RU2499315C2 - Electric insulating structure with hydrophobic coating of different thickness - Google Patents
Electric insulating structure with hydrophobic coating of different thickness Download PDFInfo
- Publication number
- RU2499315C2 RU2499315C2 RU2012106172/07A RU2012106172A RU2499315C2 RU 2499315 C2 RU2499315 C2 RU 2499315C2 RU 2012106172/07 A RU2012106172/07 A RU 2012106172/07A RU 2012106172 A RU2012106172 A RU 2012106172A RU 2499315 C2 RU2499315 C2 RU 2499315C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrophobic coating
- insulating structure
- insulating
- insulator
- parts
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Insulators (AREA)
- Insulating Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к основным элементам электрического оборудования, в частности к электроизоляционным конструкциям, например в виде опорно-стержневых или линейно-подвесных изоляторов воздушных линий электропередачи.The invention relates to electrical engineering, in particular to the main elements of electrical equipment, in particular to electrical insulating structures, for example in the form of support-rod or linear-suspension insulators of overhead power lines.
Известна электроизоляционная конструкция в виде опорного стержневого изолятора, который содержит изоляционную деталь, состоящую из ствола с ребрами на боковой поверхности, соединенную по обоим концам с металлической арматурой, выполненной, например, в виде фланца, с помощью затвердевшей цементно-песчаной связки [Патент UA №52677, МПК (2009) H01B 17/02. Опубл. 10.09.2010, Бюл. №17].Known electrical insulation design in the form of a support rod insulator, which contains an insulating part, consisting of a barrel with ribs on the side surface, connected at both ends with metal fittings, made, for example, in the form of a flange, using hardened cement-sand ligaments [Patent UA No. 52677, IPC (2009) H01B 17/02. Publ. 09/10/2010, Bull. No. 17].
Недостатком этой электроизоляционной конструкции являются низкие значения выдерживаемых рабочих напряжений, а также необходимость периодической замены электроизоляционной конструкции вследствие нарастания с течением времени загрязнений на ее поверхности, что приводит к значительному снижению электрической прочности изоляции, обусловленные отсутствием на ней гидрофобного покрытия, например, на кремнийорганической основе.The disadvantage of this insulating structure is the low values of the withstanding operating voltages, as well as the need for periodic replacement of the insulating structure due to the increase in pollution over time on its surface, which leads to a significant decrease in the electrical strength of the insulation due to the absence of a hydrophobic coating on it, for example, on an organosilicon basis.
Как наиболее близкий аналог выбрана электроизоляционная конструкция в виде опорного стержневого изолятора, который содержит изоляционную деталь, состоящую из ствола с ребрами на боковой поверхности, соединенную по обоим концам с металлической арматурой, выполненной, например, в виде фланца, с помощью затвердевшей цементно-песчаной связки, причем боковые наружные поверхности металлической арматуры, а также наружная поверхность изоляционной детали покрыты гидрофобным пластичноподобным кремнийорганическим равнотолщинным для всей конструкции изолятора покрытием, величина которого составляет от 100 мкм до 300 мкм [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 the closest analogue, we chose an electrical insulating structure in the form of a support rod insulator, which contains an insulating part consisting of a barrel with ribs on the side surface, connected at both ends with metal fittings, made, for example, in the form of a flange, using hardened cement-sand ligaments moreover, the lateral outer surfaces of the metal reinforcement, as well as the outer surface of the insulating part, are coated with a hydrophobic plastic-like organosilicon equal thickness for the entire con the structure of the insulator coating, the value of which is from 100 microns to 300 microns [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 наиболее близкого аналога является отсутствие эффективных значений разновеликих толщин гидрофобного кремнийорганического покрытия электроизоляционной конструкции в зависимости от величин и характера распределения напряженности электрического поля вдоль ее поверхности, а также от изолирующих и конструкционных особенностей элементов электроизоляционной конструкции, что не обеспечивает высоких значений разрядных напряжений при работе электроизоляционной конструкции в условиях загрязнения различной степени и увлажнения.The disadvantage of the closest analogue is the lack of effective values of different thicknesses of hydrophobic organosilicon coatings of the insulating structure, depending on the magnitude and nature of the distribution of the electric field strength along its surface, as well as on the insulating and structural features of the elements of the insulating structure, which does not provide high values of discharge voltages during the operation of the insulating designs in the conditions of pollution of various degree and Nia.
Технической задачей изобретения является детерминирование эффективных значений разновеликих толщин находящегося в жидком или пастообразном исходном состоянии гидрофобного кремнийорганического покрытия электроизоляционной конструкции в зависимости от величин и характера распределения напряженности электрического поля вдоль ее поверхности, а также от изолирующих и конструкционных особенностей элементов электроизоляционной конструкции, что будет способствовать обеспечению высоких значений разрядных напряжений при работе электроизоляционной конструкции в условиях загрязнения различной степени и увлажнения.An object of the invention is to determine the effective values of varying thicknesses of a hydrophobic organosilicon coating of an electrical insulating structure in a liquid or paste-like initial state, depending on the magnitude and nature of the distribution of the electric field strength along its surface, as well as on the insulating and structural features of the elements of the electrical insulating structure, which will help to ensure high discharge voltages during operation waterproofing structure in conditions of pollution of varying degrees and moisture.
