硅橡胶绝缘产品憎水性测试方法

硅橡胶绝缘产品憎水性测试方法及注意事项华北电力科学研究院有限责任公司随着近年来复合绝缘子﹑RTV涂料及增爬裙的大量使用，依靠传统的盐密值已不能准确表述电力设备的外绝缘状况。为此针对上述硅橡胶类外绝缘产品的特征提出了“憎水性测试”检测项目。完整的憎水性测量包括下述四项内容：（1）测量洁净状态下（或当前状态下）硅橡胶表面的憎水性；（2）测量定量人工染污状态下硅橡胶表面的憎水迁移性；（3）测量洁净状态下硅橡胶表面憎水性的丧失性能；（4）测量洁净状态下硅橡胶表面憎水性的恢复性能。测量方法包括静态接触角测量和喷雾（或喷水）分级测量，其中对于现场运行的硅橡胶外绝缘设备仅需做当前状态下硅橡胶表面的憎水性测量，即上述内容（1），但须记录测量期间及之前一段时间内的气象条件；若需全面评估硅橡胶产品的憎水性能，则应在实验室做全上述四项内容。一．现场憎水性测量1．测量点的选择（1）复合绝缘子每条线路的每个厂家的每批产品均选择一支复合绝缘子作为测量点，该绝缘子应为该批绝缘子中运行环境最为恶劣的一支。“环境最为恶劣”指当地污染状况最为严重及（或）阴雨潮湿天气相对最多﹑等。取该绝缘子的横担侧（低压侧）第一片﹑中间一片及导线侧（高压侧）第一片伞裙做测量，上﹑下表面均测。测量周期为一年一次。（2）RTV涂料如果该RTV用于线路，则测量点选择方法同复合绝缘子；如果该RTV用于变电设备，则每站的每个厂家的每批涂料选择电压等级最高的一台设备的一相瓷瓶做测量点。其它同复合绝缘子。（3）增爬裙每站的每个厂家的每批增爬裙选择电压等级最高的一台设备的一相瓷瓶做测量点。取该相瓷瓶的低压侧第一片﹑中间一片及高压侧第一片增爬裙做测量，仅测量上表面。其它同复合绝缘子。2．憎水性测量方法：运行硅橡胶产品的憎水性测量采用喷水分级法（HC法），该方法将材料表面的憎水性状态分为7级，分别表示为HC1﹑HC2﹑HC3﹑HC4﹑HC5﹑HC6及HC7，其中HC1对应最佳憎水性，HC7对应最差憎水性，即完全亲水性。憎水性分级的典型状态如图1所示。（1）喷水装置的要求：喷水装置采用质量较好的喷壶，可以方便﹑稳定地调节出雾状水流。喷射角的校验方法如下：在距喷水装置的喷嘴25cm处立一张纸，喷射方向垂直于该纸，喷水10-15次，形成的湿斑直径在25-35cm之间为合适。（2）憎水性分级测量的要求：测量时绝缘子按运行状态放置。喷水装置的喷嘴距试品25cm，约每秒喷水一次，共喷射25次，喷射方向尽量垂直于试品表面，憎水性分级值（HC值）应在喷水结束后30S内读取（按图1确定）。3．气象参数测量为综合分析硅橡胶产品的外绝缘状况，要求测量憎水性参数的同时，测量﹑记录当日及前两日的气象参数。要求测量的参数包括当时﹑当地的温度﹑湿度（可用干﹑湿球温度计测量）；仅要求记录的参数包括当日及前两日该地区的天气情况：温度﹑湿度﹑晴或阴或雾或雨，可取自当地气象台站的预报数据。如果憎水性测量结果在HC1～HC4级范围内，则该年度不必对该批产品采取清扫等措施；如果憎水性测量结果低于或等于HC5级（按喷水分级法），则应设法查明原因，如有必要应采取清扫﹑复涂等措施。二．憎水性的全面测试与评价方法（适用于实验室）本方法对硅橡胶类绝缘产品的憎水性进行全面的评价，包括材料的憎水性、染污后憎水性的迁移特性、憎水性在一定条件下的减弱以及恢复特性。憎水性状态用静态接触角（θ）和憎水性分级（HC）表示，下述憎水性参数的要求适合于新产品，已运行的产品可参照执行。1．试品的准备试品的配方及硫化成形工艺应与正常运行的产品相同。a.静态接触角法（CA法）采用平板或近似平板试品，面积大于30cm2，试品数量为3个。b.喷水分级法（HC法）采用平板或近似平板试品，面积大于50cm2,试品数量为5个。c.清洁表面试品的预处理：用无水乙醇清洗表面，然后用去离子水（或蒸馏水）冲洗，干燥后置于防尘容器内，在实验室标准环境条件下（温度20-25°C，湿度40-70%）至少保存24h。