойствам (влагопоглощению) лишь незначительно уступают образцам, содержащим 3,5-4% низкомолекулярной кремнийорганической жидкости 119-215.3) samples containing 1.25-2.5% of low molecular weight organosilicon liquid 119-215 in their hydrophobic properties (moisture absorption) are only slightly inferior to samples containing 3.5-4% low molecular weight organosilicon liquid 119-215.
4) В целях повышения трекингоэрозионной стойкости покрытия в качестве антипирина в его состав вводят и гидрат окиси алюминия Alr. Он обладает большей растворимостью в "Сольвенте нефтяном", чем диоксид титана, что значительно облегчает приготовление гидрофобизирующей композиции в "полевых условиях" (непосредственно на территории объекта гидрофобизации).4) In order to increase the tracking erosion resistance of the coating, alumina hydrate Al r . It has a greater solubility in Solvent Neft than titanium dioxide, which greatly facilitates the preparation of a hydrophobizing composition under “field conditions” (directly on the territory of the hydrophobization facility).
Наличие химически связанной воды дает возможность части молекул гидрата окиси алюминия принимать участие в реакциях полимеризации однокомпонентных кремнийорганических компаундов холодного отверждения. В результате увеличивается скорость полимеризации, и некоторая часть атомов алюминия включается в структуру полимерных цепей, что увеличивает их стойкость к термической деструкции.The presence of chemically bound water makes it possible for some of the alumina hydrate molecules to take part in the polymerization reactions of one-component cold-hardened organosilicon compounds. As a result, the polymerization rate increases, and some of the aluminum atoms are included in the structure of the polymer chains, which increases their resistance to thermal degradation.
Увеличение количества гидрата окиси алюминия повышает щелочностойкость покрытия. Но при этом снижается удельное объемное сопротивление и увеличивается тангенс угла диэлектрических потерь, измеренные на образце после 24 часов увлажнения в дистиллированной воде.An increase in the amount of alumina hydrate increases the alkalinity of the coating. But at the same time, the specific volume resistance decreases and the dielectric loss tangent increases, measured on the sample after 24 hours of moistening in distilled water.
5) Увеличение доли низкомолекулярной кремнийорганической жидкости 119-215 (более 2,5%, т.е. до 3-5% и более от массы КОК), как показали проведенные эксперименты, замедляет процессы полимеризации. В результате этого поверхность покрытия может длительное время оставаться липкой и частицы загрязненных частиц, выпавшие за это время, насыщают поверхностный слой, ухудшая его диэлектрические характеристики.5) An increase in the proportion of low molecular weight organosilicon liquid 119-215 (more than 2.5%, i.e. up to 3-5% or more by weight of COC), as shown by the experiments, slows down the polymerization processes. As a result, the coating surface may remain sticky for a long time, and particles of contaminated particles that have fallen during this time saturate the surface layer, impairing its dielectric characteristics.
Кремнийорганический компаунд обеспечивает образование механически прочного покрытия, а низкомолекулярная кремнийорганическая жидкость 119-215 заполняет свободные пространства, образующиеся при затвердевании, препятствуя проникновению молекул воды и ионов солей результате их диффузии из окружающей среды. Это уменьшает влагопроницаемость и влагопоглощения покрытия, увеличивает его устойчивость к поверхностным токам утечки и частичных разрядов.The organosilicon compound provides the formation of a mechanically strong coating, and the low molecular weight organosilicon liquid 119-215 fills the free spaces formed during solidification, preventing the penetration of water molecules and salt ions as a result of their diffusion from the environment. This reduces the moisture permeability and moisture absorption of the coating, increases its resistance to surface leakage currents and partial discharges.
Поскольку по результатам внешнего осмотра на образцах не обнаружено геометрического «роста» области воздействия коронного разряда, можно сделать следующие предположения:Since, according to the results of the external examination, no geometric “growth” of the corona discharge action area was detected on the samples, the following assumptions can be made:
- все испытанные покрытия (составов №9-№12) обладают короноустойчивостью, достаточной для их успешного применения в течение не менее 5 лет на изоляции действующих высоковольтных линий и подстанций;- all tested coatings (compositions No. 9-No. 12) have corona resistance sufficient for their successful use for at least 5 years on the insulation of existing high-voltage lines and substations;
- временная потеря гидрофобности на отдельных участках поверхности вследствие воздействия короны не вызовет существенного снижения влагоразрядных характеристик гидрофобизированного изолятора в целом.- a temporary loss of hydrophobicity in certain parts of the surface due to the influence of the corona will not cause a significant decrease in the moisture discharge characteristics of the hydrophobized insulator as a whole.