Поставленная техническая задача решается тем, что в электроизоляционной конструкции с разнотолщинным гидрофобным покрытием, жидким или пастообразным в исходном состоянии, выполненной в виде как минимум одного изолятора, который содержит изоляционную деталь, состоящую из ствола с ребрами или без ребер на боковой поверхности, соединенную по обоим концам с металлической арматурой, выполненной, например, в виде фланца, с помощью затвердевшей цементно-песчаной связки, причем боковые наружные поверхности металлической арматуры, а также наружная поверхность изоляционной детали покрыты гидрофобным покрытием, новым является то, что электроизоляционная конструкция выполнена с разной толщиной гидрофобного покрытия на разных участках ее наружной поверхности, которая составляет для наружной боковой поверхности металлической арматуры изолятора, непосредственно контактирующей с источником высокого напряжения, а также для изоляционной детали этого изолятора на участке, расположенном от основания металлической арматуры, непосредственно контактирующей с источником высокого напряжения, вдоль наружной поверхности изоляционной детали и до вершины ближайшего ребра, но не далее чем на 1/3 строительной высоты электроизоляционной конструкции, величину 200-800 мкм, а на остальной поверхности электроизоляционной конструкции - 80-400 мкм.The stated technical problem is solved in that in an electrical insulating structure with a different thickness hydrophobic coating, liquid or pasty in the initial state, made in the form of at least one insulator, which contains an insulating part consisting of a barrel with or without ribs on the side surface connected to both the ends with metal reinforcement, made, for example, in the form of a flange, using hardened cement-sand ligaments, and the lateral outer surfaces of the metal reinforcement, as well as the surface of the insulating part is coated with a hydrophobic coating, it is new that the insulating structure is made with a different thickness of the hydrophobic coating in different parts of its outer surface, which is for the outer side surface of the metal reinforcement of the insulator directly in contact with the high voltage source, as well as for the insulating part of this insulator in the area located from the base of the metal reinforcement directly in contact with the source of high apryazheniya, along the outer surface of the insulating parts and the top edges nearest but not more than 1/3 the height of the insulating structure construction, size 200-800 microns and the rest of the surface insulating constructions - 80-400 microns.
Электроизоляционная конструкция состоит из двух или более изоляторов, соединенных друг с другом паралельно или последовательно.The electrical insulating structure consists of two or more insulators connected to each other in parallel or in series.
Изоляционная деталь выполнена из фарфора или стекла.The insulating part is made of porcelain or glass.
Изоляционная деталь состоит из ствола в форме тела вращения, выполненного в виде сплошного или полого стержня цилиндрической или конической формы, выполненный без ребер или с ребрами на боковой поверхности.The insulating part consists of a barrel in the form of a body of revolution, made in the form of a solid or hollow rod of cylindrical or conical shape, made without ribs or with ribs on the side surface.
Электроизоляционная конструкция покрыта гидрофобным покрытием на основе одно- или двухупаковочного кремнийорганического компаунда холодного отверждения, который в невулканизированном состоянии характеризуется жизнеспособностью при температуре от 15°C до 35°C в пределах 15-60 мин, а в вулканизированном состоянии характеризуется условной разрывной прочностью при растяжении не менее 0,55 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 100%, удельным объемным электрическим сопротивлением не менее 3,0×1014 Ом×см, удельным поверхностным электрическим сопротивлением не менее 1,0×1015 Ом, тангенсом угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц не более 0,008, электрической прочностью в дистиллированной воде не менее 10 кВ/мм, а также прочностью связи с металлом при отслаивании не менее 0,60 Н/м.The insulating structure is coated with a hydrophobic coating based on one- or two-pack cold-hardening silicone compound, which in the unvulcanized state is characterized by viability at a temperature of 15 ° C to 35 ° C within 15-60 minutes, and in the vulcanized state it is characterized by a conditional tensile strength not less than 0.55 MPa, elongation at break of at least 100%, specific volumetric electrical resistance of at least 3.0 × 10 14 Ohm × cm, specific surface electric resistance of at least 1.0 × 10 15 Ohms, dielectric loss tangent at a frequency of 50 Hz of not more than 0.008, electric strength in distilled water of at least 10 kV / mm, and bond strength with metal with peeling of at least 0.60 N / m
Электроизоляционная конструкция покрыта гидрофобным покрытием, которое в вулканизированном состоянии характеризуется сроком службы, составляющим не менее 10 лет, при эксплуатации в условиях перепада температур от минус 60°C до плюс 65°C и при рабочих напряжениях 6-750 кВ.The insulating structure is coated with a hydrophobic coating, which in the vulcanized state is characterized by a service life of at least 10 years, when used in a temperature differential of minus 60 ° C to plus 65 ° C and at operating voltages of 6-750 kV.
Электроизоляционная конструкция покрыта гидрофобным покрытием, которое содержит силиконовый низкомолекулярный каучук, наполнитель и отвердитель, причем в качестве силиконового низкомолекулярного каучука гидрофобное покрытие содержит каучук марки СКТН, в качестве наполнителя оно содержит 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 покрытие содержит метилтриацетоксисилан.The insulating structure is coated with a hydrophobic coating, which contains silicone low molecular weight rubber, filler and hardener, and as a silicone low molecular weight rubber, the hydrophobic coating contains SKTN rubber, as a filler it contains both solid filler in the form of aluminum oxide hydrate and acetylene carbon black, and liquid filler in the form of a low molecular weight organosilicon liquid 119-215, and as a hardener, the hydrophobic coating contains methyl triacetoxysilane.
Электроизоляционная конструкция покрыта гидрофобным покрытием, которое 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.The insulating structure is coated with a hydrophobic coating, which 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 hours, methyltriacetoxysilane in an amount of 2.5-6.5 parts by weight
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.
