Đánh giá khả năng phục hồi cách điện bề mặt của silicon sử dụng trong cách điện cao cấp chế tạo bằng vật liệu composite phủ silicone sau khi chịu tác động phá hủy bề mặt

Đánh giá khả năng phục hồi cách điện bề mặt của silicon sử dụng trong cách điện cao cấp chế tạo bằng vật liệu composite phủ silicone sau khi chịu tác động phá hủy bề mặt

Bộ Công thơng tập đoàn điện lực Việt Nam Viện năng lợng Bỏo cỏo tng kt ti cp b Mã số: I-146 7182 17/3/2009 Hà nội - 10/2008 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thanh Hi NH GI KH NNG PHC HI CCH IN B MT CA SILICON S DNG TRONG CCH IN CAO P CH TO BNG VT LIU COMPOSITE PH SILICONE SAU KHI CHU TC NG PH HU B MT (PHểNG IN/PLASMA) 1 2MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁCH ĐIỆN COMPOSITE 6 1.1. Gii thiu chung 8 1.2. V polymer và lp ph cao su silicone ca cách in composite 31 1.3. Các phng pháp kim tra cách in composit 35 1.4. Kt qu kim tra cách in composit 38 1.5. Xp hng vt liu i vi cách in ngoài tri 42 1.6. Hiu ng phân cc in áp khi vn hành 45 1.7. Các c tính nhim bn lên cách in polime 46 CHƯƠNG II : ĐẶC TÍNH KHÔNG DÍNH NƯỚC CỦA CAO SU SILICONE 48 2. 1. Nhng c tính ca cao su silicone- polydimethylsiloxane 49 2. 2. Cách in cao áp ngoài tri vi thành phn cao su silicone 51 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHỤC HỒI ĐẶC TÍNH KHÔNG DÍNH NƯỚC CỦA CAO SU SILICONE SAU KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA VẦNG QUANG/PLASMA 56 3.1. Vt liu 3.2. Các iu kin th nghim trong quá trình chu tác ng ca các phóng in 56 3.3. Các phng tin, thit b s dng  o c xác nh các c tính ca vt th nghim 58 33.4. Các kt qu thc nghim 59 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÁCH ĐIỆN COMPOSITE TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 70 4.1. So sánh cách in gm truyn thng vi cách in composite (polymer) 70 4.2. ng dng cách in composite ti h thng in Vit Nam 71 4.3. Mt s sn phm cách in composite c chào bán trên th trng Vit Nam 72 KẾT LUẬN 78 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 115 4Những chữ viết tắt HT: H thng in VLC: Vt liu composite Cao su silicone: SIR Polydimethylsiloxane: PDMS HT: H thng in DDK: ng dây ti in trên không SIR –HTV : Cao su silicone lu hóa  nhit  cao 5MỞ ĐẦU Cách in bng s và thy tinh là nhng cách in c s dng ph bin t trc n nay trong H thng in ca Vit Nam. Trên thc t, khi s dng loi cách in này thng hay gp phi mt s vn  nh: trng lng quá nng, thng xuyên phi bo dng, tui th rt thp khi hot ng trong môi trng ô nhim. Bên cnh nhng u im nh  bn c lý cao, d dàng thay i chiu dài chui i vi cách in ng dây, không b lão hóa di tác ng ca thi tit thì cách in ngoài tri bng s và thy tinh d b phóng in dn n phá hy trong các môi trng khc nghit và có  nhim bn cao. Mc dù ã có nhiu bin pháp ci tin nh tng thêm chiu dài chui s, v sinh s nh k hay s dng s có ng rò dài hn nhng quá trình phóng in b mt gây ra h hng vn xy ra thng xuyên. Gii pháp ti u mi c áp dng trong vài nm gn ây và t ra có hiu qu là s dng cách in bng vt liu composit ã và ang c s dng ngày càng nhiu trong các thit b in cao áp và siêu cao áp ngoài tri trên toàn th gii. S phát trin mnh m ca cách in composit là do nhng u im vt tri ca chúng so vi cách in thu tinh và cách in s thông thng. Chui cách in composit vi lp ph bng cao su silicon là minh chng rõ ràng cho iu ó. Chui cách in có các c tính nh: • Chng c n mòn • Có kh nng t làm sch b mt trong iu kin không có ma. (Thông qua c ch: Bi bám trên b mt s b gom li thành tng git nh hình trên và khi nc bc hi s mng bi bám i theo) 6• Không thm nc • Chng c s phá hu ca tia cc tím. • Các tính cht lý hoá không b thay i di tác ng ca nhit  t 140oC n 320oC. • Hot ng c trong môi trng ô nhim nng nh trong môi trng sng mui, axit, bi bn công nghip . Cao su silicone là thành phn quan trng nht ca cách in composite vì chúng có nhim v chng li các hin tng phóng in b mt, các tác ng ca thi tit. Tui th ca cách in ph thuc phn ln vào cht lng lp ph này. Trong các loi vt liu ph này thì lp ph cao su silicone c cho là có u im nht. ây là u im vt tri ca cao su silicone so vi các cht cách in khác và cng chính là ni dung ca  tài này: Nghiên cứu khả năng phục hồi cách điện bề mặt của silicon sử dụng trong cách điện cao áp chế tạo bằng vật liệu composite phủ silicon sau khi chịu các tác động phá huỷ bề mặt (phóng điện, plasma) Vi nhng c trng nh trên, cao su silicon nguyên cht ã c ng dng vào vt liu cách in cho ng dây trên không mt cách rt hiu qu. Tuy nhiên, vic s dng vt liu cách in composite trong các thit b này di tác ng ca iu kin khí hu nhit i nóng m ca Vit Nam thì cha c quan tâm úng mc. Do ó các nghiên cu v tui th, quá trình già hoá và kh nng phc hi ca vt liu cách in composite còn rt hn ch hoc cha cha c  cp mt cách chi tit và c th. Nghiên cu này s  cp n các vn  v 7cách in composite ph silicone, phân tích các tính cht c thù ca silicone nh c tính không dính nc ca silicone và c bit là kh nng phc hi tính cht này (chính là kh nng cách in) trên b mt sau khi chu các tác ng phá hy nh phóng in b mt (vng quang hay cu khô), plasma. ng dng  ci thin vt liu cách in composite trong quá trình sn xut. Ni dung nghiên cu bao gm các phn sau: o Tng quan v cách in composite o Phân tích thành phn, tính cht và c tính ca cách in composite ph silicone. o Nghiên cu bn cht tính không dính nc ca silicone, nng lng mt ngoài và dòng rò trên b mt silicone vai trò ca tính cht này trong kh nng cách in ca silicone và c im ca cht này trong quá trình s dng. o Nghiên cu kh nng phc hi các tính cht này sau khi lp ph chu nhng tác ng phá hy nh phóng in b mt, plasma. o Nghiên cu kh nng ng dng trong iu kin Vit nam, ánh giá tui th và tình trng làm vic trong iu kin này 8CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁCH ĐIỆN COMPOSITE Cách in cao áp bng composit ã c tha nhn và lp t  ngoài tri ti nhng ni nguy him ngày càng tng trên khp th gii. Hin ti chúng chim ti 60 n 70% trên tng s cách in c lp t mi ti Bc M. S tng trng khác thng ca vic s dng nhiu cách in composit là do nhng u im vt tri ca chúng so vi cách in thu tinh và cách in s thông thng. Các u im này bao gm : khi lng nh,  bn c trên t l trng lng cao hn, chng li các hành ng phá hoi, có kh nng tt hn trong các môi trng ô nhim nng và trong iu kin m t, ng thi chúng có th chu c in áp tng ng hoc tt hn so vi cách in s và thu tinh. Tuy nhiên, do cách in composit là vt liu mi, nên cha th ánh giá ánh giá c v tui th cng nh  tin cy trong thi gian dài, và do ó cha c ngi s dng quan tâm nhiu. Cng vi vic chúng có th chu ng c s xói mòn và không to ra các ng dn trong iu kin nhim bn ln và  m cao. Nhng iu này dn n vic phát trin vic phóng in cu khô và di mt tình hung nào ó có th gây ra các s c i vi cách in polyme. Trong tài liu này gii thiu nhng kinh nghim thc t gn ây khi s dng cách in cao áp composit  ngoài tri, các phng pháp kim tra, s già hoá, s xp hng vt liu, vai trò ca các cht n tng cng, vai trò ca các thành phn khi lng phân t thp hin có trong cách in. Các c ch to ra vic mt i và hi phc li tính s nc, mt trong nhng c tính quan trng nht ca polime, các c ch phá hng, vic xác nh các li, các dng và s lng nhim bn t nhiên, các hiu ng di ma, nh hng ca Hidrocacbon, ca không khí và gió, các phng pháp khác nhau  ti u hoá kh nng cách in và a ra mt 9phng pháp mi  ánh giá tình kh nng ca cách in polime trong in trng. Trong các phần tiếp theo của chương, cấu trúc, những đặc điểm cách điện cùng với khả năng chịu tác động môi trường vận hành của các thành phần cấu tạo nên cách điện composite như lõi cách điện bằng tổ hợp sợi thủy tinh epoxy; vỏ cách điện bằng polymer với lớp phủ cao su silicone. 1.1. Giới thiệu chung Cách in composite ã c s dng ngày càng nhiu trong c di in áp truyn ti và phân phi ng thi chim c mt th phn rng hn. S thúc y ch yu mc tng trng thc s nh vy vì ti nhng v trí c cnh báo thng gp thì nhng u im ln ca chúng so vi các cách in vô c (ch yu là cách in s và thu tinh) c phát huy. Mt trong nhng u im chính ca cách in composite ó là nng lng b mt ca chúng thp cùng vi vic duy trì c c tính chng ng nc b mt trong các iu kin thi tit m nh sng mù, sng mui và ma. Các u im khác bao gm : do trng lng nh nên kinh t hn khi thit k ct hoc có th la chn vic nâng cp in áp ca h thng hin có mà không cn thay i kích thc ct. Mt ví d v iu này là trng hp ca nc c ã tng in áp t 245 n 420kV và  Canada, ni 2 ng dây 115kV dài 50km ã c nâng lên 230 kV bng cách s dng cách in composite dng ch V nm ngang trên các ct c. Trng lng nh ca các chui cách in composit cng cho phép tng khong cách gia dây dn và t cng nh khong cách pha-pha t ó làm gim cng  in trng và t trng, gim nh hng ca chúng n môi trng công cng. Trng lng nh ca cách in composit cng giúp tránh c vic phi s dng [...]... hng và tác ng ca Hình 1.7: Một ví dụ về ảnh hưởng của nước lên mặt tiếp giáp của VLC: (1) mặt tiếp giáp bị ẩm, (2) hình thành vết phồng giữa mặt tiếp giáp, (3) các liên kết bị đứt.[25] 1 2 3 9 phng pháp mi  ánh giá tình kh nng ca cách in polime trong in trng. Trong các phần tiếp theo của chương, cấu trúc, những đặc điểm cách điện cùng với khả năng chịu tác động môi... trúc, những đặc điểm cách điện cùng với khả năng chịu tác động môi trường vận hành của các thành phần cấu tạo nên cách điện composite như lõi cách điện bằng tổ hợp sợi thủy tinh epoxy; vỏ cách điện bằ ng polymer với lớp phủ cao su silicone. 1.1. Giới thiệu chung Cách in composite ã c s dng ngày càng nhiu trong c di in áp truyn ti và phân phi ng thi chim c mt th phn rng... nng chu ng ca in mơi trong vic hình thành cây in s tng lên t ngt. 32 Hình 1.17 1.2. Vỏ polymer và lớp phủ cao su silicone của cách điện composite Cách in polime ã c s dng ngoài tri trong khong 50 nm. Chúng bao gm mt di rng các loi vt liu và cơng thc. ó là các hp cht epoxy diphenol c s dng rt nhiu trong nhà iu khi n vào gia nhng nm 1940.... vic phi s dng 21 1.1.1.4. Sự hình thành cây điện và ảnh hưởng của khối lượng chất độn lên q trình phóng điện trong vật liệu composite epoxy Trong phn trên chúng ta ã thy c quá trình hình thành s phân lp và các l trng trong vt liu composite epoxy di tác ng ca nhit  và in trng. Phn này chúng ta s xét n vt liu composite epoxy/ATH (dùng Al(OH) 3 làm cht gia cng... khơng có tính chng dính nc và tác nhân tách ri không cha ng silane. 4 Những chữ viết tắt HT: H thng in VLC: Vt liu composite Cao su silicone: SIR Polydimethylsiloxane: PDMS HT: H thng in DDK: ng dây ti in trên không SIR –HTV : Cao su silicone lu hóa  nhit  cao 47 in tích tích lu trong các thanh EPDM và HTV-SIR khi t  iu kin sng mui cho... Gii pháp ti u mi c áp dng trong vài nm gn ây và t ra có hiu qu là s dng cách in bng vt liu composit ã và ang c s dng ngày càng nhiu trong các thit b in cao áp và siêu cao áp ngoài tri trên toàn th gii. S phát trin mnh m ca cách in composit là do nhng u im vt tri ca chúng so vi cách in thu tinh và cách in s thông thng. Chui cách in... có rt nhiu ng dng trong các ngành công nghip hin i và i sng. Tùy thuc vào s phân b ca si trong nha, ngi ta phân bit vt liu composite ra: Composite ng phng (hình 1.2.a), Composite “Mat” (hình 1.2.b), Composite vi (hình 1.2.c). 40 cho thy rng q trình phóng in cu khơ không phát trin trong iu kin sng mui khc nghit, trong khi s phát trin ca dòng in... khong cách 17,3 mm/kV. Có mt cơng ty in lc ln ã thông báo rng: trong mt iu kin thi tit khc nghit, không xy ra mt s phóng in b mt nào ti bt k mt cách in SIR nào trên ng dây 138 kV (377 b cách in) và 230 kV (1430 b cách in) ca h, trong khi ó có rt nhiu q trình phóng in b mt trong các ng dây 138kV và 230 kV s dng cách in EPDM và cách in s . Cách. .. tấn 1200 1000 800 600 400 200 0 19881987198619851984198319821981 Hình 1.5 : Số lượng vật liệu composite được sử dụng hàng năm và tốc độ tiêu thụ vật liệu composite của năm sau so với năm trước trên thị trường châu Âu. i vi các kt cu mà trng lng c chn làm ch tiêu thit k u tiên thì rõ ràng vt liu composite nn nha c tng cng bng các si (si thy tinh, si Aramid và si... nng khi gi và lp t cách in, iu này giúp tit kim chi phí, do t l  bn c trên trng lng cao hn nên có th xây dng các ct vi khong cách dài hn, cách in u ct cng ít xy ra vic phá hng nghiêm trng do các hành ng phá hoi nh là bn n súng sn, ây cng là nguyên nhân gây ra vic cách in s b v và r i xung t, có kh nng tt hn nhiu so vi cách in s khi . của silicon sử dụng trong cách điện cao áp chế tạo bằng vật liệu composite phủ silicon sau khi chịu các tác động phá huỷ bề mặt (phóng điện, plasma) Vi. ca cao su silicone so vi các cht cách in khác và cng chính là ni dung ca  tài này: Nghiên cứu khả năng phục hồi cách điện bề mặt của silicon sử