Эффективность данного технического решения подтверждается результатами сравнительных испытаний на образцах и на реальных изоляторах. Образцы испытывались в камере тумана в условиях непрерывного протекания поверхностных токов утечки, характерных для эксплуатации (4 мА-5 мА), а изоляторы - в камере соленого тумана при воздействии рабочего напряжения и поверхностных частичных разрядов.The effectiveness of this technical solution is confirmed by the results of comparative tests on samples and on real insulators. Samples were tested in a fog chamber under continuous flow of surface leakage currents typical of operation (4 mA-5 mA), and insulators were tested in a salt fog chamber under the influence of operating voltage and surface partial discharges.
Как следует из результатов испытаний образцов и изоляторов, покрытие "КОК+низкомолекулярная кремнийорганическая жидкость" имеет заметно лучшие эксплуатационные характеристики, чем известное покрытие. Оптимальное весовое соотношение между КОК и низкомолекулярной кремнийорганической жидкостью составляет 1:(0,0125-0,025).As follows from the test results of samples and insulators, the coating "COC + low molecular weight organosilicon liquid" has noticeably better performance characteristics than the known coating. The optimal weight ratio between COC and low molecular weight organosilicon liquid is 1: (0.0125-0.025).
Предлагаемый состав может наноситься на поверхность изоляции распылением (механизированный способ), погружением обработанного изделия в состав или щеткой. Для оказания необходимой вязкости состава при нанесении механизированным способом с помощью устройства типа краскопульта предлагается использовать растворитель "Сольвент нефтяной". После нанесения на поверхность растворитель испаряется, не оказывая влияния на электрические характеристики покрытия.The proposed composition can be applied to the insulation surface by spraying (mechanized method), immersion of the treated product in the composition or brush. To provide the necessary viscosity of the composition when applied mechanized using a device such as a spray gun, it is proposed to use the solvent "Solvent oil". After application to the surface, the solvent evaporates without affecting the electrical characteristics of the coating.
Оптимальное весовое соотношение между компаундом и гидратом окиси алюминия, обеспечивающее максимальное увеличение щелочестойкости, при сохранении диэлектрических характеристик покрытия соответствующим нормам, принятых для кремнийорганических резин (ТУ У 3.72-00216473-028-2001), составляет 1:(0,05-0,15) от массы компаунда.The optimal weight ratio between the compound and hydrate of aluminum oxide, providing the maximum increase in alkali resistance, while maintaining the dielectric characteristics of the coating according to the standards adopted for organosilicon rubbers (TU U 3.72-00216473-028-2001), is 1: (0.05-0.15 ) by the mass of the compound.
В разработанном способе отверждение КОК осуществляется с помощью катализатора (отвердителя) метилтриацетоксисилана или К-10С при комнатной температуре в присутствии влаги воздуха. Это обусловлено тем, что катализатор К-10С (метилтриацетоксисилан) имеет кислую реакцию, т.к. при соприкосновении с влагой воздуха он быстро гидролизуется с образованием уксусной кислоты. Она же в больших количествах выделяется при отверждении каучука СКТН в результате присоединения атомов водорода гидроксильных групп каучука к кислотным остаткам катализатора.In the developed method, the curing of COCs is carried out using a catalyst (hardener) of methyltriacetoxysilane or K-10C at room temperature in the presence of air moisture. This is due to the fact that the K-10C catalyst (methyltriacetoxysilane) has an acid reaction, because in contact with air moisture, it quickly hydrolyzes with the formation of acetic acid. It is released in large quantities during the curing of rubber SKTN as a result of the addition of hydrogen atoms of the hydroxyl groups of rubber to the acid residues of the catalyst.
Вулканизация протекает только в присутствии влаги воздуха. При этом прежде происходит гидролиз ацетатных групп, и затем конденсация молекул с помощью сшивающих агентов, содержащих три функциональные группы, в результате чего возрастает молекулярная масса. Выделяющаяся уксусная кислота, имеющая характерный запах, улетучивается из системы.Vulcanization occurs only in the presence of moisture in the air. In this case, the hydrolysis of the acetate groups occurs first, and then the molecules are condensed with the help of crosslinking agents containing three functional groups, as a result of which the molecular weight increases. The evolving acetic acid, which has a characteristic odor, disappears from the system.