Электроизоляционные конструкции подвергаются влиянию атмосферных осадков и промышленных загрязнений. Даже небольшое загрязнение значительно снижает электрическую прочность изоляции. Значительное количество аварий (около 13%) на воздушных линиях электропередачи происходит при перекрытии линейных изоляторов в результате их загрязнения. Поэтому борьба с загрязнениями изоляции и обеспечение ее надежной работы в условиях интенсивного загрязнения естественными и промышленными уносами имеет особую актуальность.Electrical insulation structures are affected by precipitation and industrial pollution. Even slight pollution significantly reduces the dielectric strength. A significant number of accidents (about 13%) on overhead power lines occur when the line insulators are blocked as a result of their pollution. Therefore, the fight against pollution of insulation and ensuring its reliable operation in conditions of intense pollution by natural and industrial ablation is of particular relevance.
На всех этапах развития техники передачи электроэнергии по воздушным высоковольтным линиям важным фактором, препятствующим обеспечению устойчивого питания потребителя, были и остаются перекрытия изоляторов. Они происходят в результате образования на их поверхности путей утечки с электролитической проводимостью. Последняя возникает в результате осаждения на электроизоляционных конструкциях загрязнений и влаги, присутствующих в воздухе.At all stages of the development of the technology of electric power transmission via high-voltage overhead lines, overlapping insulators were and remain an important factor that impedes the sustainable supply of consumers. They occur as a result of the formation of leakage paths with electrolytic conductivity on their surface. The latter arises as a result of deposition on the insulating structures of contaminants and moisture present in the air.
При различных состояниях окружающей среды 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 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, layers of pollution of different intensities are formed. 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 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.
Некоторые виды загрязнений, осаждающихся на поверхности изоляции, могут вступать в химические реакции с изоляционным материалом. В частности, для стекла наиболее опасными являются вещества, образующие при увлажнении щелочные растворы. Не меньшую опасность могут представлять и "мокрые" проводящие загрязнения. В приморских районах повышенная засоленность атмосферы способствует снижению разрядных характеристик линейной и подстанционной изоляции. Кроме того, растворы NaCl являются коррозионоопасными для арматуры, в частности, чугуна и углеродистой стали. Поэтому коррозия арматуры происходит гораздо интенсивнее и срок службы изоляторов может составлять от 2 лет до 6 лет.Some types of contaminants deposited on the insulation surface may enter into chemical reactions with the insulating material. In particular, the most dangerous substances for glass are substances that form alkaline solutions when wet. No less dangerous can be "wet" conductive pollution. In coastal areas, increased salinity of the atmosphere helps to reduce the discharge characteristics of linear and substation insulation. In addition, NaCl solutions are corrosive to fittings, in particular cast iron and carbon steel. Therefore, corrosion of the reinforcement is much more intense and the service life of insulators can be from 2 years to 6 years.
Следовательно, в области повышения надежности высоковольтной изоляции в загрязненных районах остается актуальной задача усиления наружной изоляции для обеспечения высоких разрядных напряжений в неблагоприятных условиях.Therefore, in the field of improving the reliability of high-voltage insulation in contaminated areas, the task of strengthening the external insulation to ensure high discharge voltages in adverse conditions remains relevant.
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. Профилактические мероприятия, применяемые в настоящее время в энергосистемах стран СНГ (чистка и обмыв изоляции, нанесение гидрофобных паст и вазелинов) выполняются вручную на отключенном оборудовании, и в большинстве случаев для районов с 3-й (III) - 4-й (IV) степенью загрязнения атмосферы (СЗА) не реже 1-2 раза в год.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. Preventive measures currently used in the energy systems of the CIS countries (cleaning and washing insulation, applying hydrophobic pastes and petroleum jelly) are carried out manually on disconnected equipment, and in most cases for areas with 3rd (III) - 4th (IV) degree air pollution (SZA) at least 1-2 times a year.
Поэтому сейчас разрабатываются новые технические решения, например, для фарфоровых изоляторов, которые покрывают гидрофобным слоем, вследствие чего они могут работать в зонах с высоким уровнем загрязнений и имеют более простую в изготовлении форму.Therefore, new technical solutions are being developed, for example, for porcelain insulators, which are coated with a hydrophobic layer, as a result of which they can work in areas with a high level of pollution and have a simpler form to manufacture.
В свою очередь, гидрофобные покрытия можно разделить на три группы:In turn, hydrophobic coatings can be divided into three groups:
пластичные вязкие покрытия (пасты и вазелины), жидкие покрытия и покрытия в виде твердых пленок.plastic viscous coatings (pastes and petroleum jelly), liquid coatings and coatings in the form of solid films.
Первые нашли довольно широкое применение при гидрофобизации подстанционной изоляции. Помимо водоотталкивающих свойств, они обладают способностью обволакивать осевшие на поверхности твердые частицы, отделять их друг от друга непроводящей и неувлажняемой пленкой и восстанавливать гидрофобные свойства поверхности.The former found quite wide application in the hydrophobization of substation insulation. In addition to water-repellent properties, they have the ability to envelop solid particles deposited on the surface, to separate them from each other with a non-conductive and non-moistened film and to restore the hydrophobic properties of the surface.
