基于线性梯度表面处理的环氧树脂绝缘表面电荷抑制方法

技术领域

本发明属于改性绝缘材料及其制备领域，具体涉及一种基于线性梯度表面处理的环氧树脂绝缘表面电荷抑制方法。

背景技术

随着高压输电系统的快速发展，GIL(气体绝缘金属封闭管道)由于具有可靠性高、经济性好、耐压等级高、输送容量大等优点，在近年来得到逐渐广泛的应用。盆式绝缘子作为GIL设备中的固体绝缘，其表面是系统绝缘最薄弱的部分，在长期运行过程中环氧绝缘表面积累大量电荷，可能引发沿面闪络。环氧树脂具有卓越的电、热、力学性能，常被用来制造盆式绝缘子。研究表明，环氧绝缘表面闪络引起的故障在总故障中占有相当大的比例。因此，对绝缘材料进行表面改性，使其可以加快表面电荷的消散，为进一步提高GIL绝缘子可靠性提供了新的思路，成为提高电力系统安全性和可靠性的重要途径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于线性梯度表面处理的环氧树脂绝缘表面电荷抑制方法，通过对环氧树脂进行梯度氟化处理，梯度氟化处理后的环氧树脂试样具有二维梯度表面电导分布，表面电荷积累得到抑制，绝缘材料的耐受电压增强，提高了GIL的运行稳定性和电力系统的安全性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于线性梯度表面处理的环氧树脂绝缘表面电荷抑制方法，该方法包括如下步骤：

1)制作环氧树脂绝缘试样：

(1)将环氧树脂基和固化剂按照3:1的质量比进行混合；

(2)机械搅拌60-90min；

(3)脱气处理40-60min；

(4)倒入涂有脱模剂的模具中加热至70℃，固化4小时；

(5)加热至130℃，再固化4小时；

(6)完全固化后，冷却、脱模即可得到环氧树脂绝缘试样；

2)在环氧树脂绝缘试样表面进行线性梯度设计：

(1)将试样表面分为五个紧密连接的区域，设计表面电导依次减小；

(2)将试样放置在氟化处理设备内，按照单调分布梯度在不同位置处理不同时间，温度25℃，即可得到抑制表面电荷积聚的环氧树脂材料。

所述步骤2)中分步骤(2)按照单调分布梯度在不同位置处理不同时间，其中氟化处理时间分别为60min、45min、30min、15min、0min。

所述步骤2)中分步骤(2)按照单调分布梯度在不同位置处理不同时间，其中氟化处理时间分别为40min、30min、20min、10min、0min。

所述步骤2)中分步骤(2)按照单调分布梯度在不同位置处理不同时间，其中氟化处理时间分别为20min、15min、10min、5min、0min。

所述步骤1)中分步骤(1)环氧树脂基为缩水甘油醚类的双酚A环氧树脂。

所述步骤1)中分步骤(1)固化剂为低分子量聚酰胺树脂HY-651。

所述步骤2)中分步骤(2)氟化处理设备使用的气体是N₂/F₂的体积比为4/1的混合气体。

有益效果

本发明将环氧树脂进行梯度氟化处理，得到表面电导梯度分布的环氧树脂材料，有效抑制了表面电荷的积累，有利于增大绝缘子直流闪络电压，提升绝缘子耐电性能。

本发明对环氧树脂试样进行梯度氟化表面处理，并调节氟化条件，形成表面梯度氟化层，减少了表面电荷的积累。研究表明经氟气梯度处理后，试样的表面电导率梯度分布且数值增加，表面电荷消散加快。

因此对表面氟化梯度改性技术的研究对于提高GIL的运行稳定性和电力系统的安全性有着重要的理论价值和工程意义。

附图说明

图1是环氧树脂绝缘试样制作流程图；

图2是实施例1的环氧树脂试样表面电导分布图；

图3是实施例1的环氧树脂试样与未处理环氧树脂试样的初始表面电位分布对比图；

图4为环氧树脂试样表面取点位置示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。

本发明基于线性梯度表面处理的环氧树脂绝缘表面电荷抑制方法，图1为本发明环氧树脂绝缘试样制作流程图，图4为环氧树脂试样表面取点位置示意图。

本发明使用的环氧树脂基为缩水甘油醚类的双酚A环氧树脂；固化剂为低分子量聚酰胺树脂HY-651；氟化使用的气体是N₂/F₂＝4/1的混合气体，且由天津市环宇气体有限公司提供。

实施例1

1)将环氧树脂基和固化剂按照3:1的质量比进行混合，并使用机械搅拌器搅拌60min；然后使用抽气泵和真空箱对环氧树脂混合物进行脱气处理40min；接着将其倒入涂有脱模剂的模具中，固化、冷却、脱模，即得：

其中，环氧树脂采用梯度温度固化法处理。固化过程分为两步，先将模具及基料加热至70℃下固化4小时，然后再加热至130℃固化4小时，完全固化后，冷却、脱模即可得到环氧树脂绝缘试样。

2)在环氧树脂试样表面进行线性梯度设计，将试样表面分为五个紧密连接的区域，设计表面电导依次减小；将试样放置在氟化处理设备内，按照单调分布梯度在不同位置处理不同时间，氟化处理时间分别为60min、45min、30min、15min、0min，温度25℃，即可得到抑制表面电荷积聚的环氧树脂材料。

图2为本实施例的环氧树脂试样表面电导分布图；

图3为本实施例的环氧树脂试样与未处理环氧树脂试样的初始表面电位分布对比图。

表明经氟气梯度处理后，试样的表面电导率梯度分布且数值增加，表面电荷消散加快。

实施例2

1)将环氧树脂基和固化剂按照3:1的质量比进行混合，并使用机械搅拌器搅拌70min；然后使用抽气泵和真空箱对环氧树脂混合物进行脱气处理50min；接着将其倒入涂有脱模剂的模具中，固化、冷却、脱模，即得。

其中，环氧树脂采用梯度温度固化法处理:固化过程分为两步，先将模具及基料加热至70℃下固化4小时，然后再加热至130℃固化4小时，完全固化后，冷却、脱模即可得到环氧树脂绝缘试样。

2)在环氧树脂试样表面进行线性梯度设计，将试样表面分为五个紧密连接的区域，设计表面电导依次减小。将试样放置在氟化处理设备内，按照单调分布梯度在不同位置处理不同时间，氟化处理时间分别为40min、30min、20min、10min、0min，温度25℃，即可得到抑制表面电荷积聚的环氧树脂材料。

实施例3

1)将环氧树脂基和固化剂按照3:1的质量比进行混合，并使用机械搅拌器搅拌90min；然后使用抽气泵和真空箱对环氧树脂混合物进行脱气处理60min；接着将其倒入涂有脱模剂的模具中，固化、冷却、脱模，即得：

其中，环氧树脂采用梯度温度固化法处理：固化过程分为两步，先将模具及基料加热至70℃下固化4小时，然后再加热至130℃固化4小时，完全固化后，冷却、脱模即可得到环氧树脂绝缘试样。

2)在环氧树脂试样表面进行线性梯度设计，将试样表面分为五个紧密连接的区域，设计表面电导依次减小；将试样放置在氟化处理设备内，按照单调分布梯度在不同位置处理不同时间，氟化处理时间分别为20min、15min、10min、5min、0min，温度25℃，即可得到抑制表面电荷积聚的环氧树脂材料。