Агрессивная концентрированная уксусная кислота, как показали испытания, вызывает коррозионное повреждение углеродистой стали. Выделение кислоты также сопровождается усадкой гидрофобизатора. Усадка гидрофобизатора и коррозия стали являются главными причинами недостаточной адгезионной прочности соединения поверхности конструктивних элементов изолятора с гидрофобизатором, что проявляется в отслаивании гидрофобизатора от поверхности изолятора и проникновении влаги к поверхности изолятора и границе раздела «изолятор - покрытие».Aggressive concentrated acetic acid, as shown by tests, causes corrosion damage to carbon steel. The release of acid is also accompanied by shrinkage of the water repellent. Shrinkage of the water repellent and corrosion of steel are the main reasons for the insufficient adhesion strength of the surface of the structural elements of the insulator to the water repellent, which is manifested in the peeling of the water repellent from the surface of the insulator and the penetration of moisture to the surface of the insulator and the interface “insulator - coating”.
Попытка применения других катализаторов отверждения каучука СКТН, не образующих уксусную кислоту, не дали положительных результатов. Так, применение хорошо известного катализатора К-18 (тетраэтоксисилан) существенно усложнило технологию гидрофобизации, увеличило время отверждения и не улучшило качества изоляторов.An attempt to use other SKTN rubber curing catalysts not forming acetic acid did not yield positive results. Thus, the use of the well-known K-18 catalyst (tetraethoxysilane) significantly complicated the hydrophobization technology, increased the curing time, and did not improve the quality of the insulators.
Усложнение технологии заключалось в том, что гидрофобизаторы с катализатором К-18 являются двухкомпонентными и требуют смешения перед наложением. Реакция вулканизации протекает очень медленно, поэтому она требует ускорения соответствующими катализаторами кислого или щелочного характера. Такими являются соли металлов или металлоорганических соединений: Sn, Pb, Ti, Zn. В основном применяется октоат олова Sn(OOCC7H15)2.The complication of the technology was that the water repellents with the K-18 catalyst are two-component and require mixing before application. The vulcanization reaction is very slow, therefore, it requires acceleration by appropriate catalysts of an acidic or alkaline nature. Such are salts of metals or organometallic compounds: Sn, Pb, Ti, Zn. Tin octoate Sn (OOCC 7 H 15 ) 2 is mainly used.
Реакция отверждения с катализатором К-18 также сопровождается выделением побочного продукта (в данном случае спирта) и, как следствие, усадкой герметика (гидрофобизатора). Кроме этого, применение гидрофобизатора с катализатором К-18 требует предварительно грунтовки поверхности металлов.The curing reaction with the K-18 catalyst is also accompanied by the release of a by-product (in this case, alcohol) and, as a consequence, the shrinkage of the sealant (water repellent). In addition, the use of a water repellent agent with a K-18 catalyst requires a preliminary primer of the metal surface.
Приведенный выше анализ механизмов отверждения гидрофобизаторов показал, что герметизация изоляторов должна осуществляться веществами, отверждение которых происходит без усадки и без выделения побочных продуктов, т.е. при помощи К-10С (метилтриацетоксисилана).The above analysis of the curing mechanisms of water repellents showed that the sealing of insulators should be carried out with substances that cure without shrinkage and without the release of by-products, i.e. using K-10C (methyltriacetoxysilane).
Суть технического решения илюстрируется фиг.1-2, где на фиг.1 показан процесс гидрофобизации высоковольтных вводов с рабочим напряжением 330 кВ; на фиг.2 показана жизнестойкость (жизнеспособность) гидрофобизирующей композиции при температурах окружающей среды +20°C, +25°C, +30°C, +35°C и +40°C в зависимости от количества органического растворителя для КОК.The essence of the technical solution is illustrated in figures 1-2, where figure 1 shows the process of hydrophobization of high-voltage bushings with an operating voltage of 330 kV; figure 2 shows the viability (viability) of the hydrophobic composition at ambient temperatures + 20 ° C, + 25 ° C, + 30 ° C, + 35 ° C and + 40 ° C depending on the amount of organic solvent for COC.