Однако с течением времени оседающие частицы погружаются в пасту, насыщают ее. Подвергаясь атмосферным и химическим воздействиям, паста может окислится, в результате чего происходит потеря гидрофобных свойств. Эти процессы ведут к затвердению покрытия, росту поверхностной проводимости, появлению поверхностных разрядов (ПР), и в результате - к повреждению изоляции (появлению трещин и разрушению ребер) [Неруш Л.С. Опыт эксплуатации изоляции оборудования подстанций в зоне загрязнения промышленными уносами // Энергетика и электрификация. - 1989. - №3. - С.37-38].However, over time, the settling particles are immersed in the paste, saturate it. Subjected to atmospheric and chemical influences, the paste can oxidize, resulting in a loss of hydrophobic properties. These processes lead to hardening of the coating, an increase in surface conductivity, the appearance of surface discharges (PR), and as a result - damage to the insulation (the appearance of cracks and destruction of ribs) [Nerush LS. The experience of operation of insulation of substation equipment in the industrial pollution zone // Energy and Electrification. - 1989. - No. 3. - S. 37-38].
Некоторые типы вазелиновых покрытий при нагревании становятся текучими, что ограничивает возможность их применения в районах с повышенной температурой и на конструкциях, подверженных нагреву в процессе работы. Также применение паст и вазелинов неодинаково эффективно для различных условий загрязнения. Так, покрытие кремнийорганическим вазелином KB оказалось эффективным в условиях загрязнений цементных заводов и неэффективным в зоне уносов алюминиевых заводов [Андриевский В.Н., Голованов А.Т., Зеличенко А.С. Эксплуатация воздушных линий электропередачи.- М., Энергия, 1976. - 616 с.].Some types of vaseline coatings become fluid when heated, which limits the possibility of their use in areas with high temperature and on structures that are subject to heating during operation. Also, the use of pastes and petroleum jelly is not equally effective for various pollution conditions. So, the coating with organosilicon petroleum jelly KB turned out to be effective in the conditions of pollution of cement plants and ineffective in the zone of ablation of aluminum plants [Andrievsky VN, Golovanov AT, Zelichenko AS The operation of overhead power lines. - M., Energy, 1976. - 616 S.].
Исследования и опытная эксплуатация установили, что оптимальная толщина покрытий в виде паст и вазелинов на поверхности изолятора должна быть 0,5-1 мм, а в некоторых случаях 3-5 мм [Мерхалев С.Д. Влияние конфигурации изоляторов на выбор длины гирлянды ВЛ / Мерхалев С.Д., Соломоник Е.А. // Электрические станции. - 1968. - №7. - С.89-93]. При этом срок замены покрытий зависит от условий эксплуатации, типа и толщины покрытия. Он определяется не только потерей гидрофобных свойств, но и возможностью легкого удаления покрытия с поверхности, и при интенсивных загрязнениях для большинства применяемых паст и вазелинов составляет около 1 года.Research and trial operation have established that the optimal thickness of the coatings in the form of pastes and petroleum jelly on the surface of the insulator should be 0.5-1 mm, and in some cases 3-5 mm [Merkhalev SD The influence of the configuration of insulators on the choice of the length of the garland VL / Merkhalev SD, Solomonik EA // Electric stations. - 1968. - No. 7. - S. 89-93]. In this case, the period of replacement of coatings depends on the operating conditions, type and thickness of the coating. It is determined not only by the loss of hydrophobic properties, but also by the ability to easily remove the coating from the surface, and with intensive pollution for most pastes and petroleum jelly used it is about 1 year.
Трудности применения паст для гидрофобизации связаны с тем, что основной способ нанесения - ручной, а это требует больших трудозатрат и отключения оборудования на длительное время. Периодическое удаление паст, потерявших или снизивших свои свойства, тоже пока производится вручную с помощью ветоши, а в случае образования плотных слоев загрязнения требуется дополнительное использование растворителей. В отдельных случаях при прочной корке загрязнения протирка изоляторов становится настолько трудоемкой работой, что приходится идти на замену изоляторов новыми, а очистку производить в условиях мастерской.Difficulties in the use of pastes for hydrophobization are connected with the fact that the main application method is manual, which requires a lot of labor and disabling equipment for a long time. Periodic removal of pastes that have lost or reduced their properties is also done manually using rags, and in the case of the formation of dense layers of contamination, additional use of solvents is required. In some cases, with a solid crust of contamination, wiping the insulators becomes so time-consuming that you have to replace the insulators with new ones, and clean them in a workshop.
С целью снижения трудозатрат и повышения равномерности нанесения кремнийорганических паст были разработаны техпроцессы механизированного распыления [Агафонов В.М. Опыт эксплуатации изоляции в условиях загрязненной атмосферы / Агафонов В.М., Панасюк Д.И. // Энергетик. - 1986. - №7. - С.22-23]. Их существенным недостатком является использование распылителей специальной конструкции и увеличение расхода материалов в связи с потерями при распылении.In order to reduce labor costs and increase the uniformity of the application of organosilicon pastes, technological processes of mechanized spraying were developed [Agafonov V. Experience in the operation of insulation in a polluted atmosphere / Agafonov V.M., Panasyuk D.I. // Energetic. - 1986. - No. 7. - S.22-23]. Their significant drawback is the use of sprayers of a special design and an increase in the consumption of materials in connection with losses during spraying.
Применение в качестве гидрофобизаторов жидкостей позволяет механизировать процесс нанесения покрытий и проводить гидрофобизацию изоляции в местах, труднодоступных для ручного нанесения. Но из-за малой вязкости они плохо удерживаются на поверхности изоляторов, сравнительно легко сдуваются ветром и смываются водой. Кроме того, срок их действия сильно сокращается от испаряемости, особенно в жаркие летние месяцы.The use of liquids as water repellents makes it possible to mechanize the coating process and carry out hydrophobization of insulation in places difficult to access for manual application. But because of their low viscosity, they are poorly retained on the surface of insulators, are relatively easily blown away by the wind, and washed off with water. In addition, their duration is greatly reduced by evaporation, especially in the hot summer months.
