Способ гидрозащиты высоковольтных опорных изоляторов

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам защиты высоковольтных керамических опорных изоляторов. Техническим результатом является получение надежного герметизирующего покрытия на поверхности их частей, выполненных из разных материалов. Способ включает нанесение низковязкой кремнийорганической композиции, содержащей диметилсилоксановый каучук, гидрооксид алюминия и катализатор, в две стадии - подслой из раствора с последующей сушкой и основной композиции, отличается тем, что в качестве основной используют композицию следующего состава: диметилсилоксановый каучук СКТН марки А (100 мас.ч.), аэросил А-175 (4-5 мас.ч.), окись цинка (4-6 мас.ч.), гидрооксид алюминия (80-100 мас.ч.) и катализатор (3-26 мас.ч.), а в качестве подслоя используют 50% раствор основной композиции в уайт-спирите с добавлением 50% раствора катализатора в уайт-спирите. В частном случае перед нанесением подслоя следует осуществить прогрев бетонной прослойки изолятора промышленным феном до температуры 105-110С в течение времени, определяемого из математического выражения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам гидрозащиты высоковольтных опорных изоляторов.

Известен способ изготовления высоковольтных изоляторов, согласно которому на поверхность изолятора при комнатной температуре наносят однослойную силоксановую композицию. Ее получают смешением полидиметилсилоксана, наполнителя из гидроокиси алюминия, катализатора отверждения. При взаимодействии с атмосферной влагой композиция отверждается, образуя на поверхности изолятора покрытие [1].

Известный способ обладает следующими недостатками:

- предлагаемая рецептура композиции предназначена для нанесения на поверхность стеклостержня, расположенного внутри керамического изолятора, и не может использоваться для нанесения одновременно на поверхность разнородных материалов, как в конструкции высоковольтного опорного изолятора - керамика, бетон, металл;

- не устраняет наличие влаги в бетоне и стыках и, таким образом, сохраняется причина появления трещин и отслоения герметизирующего покрытия;

- не учитывает влияние окружающей среды на качество герметизации (герметизацию проводят только при комнатной температуре) и таким образом исключают проведение процесса герметизации непосредственно в местах эксплуатации аппаратуры.

Среди высоковольтных изоляторов значительное место занимают изоляторы керамические опорные на напряжение свыше 1000 В [2], предназначенные для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений.

На чертеже изображена конструкция подобного изолятора, способ гидрозащиты которого наиболее близок по технической сущности и достригаемому результату заявленному.

Конструкция высоковольтного опорного изолятора состоит из керамического изделия 1, металлической арматуры 2 и бетонной прослойки 3, служащей для соединения керамической и металлической частей между собой. Таким образом, особенностью конструкции опорных изоляторов является существование стыков 4 и 5 между различными материалами, куда проникает влага. Кроме того, бетонная прослойка, являясь пористой, сама поглощает определенное количество влаги, что при отрицательных температурах может вызвать ее растрескивание и, в конечном счете, выход изолятора из строя. Поэтому стыки частей и бетонную прослойку изолятора необходимо герметизировать.

Известен способ герметизации стыков частей опорного изолятора путем их покрытия ровным слоем компенсирующей промазки (лак БТ-99, лак БТ-577)[2].

Однако данный способ не является надежным, так как под воздействием атмосферных условий, высокого напряжения, вызывающего разогрев изолятора, светоозонового и ультрафиолетового воздействия такое покрытие быстро растрескивается и отслаивается. Обладая малой эластичностью, лаковая пленка способна быстро разрушаться при покрытии стыков материалов с разными температурными коэффициентами расширения, а благодаря тонкому слою покрытия процесс окисления и старения этой пленки происходит достаточно быстро. Лаковые покрытия, как правило, являются легкогорючими.

Кроме этого, способ не устраняет влагу в бетоне и на стенках изолятора, что способствует его пробою.

Задачей настоящего изобретения является создание нового способа гидрозащиты высоковольтных опорных изоляторов, в результате применения которого получают надежное гидрозащитное покрытие его частей.

Поставленная задача решается при применении способа гидрозащиты высоковольтных опорных изоляторов путем покрытия частей изолятора и стыков этих частей изолирующим покрытием, по которому согласно изобретению изолирующее покрытие наносят в две стадии, сначала на защищенную поверхность наносят подслой из раствора, сушат его и затем на подслой наносят основное покрытие, в качестве которого используют композицию, состоящую из 100 мас.ч. диметилсилоксанового каучука СКТН марки А (ГОСТ 13835-73, ТУ 38403351-80), (4-7) мас.ч. аэросила А-175 (ГОСТ 14922-77), (4-6) мас.ч. окиси цинка, (80-100) мас.ч. гидроксида алюминия, (3-6) мас.ч. смеси дибутилдилаурата олова с тетраэтоксисиланом, как катализатора (ТУ 6-02-805-78) при отверждении основного покрытия, а в качестве раствора для образования подслоя используют 50% раствор основного покрытия в уайт-спирите с добавлением 50% раствора катализатора в уайт-спирите.

Перед нанесением подслоя может быть осуществлен прогрев бетонной прослойки изолятора до температуры 105-110С в течение времени, определенного из зависимости

=3,2610⁶(²_ц/d_ц)[(105-t_oкp.)/(2t_ф-105-t_окр.),

где _ц и d_ц - толщина и диаметр бетонной прослойки соответственно;

t_ф, t_oкp. - температура фена и окружающей среды соответственно.

Покрытие, выполненное по заявленному способу и с указанным соотношением компонентов, обладает повышенной гидрофобностью: 30-50 лет, большой эластичностью из-за присутствия в составе диметилсилоксанового каучука.