Разработанный способ реализуется следующим образом.The developed method is implemented as follows.
Перед нанесением гидрофобного покрытия определяют наличие увлажнения загрязнений, существующих на гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции. После этого, при наличии такого увлажнения, производят подсушку гидрофобизируемой поверхности вместе с загрязнениями. А очистку гидрофобизируемой поверхности производят только от нецементирующихся загрязнений, например, аэрогазодинамическим методом путем использования источника сжатого воздуха, обеспечивающего давление не менее 0,4 МПа.Before applying a hydrophobic coating, the presence of moisture in the contaminants existing on the hydrophobized surface of the insulating structure is determined. After that, in the presence of such moistening, the hydrophobizable surface is dried together with the impurities. And the cleaning of the hydrophobized surface is carried out only from non-cementing contaminants, for example, by the aerodynamic method by using a source of compressed air that provides a pressure of at least 0.4 MPa.
Наличие увлажнения существующих на гидрофобизируемой поверхности загрязнений определяют тактильно или визуально, а также путем измерения их электрического сопротивления, например, с помощью мегомметра на 2,5 кВ.The presence of moisture in the contaminants existing on the hydrophobized surface is determined tactilely or visually, as well as by measuring their electrical resistance, for example, using a 2.5 kV megger.
Искомое ГП готовят на основе силиконового низкомолекулярного каучука, наполнителя и отвердителя. Причем в качестве силиконового низкомолекулярного каучука используют каучук марки СКТН, в качестве наполнителя используют как твердый наполнитель в виде гидрата окиси алюминия и сажи ацетиленовой, так и жидкий наполнитель в виде низкомолекулярной кремнийорганической жидкости 119-215, а в качестве отвердителя гидрофобное используют метилтриацетоксисилан.The desired GP is prepared on the basis of silicone low molecular weight rubber, filler and hardener. Moreover, SKTN rubber is used as silicone low molecular weight rubber, both solid filler in the form of alumina hydrate and acetylene carbon black and liquid filler in the form of low molecular weight organosilicon fluid 119-215 are used as filler, and methyltriacetoxysilane is used as a hydrophobic hardener.
Приготовление раствора ГП нужной консистенции осуществляют следующим образом. В КОК перед смешиванием с низкомолекулярной кремнийорганической жидкостью 119-215 дополнительно вводят твердый наполнитель в виде сажи ацетиленовой. После этого в емкость для смешивания наливают растворитель, после чего добавляют наполнители в виде гидрата окиси алюминия, и полученный раствор перемешивают до образования однородной смеси.The preparation of the GP solution of the desired consistency is as follows. Before mixing with a low molecular weight organosilicon liquid 119-215, a solid filler in the form of acetylene carbon black is additionally introduced into the COC. After that, a solvent is poured into the mixing vessel, after which fillers in the form of alumina hydrate are added, and the resulting solution is mixed until a homogeneous mixture is formed.
Причем весовое соотношение между КОК и растворителем выбирают в зависимости от температуры окружающей среды (см. фиг.2). При этом искомое весовое соотношение на 100,0 мас.ч. каучука составляет (0,85-1,0) мас.ч. при температуре окружающей среды до 25°C и (1,05-1,4) мас.ч. при температуре окружающей среды свыше 25°C. В то же время нанесение ГП производят при температуре окружающего воздуха не ниже минус 10°С и отсутствии атмосферных осадков, а также росы.Moreover, the weight ratio between the COC and the solvent is selected depending on the ambient temperature (see figure 2). In this case, the desired weight ratio is 100.0 parts by weight. rubber is (0.85-1.0) parts by weight at ambient temperature up to 25 ° C and (1.05-1.4) parts by weight at ambient temperature over 25 ° C. At the same time, the application of GP is carried out at an ambient temperature of at least minus 10 ° C and in the absence of precipitation, as well as dew.
В приготовленную однородную смесь добавляют твердый наполнитель в виде сажи ацетиленовой, после чего полученную жидкую композицию тщательно перемешивают до образования искомой однородной смеси.A solid filler in the form of acetylene carbon black is added to the prepared homogeneous mixture, after which the resulting liquid composition is thoroughly mixed until the desired homogeneous mixture is formed.
При этом ГП содержит на 100,0 мас.ч. каучука гидрат окиси алюминия в количестве 5,0-15,0 мас.ч., сажу ацетиленовую в количестве,0,5-2,5 мас.ч., низкомолекулярную кремнийорганическую жидкость 119-215 в количестве 1,25-2,5 мас.ч., метилтриацетоксисилан в количестве 2,5-6,5 мас.ч.While the GP contains 100.0 parts by weight of rubber aluminum oxide hydrate in an amount of 5.0-15.0 parts by weight, acetylene black in an amount of 0.5-2.5 parts by weight, low molecular weight organosilicon liquid 119-215 in an amount of 1.25-2.5 parts by weight, methyltriacetoxysilane in an amount of 2.5-6.5 parts by weight
Норму расхода наносимого слоя гидрофобного покрытия определяют из соотношения:The rate of flow of the applied hydrophobic coating layer is determined from the ratio:
m=ρ·S·h·(1+k),m = ρ · S · h · (1 + k),
где m - масса наносимого кремнийорганического компаунда, г,where m is the mass of the applied organosilicon compound, g,
ρ - плотность кремнийорганического компаунда, которая составляет, например, 1,28 г/см2,ρ is the density of the organosilicon compound, which is, for example, 1.28 g / cm 2 ,
S - площадь гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции, см2,S is the area of the hydrophobizable surface of the insulating structure, cm 2 ,
h - толщина гидрофобного покрытия, см,h is the thickness of the hydrophobic coating, cm,
k - коэффициент потерь, который принимают равным 0,15-0,2.k is the loss coefficient, which is taken equal to 0.15-0.2.
Потом наносят на гидрофобизируемую поверхность один или несколько слоев ГП. Нанесение слоя ГП на гидрофобизируемую поверхность электроизоляционной конструкции производят механизированным способом (см. фиг.1) путем распыления с использованием источника сжатого воздуха, обеспечивающего расход не менее 15 м3/ч при давлении сжатого воздуха не менее 0,15 МПа. При этом распыление производят при расстоянии от среза сопла распылителя до покрываемой поверхности электроизоляционной конструкции от 100 мм до 600 мм при скорости перемещения сопла диаметром 1,6-2,7 мм вдоль гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции, составляющей не менее 0,15 м/с.Then one or several layers of GP are applied to the hydrophobizable surface. The GP layer is applied to the hydrophobizable surface of the insulating structure by a mechanized method (see FIG. 1) by spraying using a source of compressed air that provides a flow rate of at least 15 m 3 / h at a compressed air pressure of at least 0.15 MPa. In this case, spraying is carried out at a distance from the nozzle nozzle exit to the covered surface of the insulating structure from 100 mm to 600 mm at a nozzle moving speed of 1.6-2.7 mm in diameter along the hydrophobized surface of the insulating structure, at least 0.15 m / s.
Вышеуказанные параметры реализации способа способствуют как уменьшению расхода материалов в связи с уменьшением потерь при распылении, так и максимальному увеличению производительности и эффективности нанесения ГП.The above parameters for the implementation of the method contribute both to a reduction in the consumption of materials in connection with a decrease in losses during spraying, and to a maximum increase in productivity and efficiency of applying GP.
После нанесения гидрофобного покрытия и его вулканизации осуществляют контроль состояния нанесенного гидрофобного покрытия в период эксплуатации электроизоляционной конструкции путем проведения эксплуатационных наблюдений и контрольных измерений.After applying the hydrophobic coating and its vulcanization, the state of the applied hydrophobic coating is monitored during the operation of the insulating structure by means of operational observations and control measurements.
При эксплуатационных наблюдениях визуально контролируют появление поверхностных частичных разрядов в период неблагоприятных метеоусловий, в качестве которых принимают туман, моросящий дождь, мокрый снег, выпадение росы, а также внешнее состояние гидрофобного покрытия путем выявления наличия на поверхности гидрофобизированной изоляции участков без покрытия, а также выгоревших участков от поверхностных частичных разрядов и перекрытий изоляции.During operational observations, the appearance of surface partial discharges is visually monitored during adverse weather conditions, which include fog, drizzling rain, wet snow, dew, and the external state of the hydrophobic coating by detecting the presence of hydrophobized insulation on the surface of uncoated and burnt areas from surface partial discharges and overlapping insulation.