Гидрофобизация жидкостями наиболее эффективна для наружной изоляции в районах с мокрыми загрязнениями и с невысокой интенсивностью выпадающих твердых загрязнений, а также для изоляции внутри ячеек комплектных распределительных устройств наружной установки (КРУН), которая подвержена запотеванию при резкой смене температуры окружающей среды.Hydrophobization by liquids is most effective for external insulation in areas with wet contamination and with low intensity of precipitating solid contaminants, as well as for insulation inside the cells of outdoor switchgear switchgear (KRUN), which is prone to fogging when a sharp change in ambient temperature.
Дальнейшим развитием этого направления явилось использование кремнийорганических жидкостей. Они обладают более высокими гидрофобизирующими и эксплуатационными свойствами, чем минеральные масла. Такие жидкости можно наносить на загрязненные изоляторы без предварительной очистки с помощью стандартных опрыскивателей и распылителей.A further development in this direction was the use of organosilicon liquids. They have higher hydrophobizing and performance properties than mineral oils. Such fluids can be applied to contaminated insulators without prior cleaning using standard sprayers and sprayers.
В свою очередь, покрытия в виде твердых пленок могут эксплуатироваться длительный период времени, но большинство из них не получили широкого внедрения либо из-за высокой стоимости, или сложности и многокомпонентности состава, либо требования наличия повышенных температур и дополнительных факторов для полимеризации.In turn, coatings in the form of solid films can be used for a long period of time, but most of them have not been widely introduced either because of the high cost, or the complexity and multicomponent composition, or the requirement for the presence of elevated temperatures and additional factors for polymerization.
Начиная с 70-х годов прошлого столетия, имеет место тенденция к все более широкому применению именно кремнийорганических компаундов. Особенности их строения обуславливают несомненные перспективы в разработке на их основе новых гидрофобных покрытий, а также электроизоляционных конструкций.Since the 70s of the last century, there is a tendency to an ever wider use of organosilicon compounds. The features of their structure determine the undoubted prospects in the development on their basis of new hydrophobic coatings, as well as electrical insulating structures.
В то же время основной технической проблемой является отсутствие эффективных значений (разновеликих) толщин гидрофобного кремнийорганического покрытия электроизоляционных конструкций в зависимости от величин и характера распределения выдерживаемых ими импульсных напряжений вдоль их поверхностей, а также от изолирующих и конструкционных особенностей элементов электроизоляционных конструкций. Это, в свою очередь, не обеспечивает высоких значений разрядных напряжений при работе таких электроизоляционных конструкций в условиях загрязнения различной степени и увлажнения.At the same time, the main technical problem is the lack of effective values (of varying sizes) of the thickness of the hydrophobic organosilicon coating of electrical insulating structures, depending on the magnitude and nature of the distribution of impulse stresses they withstand along their surfaces, as well as on the insulating and structural features of the elements of electrical insulating structures. This, in turn, does not provide high values of discharge voltages during the operation of such electrical insulating structures in conditions of varying degrees of pollution and moisture.
При этом было экспериментально исследовано, что именно заявленные значения толщин гидрофобного кремнийорганического покрытия холодного отверждения на разных участках электроизоляционной конструкции являются наиболее эффективными, так как они детерминируются в зависимости от величины и характера распределения напряженности электрического поля вдоль поверхности электроизоляционной конструкции, а также от изолирующих и конструкционных особенностей элементов электроизоляционной конструкции.At the same time, it was experimentally investigated that the declared thicknesses of the hydrophobic organosilicon coatings of cold curing in different parts of the insulating structure are the most effective, since they are determined depending on the size and nature of the distribution of the electric field along the surface of the insulating structure, as well as on insulating and structural features of the elements of the electrical insulating structure.
Это способствует обеспечению высоких значений разрядных напряжений при работе электроизоляционной конструкции в условиях загрязнения различной степени (для районов с IV СЗА) и увлажнения (до 100% относительной влажности) при рабочих напряжениях класса от 6 кВ вплоть до 750 кВ и сроке службы до 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 insulating structure in conditions of varying degrees of pollution (for areas with IV SZA) and humidification (up to 100% relative humidity) at operating voltages of the class from 6 kV up to 750 kV and a service life of up to 10 years at operation in a temperature difference from minus 60 ° C to plus 65 ° C.
Так, согласно заявляемому техническому решению, наибольшая толщина выполнена на участке, расположенном в зоне основания металлической арматуры, непосредственно контактирующей с источником высокого напряжения.So, according to the claimed technical solution, the greatest thickness is made in the area located in the base zone of the metal reinforcement directly in contact with the high voltage source.
При этом искомая толщина гидрофобного покрытия составляет для наружной боковой поверхности металлической арматуры изолятора, непосредственно контактирующей с источником высокого напряжения, а также для изоляционной детали этого изолятора на участке, расположенном от основания металлической арматуры, непосредственно контактирующей с источником высокого напряжения, вдоль наружной поверхности изоляционной детали и до вершины ближайшего ребра, но не далее чем на 1/3 строительной высоты электроизоляционной конструкции, величину 200-800 мкм.The desired thickness of the hydrophobic coating is for the outer side surface of the metal reinforcement of the insulator directly in contact with the high voltage source, as well as for the insulating part of this insulator in the area located from the base of the metal reinforcement directly in contact with the high voltage source, along the outer surface of the insulating part and to the top of the nearest rib, but not further than 1/3 of the construction height of the insulating structure, 200-800 microns .