d.试品涂污及憎水性迁移：清洁表面试品经预处理后进行涂污，盐密和灰密分别为0.1mg/cm2,0.5mg/cm2。.涂污后的试品置于实验室标准环境条件下的防尘容器内进行憎水性迁移，迁移时间为4天。2．憎水性测量方法a.静态接触角法（CA）静态接触角法即通过直接测量固体表面呈平衡状态的水珠的静态接触角来反映材料表面憎水性状况的方法。可通过静态接触角测量仪器、测量显微镜或照相等方法来测量静态接触角θ的大小。水珠的体积4～7μl，即水珠质量约为4～7mg)，每个试品需测5个水珠的静态接触角，记录3个试品15个测量点的平均值θav、最小值θmin。b.喷水分级法（HC法）喷水分级法是用憎水性分级来表示固体材料表面憎水性状态的方法。该方法将材料表面的憎水性状态分为7级，分别表示为HC1～HC7。HC1级对应憎水性很强的表面，HC7级对应完全亲水性的表面。憎水性分级的描述及典型状况见表1及图1。表1试品表面水滴状态与憎水性分级标准HC值试品表面水滴状态描述HC1只有分离的水珠，大部分水珠的后退角θr=80°HC2只有分离的水珠，大部分水珠的后退角50°＜θr＜80°HC3只有分离的水珠，水珠一般不再是圆的，大部分水珠的后退角20°＜θr＜50°HC4同时存在分离的水珠与水带。完全湿润的水带面积小于2cm2，总面积小于被测区域面积的90%HC5一些完全湿润的水带面积大于2cm2，总面积小于被测区域面积的90%HC6完全湿润总面积大于被测区域面积的90%，仍存在少量干燥区域HC7整个被试区域形成连续的水膜（1）憎水性分级测量的要求喷水设备喷嘴距试品25cm，每秒喷水1次，共25次，喷水后表面应有水份流下。喷射方向尽可能垂直于试品表面，憎水性分级的HC值的读取应在喷水结束后30s以内完成。试品与水平面呈20°～30°左右倾角。（2）对喷水装置的要求喷水设备可用喷壶,应满足：每次喷水量为0.7～1ml；喷射水流散开角为50°～70°。喷射水流散开角的校核可采用如下方法：在距喷嘴25cm远处立一张纸，喷射方向垂直于纸，喷水15～20次，形成的湿斑直径约为25～35cm。3．试验步骤与憎水性的优劣判定方法：对被测试品，静态接触角θ及憎水性分级HC值两个参数均应进行测量，并应同时满足相应的要求，其中复合绝缘子的伞裙护套材料应满足下述条件，RTV涂料及硅橡胶增爬裙暂时参考下述条件。a.憎水性按照上述规定的憎水性测量方法，测量清洁试品表面的静态接触角θ及憎水性分级HC值。试品应满足条件：（1）静态接触角θav=100°θmin=90°;（2）憎水性分级一般应为HC1-HC2级，且HC3级的试品不多于1个。b.憎水性的减弱特性在实验室标准环境条件下，将5片清洁试品置于盛有蒸馏水的玻璃容器中浸泡96h。应保证试品被完全浸没，蒸馏水电导率小于10μS/cm。将试品取出后，甩掉表面的水珠，用滤纸吸干残余水分。然后任选3个试品，顺序测量静态接触角θ及HC值，其余两个试品仅测HC值。每个试品的测量过程应在10分钟内完成。试品应满足条件：（1）静态接触角θav=90°θmin=85°；（2）憎水性分级一般应为HC3～HC4级，且HC5级的试品不多于1个。c.憎水性的恢复特性完成b项测量后，将上述试品在实验室标准环境条件下放置48h。然后任选3个试品，顺序测量其静态接触角θ及HC值，其余两个试品仅测HC值。试品应满足条件：(1)静态接触角θav=95°θmin=80°；(2)憎水性分级一般应为HC2～HC3级，且HC4级的试品不多于1个。d.憎水性的迁移物特性：从5个已按要求人工涂污且憎水性迁移4天的试品中，任选3个，顺序测量其静态接触角θ及HC值，其余两个试品仅测HC值。试品应满足条件：(1)静态接触角θav=110°θmin=100°；(2)憎水性分级一般应为HC2～HC3级，且HC4～HC5级的试品不多于1个。图1憎水性分级示意图