В свою очередь, контрольные измерения нанесенного ГП проводят путем замера сопротивления или определения разрядных напряжений изоляционных конструкций с нанесенным ГП. При замерах сопротивления ГП увлажняют мелкодисперсной влагой в течение 15 мин до полного насыщения слоя загрязнения. С помощью мегомметра на 2,5 кВ измеряют поверхностное сопротивления слоя загрязнения, которое, например, должно составлять:In turn, control measurements of the applied GP are carried out by measuring the resistance or determining the discharge voltages of the insulating structures with the applied GP. When measuring resistance, the humidifier is moistened with fine moisture for 15 minutes until the pollution layer is completely saturated. Using a 2.5 kV megger, the surface resistance of the pollution layer is measured, which, for example, should be:
- для изолирующих конструкций до 35 кВ включительно не ниже 0,5 МОм;- for insulating structures up to 35 kV inclusively not lower than 0.5 megohms;
- для изолирующих конструкций 110-330 кВ не менее 1,0 МОм.- for insulating structures 110-330 kV not less than 1.0 megohms.
Определение разрядных напряжений производят при наличии необходимых испытательных средств. Если среднее значение разрядного напряжения гидрофобизированной изоляционной конструкции менее, чем в 2 раза превышает рабочее фазное напряжение, ГП возобновляют.The determination of discharge stresses is carried out in the presence of the necessary test means. If the average value of the discharge voltage of the hydrophobized insulating structure is less than 2 times the working phase voltage, the GP is resumed.
Таким образом, преимуществом разработанного способа по сравнению с аналогами и прототипом является повышение надежности и увеличение срока службы наносимого завулканизированного ГП, оптимизация его состава и процедуры нанесения в зависимости от состояния и типа загрязнений, что приводит также к повышению влагоразрядных напряжений высоковольтной изоляции в течение всего продолжительного срока ее эксплуатации.Thus, the advantage of the developed method in comparison with analogues and prototype is to increase the reliability and increase the service life of the applied vulcanized GP, optimization of its composition and application procedures depending on the state and type of contamination, which also leads to an increase in the moisture discharge voltages of the high voltage insulation for the entire long the term of its operation.
Так, например, результаты проведенных испытаний электроизоляционных конструкций, полученных при помощи заявляемого технического решения, на допустимое рабочее напряжение и напряженность электрического поля подтверждают снижение вероятности перекрытия гирлянд изоляторов в результате загрязнения по меньшей мере на 15-20%.So, for example, the results of tests of electrical insulation structures obtained using the proposed technical solution for the permissible operating voltage and electric field strength confirm the reduction in the probability of overlapping insulator strings as a result of pollution by at least 15-20%.
Все испытанные гидрофобизированные изоляторы выдержали испытания на трекингэрозионную стойкость (при длительности испытаний не менее 500 час и могут эксплуатироваться в районах с высоким уровнем загрязнености атмосферы до 4-й СЗА включительно, величине относительной влажности атмосферы в пределах 20-100%, величине максимально допустимого рабочего напряжения, подаваемого на электроизоляционную конструкцию, в пределах 6-750 кВ.All tested water-repellent insulators passed the tests for tracking erosion resistance (with a test duration of at least 500 hours and can be operated in areas with a high level of atmospheric pollution up to 4th SZA inclusive, the value of the relative humidity of the atmosphere within 20-100%, the maximum permissible operating voltage supplied to the insulating structure, in the range of 6-750 kV.
Кроме того, амплитуды основных токов утечки через гидрофобизированные изоляторы были в 1,5-2 раза меньше, чем через изоляторы без покрытия. В реальных условиях эксплуатации эта величина будет еще больше, так как поверхность кремнийорганических полимерных покрытий загрязняется значительно меньше. Помимо этого, получаемое ГП указанного состава в вулканизированном состоянии имеет улучшенные (как минимум на 15-20%) эксплуатационные свойства по сравнению по сравнению с известными покрытиями.In addition, the amplitudes of the main leakage currents through hydrophobized insulators were 1.5–2 times smaller than through uncoated insulators. Under real operating conditions, this value will be even greater, since the surface of organosilicon polymer coatings is much less polluted. In addition, the obtained GP of the indicated composition in a vulcanized state has improved (at least 15–20%) operational properties compared to known coatings.