Было установлено, что при уменьшении толщины гидрофобного покрытия на этом участке менее 200 мкм не обеспечиваются высокие значения разрядных напряжений при работе электроизоляционной конструкции в условиях загрязнения различной степени и увлажнения, а превышение толщины более 800 мкм является нецелесообразным ввиду более, чем однократного «запаса» изоляционных свойств конструкции при выдерживаемых разрядных напряжениях класса от 6 кВ вплоть до 750 кВ, а также вследствие перерасхода гидрофобного покрытия при покрытии им гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции.It was found that with a decrease in the thickness of the hydrophobic coating in this section of less than 200 μm, high values of discharge voltages are not ensured during the operation of the electrical insulation structure under conditions of pollution of various degrees and wetting, and exceeding the thickness of more than 800 μm is impractical due to more than a single “reserve” of insulation structural properties at withstand discharge voltages of the class from 6 kV up to 750 kV, as well as due to overspending of the hydrophobic coating when coated with it, we hydrophobize Oh surface of the insulating structure.
На остальной поверхности электроизоляционной конструкции толщина гидрофобного покрытия составляет 80-400 мкм. Было установлено, что при уменьшении толщины гидрофобного покрытия на остальной поверхности электроизоляционной конструкции менее 80 мкм не обеспечиваются высокие значения разрядных напряжений при работе электроизоляционной конструкции в условиях загрязнения различной степени и увлажнения, а превышение толщины более 400 мкм является нецелесообразным ввиду более, чем однократного «запаса» изоляционных свойств конструкции, при выдерживаемых разрядных напряжениях класса от 6 кВ вплоть до 750 кВ, а также вследствие перерасхода гидрофобного покрытия при покрытии им гидрофобизируемой поверхности электроизоляционной конструкции.On the remaining surface of the insulating structure, the thickness of the hydrophobic coating is 80-400 microns. It was found that with a decrease in the thickness of the hydrophobic coating on the remaining surface of the insulating structure of less than 80 μm, high values of discharge voltages are not ensured during operation of the electrical insulation structure under conditions of varying degrees of pollution and wetting, and exceeding the thickness of more than 400 μm is impractical due to more than a single “reserve” »The insulating properties of the structure, with withstand discharge voltages of the class from 6 kV up to 750 kV, as well as due to overspending hydrophobic of coating in coating them gidrofobiziruemoy surface of the insulating structure.
При значениях толщины гидрофобного покрытия на участке от основания арматуры до первого ребра на нижней поверхности изоляционной детали, составляющей 200-800 мкм, обеспечивается достижение поставленной технической задачи, что уменьшает вероятность перекрытия гирлянды в загрязненном и увлажненном состоянии, а также повышает надежность эксплуатации гирлянд изоляторов при атмосферных и промышленных загрязнениях при выдерживаемых разрядных напряжениях класса от 6 кВ вплоть до 750 кВ.When the thickness of the hydrophobic coating in the section from the base of the reinforcement to the first rib on the lower surface of the insulating part is 200-800 μm, the technical task is achieved, which reduces the likelihood of the garland overlapping in a dirty and humid state, and also increases the reliability of operation of insulator strings when atmospheric and industrial pollution with withstand discharge voltages of class from 6 kV up to 750 kV.
Суть технического решения поясняется фиг.1-3, на которых изображена электроизоляционная конструкция в виде опорно-стержневого изолятора (фиг.1); на фиг.2 показана электроизоляционная конструкция в виде двух последовательно размещенных опорно-стержневых изоляторов; на фиг.3 показана зависимость распределения напряженности электрического поля Е (кВ/см) вдоль продольной оси опорно-стержневого изолятора.The essence of the technical solution is illustrated in figures 1-3, which depict the electrical insulating structure in the form of a support-rod insulator (figure 1); figure 2 shows the insulating structure in the form of two sequentially placed supporting rod insulators; figure 3 shows the dependence of the distribution of electric field strength E (kV / cm) along the longitudinal axis of the support-rod insulator.
Электроизоляционная конструкция с разнотолщинным гидрофобным покрытием выполнена в виде как минимум одного изолятора 1, который содержит изоляционную деталь, состоящую из ствола 2 с ребрами 3 на боковой поверхности, соединенную по обоим концам с металлической арматурой, выполненной, например, в виде фланцев 4, с помощью затвердевшей цементно-песчаной связки 5, причем боковые наружные поверхности металлической арматуры 4, а также наружная поверхность изоляционной детали покрыты гидрофобным покрытием.The insulating structure with a hydrophobic coating of different thicknesses is made in the form of at least one insulator 1, which contains an insulating part consisting of a barrel 2 with ribs 3 on the side surface, connected at both ends with metal fittings made, for example, in the form of flanges 4, using hardened cement-sand ligaments 5, and the lateral outer surfaces of the metal reinforcement 4, as well as the outer surface of the insulating part are coated with a hydrophobic coating.
