Đánh giá Khả năng Phục hồi Cách điện Bề mặt 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 do Hồ quang

Vỏ polymer và lớp phủ cao su silicone của cách điện composite Cách điện polime đã được sử dụng ngoài trời trong khoảng 50 năm. Chúng

Khi chuỗi dimetylpolysiloxane là quá dài (Con số đơn vị siloxane được đưa ra là vài ngàn) thì chất lỏng silicon trở nên dẻo với một độ kết dính- độ bền chắc của nó được tạo ra là vì silicon được tạo ra bằng cách thêm vào các chất độn và các tác nhân khác. Cộng thêm là với cách điện ngoài trời, SIR có thể được sử dụng trong cách điện của những dây cáp đặc biệt hoạt động trong các điều kiện nhiệt độ cao (>1500C ở gần các lò và trong những động cơ điện đặc biệt), nhưng những ứng dụng này sẽ không được trình bày trong tài liệu này.

Các phương pháp kiểm tra cách điện composit

Chúng bao gồm phòng sương muối, các mặt phẳng nghiêng chứa chất thải rắn, các kiểm tra rãnh tròn dẫn xoay và rãnh tròn dẫn cố định mà trong đó các vòi bơm nước được bật vào giây thứ 20 và tắt vào giây thứ 40 của mỗi phút để đưa ra các hiệu ứng tương tự như là các rãnh tròn xoay truyền thống. Sự kiểm tra theo phương pháp sương mù sạch đưa ra một mức chịu điện áp thấp hơn so với khả năng chịu điện áp của đường dây ngoài trời, nguyên nhân là do cách điện khi kiểm tra phải chịu nhiều mức nhiễm bẩn giống nhau hơn so với trong điều kiện tự nhiên.

Kết quả kiểm tra cách điện composit

Các hiệu ứng của vật liệu phủ chổng tác động của thời tiết của cách điện polime ngoài trời, được trình bày như là thiết kế khí động lực đối việc làm sạch cách điện nhiễm bẩn tự nhiên bằng gió và mưa, thảo luận về khả năng xây dựng và định hướng đối với khả năng ăn mòn và tạo rãnh dẫn trong điều kiện sương muối khắc nghiệt một chiều DC hoặc xoay chiều AC. Các đầu cáp cấp điện áp 25 kV làm bằng SIR, EVA và EPDM được kiểm tra trong điều kiện sương muối (50 đến 1200àS/cm) để so sỏnh với cỏc hiệu ứng của thành phần lớp phủ bề mặt, thiết kế xây dựng, các phương pháp làm giảm độ căng điện trong điều kiện nhiễm bẩn. Vai trò của nhựa epoxy với thành phần silane dạng bột thạch anh cho thấy những khả năng tốt của chúng chống lại sự thoái hoá của thuộc tính chống dính nước nhưng SIR đã thực hiện tốt hơn so với epoxy trong khi kiểm tra một vòng rãnh sử dụng lượng muối hoà tan là 0,5 mS/cm.

Việc nghiên cứu sử dụng phổ electron đối với các phân tích hoá học (ESCA) trên cách điện EPDM và SIR, đã được sử dụng nhiều tại 130 kV (pha nối đất) trong phạm vi nông nghiệp, cho thấy rằng lượng cácbon giảm và lượng oxy tăng lên trên bề mặt của EPDM, trong khi đối với SIR thì sự thay đổi thành phần là không đáng kể.

Xếp hạng vật liệu đối với cách điện ngoài trời

Điện áp phóng điện của HTV-SIR sau khi để trong điều kiện sương muối kết hợp với ximăng trong khoảng thời gian sấy khô là 1giờ và lâu hơn (đến 6,5 giờ), điện áp này là khá lớn và chắc chắn lớn hơn so với EPM và EPDM, mặt khác EPM lại cao hơn EPDM. Những cách điện thanh dài làm bằng EPDM với lớp phủ chống lại tác động của thời tiết cho thấy khả năng tốt hơn so với sứ ở HVDC và HVAC nhưng sau nhiều năm vận hành chúng đã bị thoái hoá và có những vết nứt trên bề mặt, bị ăn mòn, các lỗ thủng và một lớp trắng trên bề mặt do tác động của thời tiết như là tia cực tím, mức độ ô nhiễm. Điều này đã cho thấy rằng cách điện SIR vẫn bảo toàn được tính chống dính nước của chúng trong khi EPDM trở thành dính nước hoàn toàn sau 7 năm trong quá trình kiểm tra và hoạt động ở +300 kV , SIR có khả năng tốt hơn so với sứ và EPDM thì tồi hơn so với SIR.

Khoảng cách mặt đất của cách điện đầu cột bằng sứ chính là nguyên nhân để cũng dễ bị phá vỡ và rơi dây dẫn xuống, trong khi cách điện đầu cột không phải bằng sứ thì có thể chịu được những sự phá hoại này cả về cơ và điện.