Оптимизация процедуры реализации способа в зависимости от условий окружающей среды позволяет выбирать рациональные режимы работы электроизоляционных конструкций и уменьшить потери расходных материалов при гидрофобизации их поверхности.Optimization of the method implementation procedure depending on environmental conditions allows us to choose rational modes of operation of electrical insulating structures and reduce the loss of consumables during hydrophobization of their surface.
Эффективность применения разработанного способа в части технологии нанесения ГП на основе КОК холодного отверждения механизированным способом подтверждается более чем 15-ти летним положительным опытом его применения на подстанциях, расположенных в зонах с интенсивными промышленными загрязнениями.The effectiveness of the application of the developed method in terms of the technology of applying GPs based on KOC of cold curing by a mechanized method is confirmed by more than 15 years of positive experience in its application in substations located in areas with intense industrial pollution.
В то же время наиболее оптимальный состав ГП, а также улучшенные условия очистки и «самоочистки» получаемой гидрофобизируемой поверхности высоковольтной изоляции позволяют при проведении профилактических мероприятий исключить работы по снятию «старого» слоя ГП перед нанесением «нового» и обеспечивают эффективную эксплуатацию покрытия без проведения дополнительных профилактических мероприятий в течение не менее 10 лет.At the same time, the most optimal composition of the GP, as well as the improved cleaning and “self-cleaning” conditions of the obtained hydrophobized surface of the high-voltage insulation, allow preventive measures to be taken during the preventive measures to remove the “old” layer of GP before applying the “new” and ensure effective operation of the coating without additional preventive measures for at least 10 years.
Полученные результаты проведенных исследований могут также использоваться при изготовлении наружной полимерной изоляции другого высоковольтного электротехнического оборудования: ограничителей перенапряжений, опорных и проходных изоляторов, трансформаторов тока и напряжения.The obtained results of the research can also be used in the manufacture of external polymer insulation of other high-voltage electrical equipment: surge arresters, support and bushing insulators, current and voltage transformers.
Claims (9)
где m - масса наносимого кремнийорганического компаунда, г,
ρ - плотность кремнийорганического компаунда, которая составляет, например, 1,28 г/см2,
S - площадь гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции,
см2,
h - толщина гидрофобного покрытия, см,
k - коэффициент потерь, который принимают равным 0,15-0,2.4. The method according to claim 1, characterized in that the consumption rate of the applied hydrophobic coating layer is determined from the ratio m = ρ · S · h · (1 + k),
where m is the mass of the applied organosilicon compound, g,
ρ is the density of the organosilicon compound, which is, for example, 1.28 g / cm 2 ,
S is the area of the hydrophobizable surface of the insulating structure,
cm 2
h is the thickness of the hydrophobic coating, cm,
k is the loss coefficient, which is taken equal to 0.15-0.2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012106171/07A RU2496169C1 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Method of mechanical application of water-proof coating on electric-insulating structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012106171/07A RU2496169C1 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Method of mechanical application of water-proof coating on electric-insulating structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012106171A RU2012106171A (en) | 2013-08-27 |
| RU2496169C1 true RU2496169C1 (en) | 2013-10-20 |
Family
ID=49163489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012106171/07A RU2496169C1 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Method of mechanical application of water-proof coating on electric-insulating structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2496169C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1835560C (en) * | 1991-05-08 | 1993-08-23 | Специальное конструкторско-технологическое бюро по изоляторам и арматуре Всесоюзного производственного объединения "Союзэлектросетьизоляция" | Method of increase of moisture resistance of electric isolators |
| RU99118571A (en) * | 1999-08-24 | 2001-07-27 | ЗАО МСМ-трейдинг | INSULATOR, VOLTAGE LIMITER AND METHOD FOR PRODUCING A POLYMERIC SHELL |