Диапазон рабочих температур: -50С - +150С, что позволяет противостоять зимним охлаждениям и разогреву изолятора под действием высокого напряжения. Материал покрытия, выполненного по указанному способу, не поддерживает горение.

Возможный прогрев бетонной прослойки изолятора перед нанесением подслоя до температуры 105-110С в течение времени, определяемого из вышеприведенной зависимости, обеспечивает устранение влаги в бетоне и на стенках изолятора, что особенно важно при производстве ремонта изолятора.

Таким образом опорный изолятор, изготовленный по заявляемому способу, обладает высокой надежностью.

Сопоставительный анализ заявляемого способа и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого способа по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового способа гидрозащиты высоковольтных опорных изоляторов, в результате применения которого получают надежное гидрозащитное покрытие его частей.

Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Использование заявляемого изобретения в электротехнике обеспечивает ему соответствие критерию "промышленная применимость".

Последовательность операций при осуществлении на практике заявляемого способа гидрозащиты высоковольтных опорных изоляторов следующая.

Сначала проводят обезвоживание и обезжиривание защищаемой поверхности уайт-спиритом и ацетоном с последующей выдержкой при температуре 120С (с помощью промышленного фена) в течение 8-10 минут. После этого на защищаемую поверхность наносят подслой. После улетучивания растворителя (через 5-10 минут) подслой прогревают при температуре 60-80С в течение 30 минут и на подготовленную поверхность с подслоем наносят основную герметизирующую композицию с катализатором.

Композиция отверждается естественным путем в зависимости от температуры окружающей среды от 2 ч (при +50С) до 48 ч (при -50С).

Защищаемую поверхность перед нанесением подслоя, особенно при ремонте после очистки от краски, для удаления влаги из бетонной прослойки и стыков можно прогреть промышленным феном при горизонтальном направлении теплового потока сквозь металлическую арматуру 2 (см. чертеж). Время прогрева устанавливают в соответствии с зависимостью

=3,2610⁶(²_ц/d_ц)[(105-t_oкp.)/(2t_ф-105-t_окр.),

где _ц и d_ц - толщина и диаметр бетонной прослойки соответственно;

t_ф, t_окр. - температура фена и окружающей среды соответственно.

В зависимости от размеров сопла фена постепенно прогревают всю прослойку изолятора.

Пример 1. По описанной технологии изготавливают композицию следующего состава (табл. 1)

После отверждения композиций испытывали по ряду показателей. Результаты приведены в табл.2

Как видно из представленных данных, уменьшение содержания компонентов ниже установленных пределов существенно снижает физико-механические и эксплуатационные показатели. Увеличение содержания компонентов выше верхнего установленного предела не приводит к существенному увеличению показателей, тогда как удлинение до разрыва и диэлектрическая прочность падают.

Пример 2. Изолятор нагреваем промышленным феном (температура фена t_ф=400С) при температуре окружающего воздуха -10С, -5С, 0С, 10С, 20С. Фиксировали время достижения температуры 105С на поверхности бетонной прослойки в точке, наиболее удаленной от поверхности фена (точки стыка бетонной и фарфоровой поверхностей). Сравнивали (табл.3) экспериментально установленное и расчетное время (_ц=15,10^-3м, d_ц=18010^-3м).

Пример 3. Изолятор с геометрическими размерами, аналогичными примеру 2, нагреваем промышленным феном при температуре фена 150С, 200С, 250С, 300С, 350С и температурой окружающей среды 20С. Фиксировали время достижения температуры 105С на поверхности бетонной прослойки и сравнивали его с расчетным (табл.4)

Таким образом, представленная зависимость пригодна для практических расчетов.

Пример 4. Изолятор, покрытый гидрозащитной изоляцией, испытывали на отслаивание покрытия от поверхности через различные промежутки времени 5, 10, 14, 20, 30 суток. Во всех случаях наблюдается разрыв изоляции по материалу. Отслоения от частей изолятора, а также отслаивания гидроизоляции не наблюдается.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Заявка ЕВП №0123487, МКИ Н 01 В 19/04, 17/50, 3/46, опубл. 1984 г.

2. ГОСТ 9984-85Е “Изоляторы керамические опорные, напряжением свыше 1000 В” (прототип).

Формула изобретения

1. Способ гидрозащиты высоковольтных опорных изоляторов путем покрытия частей изолятора и стыков этих частей изолирующим покрытием, отличающийся тем, что изолирующее покрытие наносят в две стадии: сначала на защищаемую поверхность наносят подслой из раствора, сушат его и затем на подслой наносят основное покрытие, в качестве которого используют композицию, состоящую из 100 мас.ч. диметилсилоксанового каучука СКТН марки A; 47 мас.ч. аэросила А-175; 46 мас.ч. окиси цинка; 80100 мас.ч. гидроксида алюминия и 36 мас.ч. смеси дибутилдилаурата олова с тетраэтоксисиланом, как катализатора при отверждении основного покрытия, а в качестве раствора для образования подслоя используют 50%-ный раствор основного покрытия в уайт-спирите с добавлением 50%-ного раствора катализатора в уайт-спирите.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением подслоя осуществляют нагрев бетонной прослойки изолятора промышленным феном до температуры 105110С в течение времени, определенного из зависимости

=3,2610⁶(²_ц/d_ц)[(105-t_oкp)/(2t_ф-105-t_окр)],

где _ц и d_ц - толщина и диаметр бетонной прослойки соответственно;

t_ф, t_окр - температура фена и окружающей среды соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1