Hiệu ứng phân cực điện áp khi vận hành

Khi sương cú độ dẫn điện thấp (250 àS/cm), mẫu SIR cú thời gian phỏ hỏng thực tế dài hơn trong AC, +DC và -DC so với các mẫu EPDM, trong khi tại mụi trường sương muối cú độ dẫn điện cao [1 àS/cm] thỡ ngược lại. Trong điều kiện sương cú mức dẫn điện thấp (250 àS/cm) đối với cựng một mức chất độn (30 đến 250 pph), ATH và silica có những tính chất chống lại việc tạo thành rãnh trên EPDM tương tự như nhau bởi chúng có cùng mức thời gian để tạo thành các rãnh (ở AC, +DC và -DC) trong khi tại điều kiện sương có độ dẫn điện cao (1mS/cm) ATH có một mức chống lại nhiễm bẩn và tạo rãnh cao trong EPDM hơn là silica [86]. Điều này đã đề xuất rằng Hidro trong nước đóng một vai trò quan trọng đối với độ dẫn điện cao của sương.

Các đặc tính nhiễm bẩn lên cách điện polime

Cao lanh được cấu tạo từ thành phần chính là kaolinite (Al2Si3O5(OH)4) và thạch anh. Có thể ghi chú rằng có các dạng khác nhau của cao lanh bao gồm Brasil, Rogers, Mexican, Georgian và Italian. Điều này là do cao lanh có tính dính nước trong khi Tonoko có hàm lượng SiO2 cao hơn thì có tính chống dính nước.

Điện áp phóng điện DC của nhiễm bẩn cao lanh của SIR thấp hơn 15% so với Tonoko, và với nhiễm bẩn Aerosil thì thấp hơn cả hai loại trên bởi vì nó có tính hút nước và có dạng lớp trên bề mặt dầy hơn nhiều.

ĐẶC TÍNH KHÔNG DÍNH NƯỚC CỦA CAO SU SILICONE

Cách điện cao áp ngòai trời với thành phần cao su silicone 1 Ứng dụng của cách điện với thành phần cao su silicone

Để đáp ứng các yêu cầu về cách điện cao áp, ngòai những đặc tính sẵn có của cao su silicone, người ta còn cho thêm các chất độn để gia tăng độ bền cơ học, cho thêm aluminum trihydrate (ATH) để chống cháy vì bản thân cao su silicon rất nhậy cảm với nhiệt độ cao, dễ gây cháy. Hiện tại, trên thế giới vẫn chưa có những tiêu chuẩn cho việc thử nghiệm tăng tốc độ lão hóa cách điện polymer hoặc vật liệu cách điện polymer mặc dù một vài nước, hoặc các trung tâm nghiên cứu đang tiến hành xây dựng những tiêu chuẩn như vậy; chẳng hạn như IEEE, IEC, CIGRE, American National Standards Institute (ANSI), National Electric Manufacturers Association (NEMA). Vào năm 1974, hai nhà nghiên cứu Niemi and Orbeck đã đưa ra giả thuyết rằng sự phá hủy cách điện polymer là do kết quả của quá trình rạn nứt gây nên bởi các phóng điện trực tiếp xuất phát từ các dòng rò giá trị cao và đánh lửa tại các nơi đọng khô bề mặt cách điện (dry band arcing).

Nếu như đặc tính không dính nước của bề mặt bị mất đi do vầng quang, nước đọng sẽ tạo thành màng dẫn điện bằng cách hòa tan trong nó các thành phần nhiễm bẩn có trong môi trường, tiếp theo là đọng khô cục bộ rồi dẫn đến đánh lửa các điểm đọng khô - dry band arcing.

KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA VẦNG QUANG/PLASMA

Có thể nhận định một cách tổng quát về tác động của vầng quang/plasma lên cao su silicone như sau: (1) làm tăng lượng oxy trên bề mặt do sự hình thành các nhóm silanol và carbonyl; (2) tạo các liên kết ôxy hóa bắc cầu (oxidative crosslinking); (3) lão hóa tổng thể cấu trúc vật liệu. Các nghiên cứu về cao su silicone sau khi bị tác động của các thí nghiệm với sương muối (salt-fog) dưới điện trường cao với quan sát bằng quang phổ hồng ngoại và quang phổ tia X đã cho thấy rằng sự tác động trong thí nghiệm đã làm giảm lượng carbon từ 51% xuống còn 44% đồng thời lượng oxy tăng từ 23% lên 33%. Đối với các vật liệu bị phóng điện vầng quang 1 h, tỷ lệ phục hồi tăng với tăng mật độ liên kết ngang .Mức độ phục hồi của vật liệu bị phóng điện vầng quang trong 3 h tương tự với vật liệu bị phóng điện 1 h, tức là tỷ lệ phục hồi tăng với tăng mật độ liên kết.

Sự phục hồi tính kị nước của các vật liệu bị phóng điện không khí-plasma cường độ cao hơn so với vầng quang cho thấy không có sự phụ thuộc hệ thống vào mật độ liên kết ngang của vật liệu tại bất kỳ liều lượng được sử dụng nào (30-720 s airplasma).

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÁCH ĐIỆN COMPOSITE TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM