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憎水性涂料在电力系统外绝缘中应用广泛,运行经验表明,憎水性涂料可提高外绝缘水平降低闪络风险。超疏水涂层是迄今为止具有最为优异憎水性的涂层,其优异的憎水性和自清洁特性使其在电力系统外绝缘防污闪、防湿闪、防冰领域具有广阔的应用前景。将超疏水表面的湿闪特性与目前电力系统中应用最为广泛的憎水性涂料RTV进行对比试验研究,对指导电力系统外绝缘表面憎水性涂层的选取与应用具有重要意义。本文研究了超疏水涂层的制备方法,并将RTV与超疏水涂层表面的理化特征、湿闪特性和表面水滴的运动行为进行了系统的对比研究,论文的主要内容为:
(1)提出了一种操作简单,能适应工程领域应用的超疏水涂层制备方法。将具有超疏水性质的面漆喷涂在成型的底漆上,待干燥成型后得到由超疏水面漆、底漆、基材组合构成的超疏水材料样品。对制备得到的超疏水表面的微观形貌、疏水性能和自洁性进行了表征。结果表明,制备得到的超疏水绝缘涂层表面具有微纳二元粗糙结构,并且具有良好的超疏水性和自洁性。
(2)对超疏水涂层和RTV涂层的湿闪特性进行了对比研究,观测分析了超疏水表面和RTV表面的湿闪电弧发展过程、湿闪电压、湿闪泄漏电流和涂层的憎水恢复性。结果表明在不同润湿程度下,超疏水涂层耐湿闪能力均显著高于RTV涂层和玻璃,且具有良好的憎水恢复性。超疏水涂层表面水滴在闪络过程中大量滚落,沿面电弧沿“水滴-干带”通道贯穿两极。RTV表面水滴合并拉伸形成水带,最终电弧在“水带-干带”路径上发生闪络。
(3)研究了超疏水和RTV表面水滴的运动行为对湿闪发展过程的影响,对液滴合并弹跳行为仅存在于超疏水表面而不存在于RTV表面进行了理论解释。超疏水表面水滴在电场作用下的滚落和合并弹跳行为使得表面形成大片干区,是其具有较高湿闪电压水平和较低泄漏电流的主要原因。基于能量分析法建立液滴合并弹跳现象的理论模型,通过对比分析RTV表面和超疏水表面液滴合并弹跳过程中的能量转化,得到液滴合并弹跳现象仅存在于超疏水表面而不存在于RTV表面的原因在于:RTV表面相较于超疏水表面液滴合并过程中的粘性力效应作用增大,表面张力-惯性力效应减小,液滴合并过程中释放的表面能被内部粘性耗散所消耗而无法转化为有效的平动动能。
(1)提出了一种操作简单,能适应工程领域应用的超疏水涂层制备方法。将具有超疏水性质的面漆喷涂在成型的底漆上,待干燥成型后得到由超疏水面漆、底漆、基材组合构成的超疏水材料样品。对制备得到的超疏水表面的微观形貌、疏水性能和自洁性进行了表征。结果表明,制备得到的超疏水绝缘涂层表面具有微纳二元粗糙结构,并且具有良好的超疏水性和自洁性。
(2)对超疏水涂层和RTV涂层的湿闪特性进行了对比研究,观测分析了超疏水表面和RTV表面的湿闪电弧发展过程、湿闪电压、湿闪泄漏电流和涂层的憎水恢复性。结果表明在不同润湿程度下,超疏水涂层耐湿闪能力均显著高于RTV涂层和玻璃,且具有良好的憎水恢复性。超疏水涂层表面水滴在闪络过程中大量滚落,沿面电弧沿“水滴-干带”通道贯穿两极。RTV表面水滴合并拉伸形成水带,最终电弧在“水带-干带”路径上发生闪络。
(3)研究了超疏水和RTV表面水滴的运动行为对湿闪发展过程的影响,对液滴合并弹跳行为仅存在于超疏水表面而不存在于RTV表面进行了理论解释。超疏水表面水滴在电场作用下的滚落和合并弹跳行为使得表面形成大片干区,是其具有较高湿闪电压水平和较低泄漏电流的主要原因。基于能量分析法建立液滴合并弹跳现象的理论模型,通过对比分析RTV表面和超疏水表面液滴合并弹跳过程中的能量转化,得到液滴合并弹跳现象仅存在于超疏水表面而不存在于RTV表面的原因在于:RTV表面相较于超疏水表面液滴合并过程中的粘性力效应作用增大,表面张力-惯性力效应减小,液滴合并过程中释放的表面能被内部粘性耗散所消耗而无法转化为有效的平动动能。