Электроизоляционная конструкция выполнена с разной толщиной гидрофобного покрытия на разных участках ее наружной поверхности. Искомая толщина (показана на фиг.1-2 пунктирной линией) составляет для наружной боковой поверхности металлической арматуры 4 изолятора, непосредственно контактирующей с источником высокого напряжения, а также для изоляционной детали этого изолятора на участке (I), обозначенным пунктирной линией, и расположенном от основания 6 металлической арматуры 4, непосредственно контактирующей с источником высокого напряжения, до ее вершины 7 и далее вдоль наружной поверхности изоляционной детали и до вершины ближайшего ребра 8, но не далее чем на 1/3 строительной высоты (Hmc) электроизоляционной конструкции, величину 200-800 мкм, а на остальной поверхности электроизоляционной конструкции, т.е. от вершины ближайшего ребра 8 и до основания 9 электроизоляционной конструкции - 80-400 мкм.The insulating structure is made with different thickness of the hydrophobic coating in different parts of its outer surface. The desired thickness (shown by a dashed line in Figs. 1-2) is for the outer side surface of the metal reinforcement 4 of the insulator directly in contact with the high voltage source, as well as for the insulating part of this insulator in the area (I) indicated by the dashed line and located from the base 6 of the metal reinforcement 4 directly in contact with the high voltage source, to its top 7 and further along the outer surface of the insulating part and to the top of the nearest rib 8, but not further than 1/3 st the working height (H mc ) of the insulating structure, a value of 200-800 microns, and on the rest of the surface of the insulating structure, i.e. from the top of the nearest rib 8 and to the base 9 of the insulating structure - 80-400 microns.
Электроизоляционная конструкция состоит из одного или более изоляторов, соединенных друг с другом паралельно (на фиг.1-3 не показано) или последовательно. При этом изоляционная деталь выполнена из фарфора или стекла и состоит из ствола в форме тела вращения, выполненного в виде сплошного или полого стержня цилиндрической или конической формы.The electrical insulating structure consists of one or more insulators connected to each other in parallel (not shown in FIGS. 1-3) or in series. The insulating part is made of porcelain or glass and consists of a barrel in the form of a body of revolution, made in the form of a solid or hollow rod of cylindrical or conical shape.
Электроизоляционная конструкция покрыта гидрофобным покрытием на основе кремнийорганического компаунда, который в невулканизированном состоянии характеризуется жизнеспособностью при температуре от 15°C до 35°C в пределах 15-60 мин, а в вулканизированном состоянии характеризуется условной разрывной прочностью при растяжении не менее 0,55 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 100%, удельным объемным электрическим сопротивлением не менее 3,0×1014 Ом×см, удельным поверхностным электрическим сопротивлением не менее 1,0×1015 Ом, тангенсом угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц не более 0,008, электрической прочностью в дистиллированной воде не менее 10 кВ/мм, а также прочностью связи с металлом при отслаивании не менее 0,60 Н/м.The insulating structure is coated with a hydrophobic coating based on an organosilicon compound, which in an unvulcanized state is characterized by viability at a temperature of 15 ° C to 35 ° C within 15-60 minutes, and in a vulcanized state is characterized by a conditional tensile strength of at least 0.55 MPa, elongation at break of not less than 100%, the specific volume resistivity of not less than 3.0 × 14 October ohms × cm, the specific surface electrical resistivity of not less than 1.0 × 15 October ohms, tangent m dielectric losses at 50 Hz not exceeding 0,008, dielectric strength in distilled water of not less than 10 kV / mm, and the metal bond strength in peel less than 0.60 N / m.
Гидрофобное покрытие в вулканизированном состоянии характеризуется сроком службы, составляющим не менее 10 лет, при эксплуатации в условиях перепада температур от минус 60°С до плюс 65°С и при рабочих напряжениях 6-750 кВ.A hydrophobic coating in a vulcanized state is characterized by a service life of at least 10 years, when used in a temperature differential of minus 60 ° C to plus 65 ° C and at operating voltages of 6-750 kV.
Гидрофобное покрытие содержит силиконовый низкомолекулярный каучук, наполнитель и отвердитель, причем в качестве силиконового низкомолекулярного каучука гидрофобное покрытие содержит каучук марки СКТН, в качестве наполнителя оно содержит 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 покрытие содержит метилтриацетоксисилан или К-10 С.The hydrophobic coating contains silicone low molecular weight rubber, a filler and a hardener, and as a silicone low molecular weight rubber, the hydrophobic coating contains SKTN rubber, as a filler it contains both a solid filler in the form of alumina hydrate and acetylene carbon black, and a liquid filler in the form of a low molecular weight organosilicon 119-215, and as a hardener, the hydrophobic coating contains methyl triacetoxysilane or K-10 C.
