[發明專利]用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置

有效

• 申請號: 201410077950.4
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103811264A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 陳杰;周志成;劉洋;張若兵;路永玲;夏衍;周新磊
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司電力科學研究院;江蘇省電力公司;清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H01J37/36
• 分類號: H01J37/36
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，屬于高壓外絕緣技術領域。

背景技術

在電力系統行業中，污穢地區廣泛使用復合絕緣子以防止污閃事故。復合絕緣子具有優異耐污性能的主要原因，在于其傘群護套由硅橡膠材料制成，硅橡膠材料表面具有的憎水性，使得在大霧、小雨、露、溶雪、溶冰等惡劣氣象條件下，復合絕緣子表面形成分離的水珠而不是連續的水膜，污層電導很低，因此泄露電流也很小，不易發生強烈的局部電弧，局部電弧也難以進一步發展導致外絕緣閃絡。運行一段時間，復合絕緣子表面積污后，硅橡膠材料表面的憎水性可以遷移到污層表面，在相同污穢度下，其污閃電壓可以達到相同泄露距離絕緣子的兩倍以上。

然而，硅橡膠材料表面憎水性的遷移速率與材料成分、污穢特性及環境溫度等有關。有研究表明，當復合絕緣子表面積污以高嶺土為主時，硅橡膠材料表面的憎水性很難遷移至污層表面，將導致閃絡電壓降低，影響電力系統的正常運行；此外，當環境溫度較低時，硅橡膠材料表面憎水性的自然遷移速率緩慢，同樣將導致閃絡電壓的降低，影響電力系統的可靠性。因此，對染污硅橡膠材料表面進行處理，加速其憎水性遷移速率顯得十分必要。

近年來，大氣放電技術在表面處理、醫療衛生、環境改善等方面逐漸顯現出十分廣闊的應用前景。大氣放電過程能夠產生大量電子、離子、激發態原子、分子及自由基等活性粒子，用于材料表面處理時，能夠有效的改善材料的表面性能，且活性粒子溫度接近室溫，對處理試品不會造成損壞。現有研究主要集中在利用放電改善材料的親水特性上，如大量的研究證實，放電處理后的憎水性表面（如PET膜、無紡布等）能夠轉變成親水性，處理的效果與放電裝置的特征參數有關。但有關放電處理加速憎水性遷移速率的研究未見報道。研究發現，用大氣放電裝置產生的活性粒子流處理染污硅橡膠表面后，其憎水性遷移速率得到明顯加快。

現有的大氣放電裝置在應用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率時，卻存在許多不足之處，一定程度上限制了該技術的普及和應用。現有大氣放電裝置的工作電源通常采用工頻正弦高壓電源、中高頻高壓電源及射頻高壓電源，其在大氣壓條件下產生的活性粒子密度較低，對試品的處理效果往往不夠理想。此外，現有大氣放電裝置通常只有單個噴頭，設備的整體利用率較低，且對試品的處理面積狹小，處理效率低。

針對上述問題，本發明提出了一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種設置有預電離區，能夠產生高密度放電活性粒子且多噴嘴設計，使設備處理面積有效增大的用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于：包括依次相連的工作氣體源、氣體流量控制閥、氣體流量計、放電裝置和若干噴嘴；

所述放電裝置包括預電離區和主電離區，所述主電離區和預電離區均為一個長方形的中空腔室，所述主電離區下表面與所述預電離區上表面相通，所述預電離區下表面設置有進氣口，所述進氣口與所述氣體流量計的出氣口相連接；所述主電離區的上表面設置有若干平行排布的所述噴嘴，所述噴嘴與所述主電離區相連通；所述主電離區的前表面為高壓電極，所述高壓電極內側與阻擋介質緊密貼合，所述高壓電極外側與第一電源相連；所述主電離區的后表面為接地電極，所述接地電極接地；所述第一電源為有效提高所述主電離區產生的放電活性粒子密度的高壓尖峰脈沖電源；所述預電離區的前表面為預電離高壓電極，所述預電離區的后表面為預電離接地電極，所述預電離高壓電極外側與第二電源相連，所述預電離接地電極接地。

所述高壓電極、阻擋介質和接地電極的大小和形狀均相同；所述預電離高壓電極和預電離接地電極的大小和形狀均相同。

所述預電離區的上表面面積小于所述主電離區的下表面的面積。

所述噴嘴的個數為3~5個，所述噴嘴的內徑為3~6mm，所述噴嘴的形狀為尖嘴或圓嘴。

所述高壓尖峰脈沖電源的電壓等級為0~100kV，脈寬為1~10μs，頻率為0-30MHz且頻率可調。

所述第二電源采用為所述主電離區提供種子電子的高壓直流電源，電壓等級為5~100kV。

所述工作氣體源為空氣、氮氣、氬氣或氦氣，所述工作氣體源的流速為0~100m/s且流速可調，所述工作氣體源產生壓縮氣體。