| RU2231844C2 (en) * | 2002-05-24 | 2004-06-27 | Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) | Method of hydraulic protection of high-voltage pedestal insulators |
| US20050269127A1 (en) * | 2003-08-14 | 2005-12-08 | Mitchell Joseph N | Indicators for early detection of potential failures due to water exposure of polymer-clad fiberglass |
| UA77628C2 (en) * | 2004-01-13 | 2006-12-15 | State Entpr Scient Res I Of Hi | Method for increasing electric strength of high-voltage insulation in humid environment |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2203514C2 (en) * | 1999-08-24 | 2003-04-27 | ЗАО "МСМ-трейдинг" | Insulator, surge limiter, and method for manufacturing polymeric shell |
-
2012
- 2012-02-21 RU RU2012106171/07A patent/RU2496169C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1835560C (en) * | 1991-05-08 | 1993-08-23 | Специальное конструкторско-технологическое бюро по изоляторам и арматуре Всесоюзного производственного объединения "Союзэлектросетьизоляция" | Method of increase of moisture resistance of electric isolators |
| RU99118571A (en) * | 1999-08-24 | 2001-07-27 | ЗАО МСМ-трейдинг | INSULATOR, VOLTAGE LIMITER AND METHOD FOR PRODUCING A POLYMERIC SHELL |
| RU2231844C2 (en) * | 2002-05-24 | 2004-06-27 | Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) | Method of hydraulic protection of high-voltage pedestal insulators |
| US20050269127A1 (en) * | 2003-08-14 | 2005-12-08 | Mitchell Joseph N | Indicators for early detection of potential failures due to water exposure of polymer-clad fiberglass |
| UA77628C2 (en) * | 2004-01-13 | 2006-12-15 | State Entpr Scient Res I Of Hi | Method for increasing electric strength of high-voltage insulation in humid environment |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ИЗОЛЯЦИИ В РАЙОНАХ С ЗАГРЯЗНЕНИЕМ АТМОСФЕРЫ, УТВЕРЖДЕННОЙ ДЕПОРТАМЕНТОМ НАУКИ И ТЕХНИКИ РАО ЕЭС, 27.09.1993. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012106171A (en) | 2013-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cherney | RTV silicone-a high tech solution for a dirty insulator problem | |
| Gorur et al. | Protective coatings for improving contamination performance of outdoor high voltage ceramic insulators | |
| US4476155A (en) | High voltage insulators | |
| Jia et al. | Development of RTV silicone coatings in China: Overview and bibliography | |
| Deng et al. | Low-molecular weight silicone fluid in RTV silicone rubber coatings | |
| CN109401614B (en) | Performance repairing method for prolonging service life of silicone rubber | |
| Chen et al. | Study on the self-cleaning phenomenon and anti-pollution flashover performance of micro-nanostructure superhydrophobic coating surface under a high humidity environment | |
| CN106118464A (en) | A kind of long-acting and anti-fouling flashing coating | |
| RU2496168C1 (en) | Electric-insulating structure with water-proof coating with even thickness | |
| RU2496169C1 (en) | Method of mechanical application of water-proof coating on electric-insulating structure | |
| RU2496167C1 (en) | Organic-silicon electric-insulating water-proof composition for high-voltage insulators | |
| CN109342857B (en) | Method for testing electric marking and corrosion damage of composite insulator | |
| RU172283U1 (en) | HYDROPHOBIC COATED ELECTRICAL CONSTRUCTION | |
| RU2496170C1 (en) | Method for increase of moisture-discharge voltage of high-voltage insulation | |
| Isa et al. | Characteristics of RTV coating on ceramic insulator | |
| RU2499316C2 (en) | Method to increase moisture-discharge properties and electric strength of electric insulating structure | |
| RU118467U1 (en) | DEVICE FOR MECHANIZED SURFACE SUPPLY OF ELECTRIC INSULATION STRUCTURE OF LIQUID HYDROPHOBIC COATING | |
| CN102618138A (en) | Room-temperature type power insulator anti-fouling flashover paint, preparation method thereof and power insulator | |
| RU2499313C2 (en) | Hydrophobic organosilicic compound for electric insulating structures | |
| RU2499317C2 (en) | Method to apply hydrophobic coating of equal thickness onto electric insulating structure | |
| CN110400663B (en) | Method for rapidly improving interface recoating bonding performance of contaminated silicone rubber material | |
| RU119163U1 (en) | ELECTRIC INSULATION CONSTRUCTION WITH A PREVIOUS HYDROPHOBIC COATING | |
| RU2499315C2 (en) | Electric insulating structure with hydrophobic coating of different thickness | |
| CN106622897A (en) | Construction process of anticorrosion ceramic organic coating used for inner wall of desulfurizing tower and inner wall of flue | |
| Farzaneh et al. | Protective Coatings for Overhead Lines in Winter Conditions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140222 |