При этом гидрофобное покрытие 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.At the same time, the hydrophobic coating 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 hours, methyltriacetoxysilane in an amount of 2.5-6.5 parts by weight
Анализируя приведенную в правой части фиг.3 зависимость распределения напряженности электрического поля Е, кВ/см, начиная от вершины 7 металлического фланца 4, вдоль продольной оси опорно-стержневого изолятора 1, можно заметить, что вышеуказанная зависимость является экспоненциально убывающей. Причем в зоне, простирающейся от основания фланца, непосредственно контактирующего с источником высокого напряжения, до вершины третьего ребра напряженность электрического поля Е составляет от 2 кВ/см до 11 кВ/см. Это приводит к возникновению коронирования и появлению поверхностных частичных разрядов в условиях загрязнения и увлажнения.Analyzing the dependence of the distribution of the electric field strength E, kV / cm on the right side of FIG. 3, starting from the
При этом в зоне максимальной напряженности электрического поля Е, а именно около вершины 7 металлического фланца 4, толщина наносимого гидрофобного покрытия является максимальной.Moreover, in the zone of maximum electric field E, namely, near the
Результаты проведенных испытаний электроизоляционных конструкций заявляемой геометрии на допустимое рабочее напряжение и напряженность электрического поля подтверждают снижение вероятности перекрытия гирлянд изоляторов в результате загрязнения по меньшей мере на 15-20%.The results of tests of electrical structures of the claimed geometry for permissible operating voltage and electric field strength confirm a decrease in the probability of overlapping insulator strings due to pollution by at least 15-20%.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012106172/07A RU2499315C2 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Electric insulating structure with hydrophobic coating of different thickness |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012106172/07A RU2499315C2 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Electric insulating structure with hydrophobic coating of different thickness |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012106172A RU2012106172A (en) | 2013-09-10 |
| RU2499315C2 true RU2499315C2 (en) | 2013-11-20 |
Family
ID=49164354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012106172/07A RU2499315C2 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Electric insulating structure with hydrophobic coating of different thickness |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2499315C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2751671C1 (en) * | 2020-08-31 | 2021-07-15 | Акционерное общество "Ю.М.Э.К." | Insulator and method for manufacture thereof |
| RU211539U1 (en) * | 2021-10-26 | 2022-06-10 | Акционерное общество НПО Изолятор | INSULATOR WITH INCREASED RELIABILITY |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2231844C2 (en) * | 2002-05-24 | 2004-06-27 | Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) | Method of hydraulic protection of high-voltage pedestal insulators |
| 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 |
| RU89278U1 (en) * | 2009-07-27 | 2009-11-27 | Открытое акционерное общество "Южноуральский арматурно-изоляторный завод" | INSULATOR LINEAR SHELTERED |
| CN201465674U (en) * | 2009-05-14 | 2010-05-12 | 辛高文 | Composite insulator suitable for high-voltage strut at top part of electrical locomotive |
-
2012
- 2012-02-21 RU RU2012106172/07A patent/RU2499315C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2231844C2 (en) * | 2002-05-24 | 2004-06-27 | Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) | Method of hydraulic protection of high-voltage pedestal insulators |
| 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 |
| CN201465674U (en) * | 2009-05-14 | 2010-05-12 | 辛高文 | Composite insulator suitable for high-voltage strut at top part of electrical locomotive |
| RU89278U1 (en) * | 2009-07-27 | 2009-11-27 | Открытое акционерное общество "Южноуральский арматурно-изоляторный завод" | INSULATOR LINEAR SHELTERED |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КИМ Ен Дар, Пономарев П.Е. Опыт эксплуатации кремнийорганического покрытия холодного отверждения на подстанциях энергосистем Украины, Электрические сети и системы, 2006, №3, с.32-35. Инструкции по эксплуатации изоляции электроустановок в районах с загрязненной атмосферой. РД 34.51.503-93, 01.04.1994, «ЕЭС России», 42 с., раздел 5.4. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2751671C1 (en) * | 2020-08-31 | 2021-07-15 | Акционерное общество "Ю.М.Э.К." | Insulator and method for manufacture thereof |
| RU211539U1 (en) * | 2021-10-26 | 2022-06-10 | Акционерное общество НПО Изолятор | INSULATOR WITH INCREASED RELIABILITY |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012106172A (en) | 2013-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gorur et al. | Protective coatings for improving contamination performance of outdoor high voltage ceramic insulators | |
| Venkataraman et al. | Prediction of flashover voltage of non-ceramic insulators under contaminated conditions | |
| CN101337229B (en) | Electric insulation cleaning method of high-pressure electric power apparatus | |
| RU2496168C1 (en) | Electric-insulating structure with water-proof coating with even thickness | |
| Jia et al. | Development of RTV silicone coatings in China: Overview and bibliography | |
| RU119162U1 (en) | ELECTRICAL INSULATION CONSTRUCTION WITH HYDROPHOBIC COATING OF DIFFERENT THICKNESS | |
| Cherney et al. | End-of-life and replacement strategies for RTV silicone rubber coatings | |
| 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 | |
| RU118466U1 (en) | ELECTRIC INSULATION CONSTRUCTION WITH DIFFERENT HYDROPHOBIC COATING | |
| RU172283U1 (en) | HYDROPHOBIC COATED ELECTRICAL CONSTRUCTION | |
| Tao et al. | A review on mechanism and application of functional coatings for overhead transmission lines | |
| RU2499315C2 (en) | Electric insulating structure with hydrophobic coating of different thickness | |
| Ibrahim et al. | Nanofilled nonlinear coating material for improving proactive flashover performance of high voltage insulators | |
| Emelyanenko et al. | The durability of superhydrophobic and slippery liquid infused porous surface coatings under corona discharge characteristic of the operation of high voltage power transmission lines | |
| Gao et al. | Investigation on field-aged RTV-coated insulators used in heavily contaminated areas | |
| Hussain et al. | Dry band formation on HV insulators polluted with different salt mixtures | |
| RU119163U1 (en) | ELECTRIC INSULATION CONSTRUCTION WITH A PREVIOUS HYDROPHOBIC COATING | |
| Jamaludin et al. | Effect of RTV coating material on electric field distribution and voltage profiles on polymer insulator under lightning impulse | |
| CN105097152B (en) | Porcelain insulator that surface is modified and preparation method thereof | |
| Bashir et al. | Ageing studies on transmission line glass insulators using dielectric dissipation factor test | |
| Bashir et al. | Ageing of transmission line insulators: The past, present and future | |
| RU2654076C1 (en) | Electrically insulating construction with hydrophobic coating | |
| RU2499316C2 (en) | Method to increase moisture-discharge properties and electric strength of electric insulating structure | |
| Emelyanenko et al. | Laser nanoengineered coatings for efficient energy transportation through corona discharge suppression | |
| Hussain et al. | Contamination performance of high voltage outdoor insulators in harsh marine pollution environment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140222 |