高压直流盆式绝缘子表面粗糙度功能梯度电场均化方法与流程

本发明属于高电压设备绝缘制备领域，并涉及一种高压直流gis,gil盆式绝缘子粗糙度功能梯度均化表面电场表面处理方法。

背景技术：

近年来，随着电力系统高电压、大容量输电的发展需求，气体绝缘金属封闭开关设备(gis)及气体绝缘金属封闭输电线路(gil)因其传输容量大、占地面积小、可靠性高等优点，得到了广泛的关注与应用。其中，盆式绝缘子既起到机械支撑的作用，又作为电气绝缘体，对整个gis、gil的安全稳定运行起着决定性的关键作用。然而，即使在质量严苛的±800kv直流特高压工程中，环氧浇注类绝缘子依旧故障频发。

一般认为，gis/gil长期运行在直流电压下，盆式绝缘子表面会在高压导杆和接地金属外壳之间极大的场强下积聚大量的电荷，造成盆式绝缘子沿面的局部场强畸变严重，从而增大沿面闪络发生的概率。对盆式绝缘子进行表面处理，改变表面电导率，有助于表面电荷的消散，减少电荷累积，降低电场畸变程度，从而抑制沿面闪络放电的发生。

而目前现有的对于高压直流盆式绝缘子的表面处理方法只关注于化学调控，缺乏表面物理形貌的调控手段。研究表明，按照表面几何结构设计的刻蚀处理后，环氧绝缘子的表面粗糙度表面电导率呈梯度分布，闪络电压将有所提升。因此，设计和制作梯度氟化改性绝缘子对于优化gil/gis绝缘子的绝缘性能和输电系统整体的可靠性有重要的理论价值和指导意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于介绍一种高压直流gis,gil盆式绝缘子粗糙度功能梯度均化表面电场表面处理方法。通过等离子体刻蚀对绝缘子进行表面改性处理，均化绝缘子表面电场，进而提高高压直流盆式绝缘子的绝缘性能，提高运行稳定性和电力系统的安全性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种高压直流gis,gil盆式绝缘子粗糙度功能梯度均化表面电场表面处理方法，将含氟有机气体通入离子刻蚀机中电离出等离子体，轰击直流盆式绝缘子表面，形成不同粗糙程度的表面沉积，得到不同粗糙度的绝缘子表面，进而得到表面电导率分布的高压直流盆式绝缘子，改善绝缘子表面的电场分布，提高闪络电压，包括如下步骤：

1)自绝缘子表面、高压电极以及气体侧的结合点开始，将绝缘子表面分区为a、b、…、n个区域(n≥2)；

2)隔离其他区域，仅让a区域暴露于含氟有机气体中，温度25℃，刻蚀处理时间为ta，区域a刻蚀层厚度为da；

3)隔离其他区域，仅让b区域暴露于含氟有机气体中，温度25℃，刻蚀处理时间为tb，区域a刻蚀层厚度为db；

4)以此类推，自绝缘子的表面、高压电极以及气体侧的结合点处开始的区域a、b、…、暴露于含氟有机气体中刻蚀处理时间ta＞tb；刻蚀层厚度da＞db；

共采用两种刻蚀处理方式：均匀梯度刻蚀改性绝缘子和非均匀梯度刻蚀改性绝缘子。

所述含氟有机物气体为四氟化碳。

所述刻蚀激励源的放电放电电压1kv，放电电流90ma。

所述四氟化碳纯度为99％。

有益效果:考虑盆式绝缘子的结构，调控盆式绝缘子表面电场强度，使电压在绝缘子沿面均匀分布，减小电场畸变，增大绝缘子耐压。

(1)对高压直流盆式绝缘子进行表面处理，增大了处理位置的表面粗糙度，增大了表面电荷消散速度，减少电荷累积，显著提高了环氧树脂材料的绝缘性能。

(2)使得环氧树脂表面改性更加快速、精确、便于操作，从而便于应用于工业化生产。

附图说明

图1为均匀梯度刻蚀改性绝缘子示意图；

图2为非均匀梯度刻蚀改性绝缘子示意图；

图3为不同等离子体刻蚀时间绝缘子表面电荷消散速度对比；

图4为不同等离子体刻蚀时间下，沿面闪络电压对比。

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。

一种高压直流gis,gil盆式绝缘子粗糙度功能梯度均化表面电场表面处理方法，将含氟有机气体通入离子刻蚀机中电离出等离子体，轰击直流盆式绝缘子表面，形成不同粗糙程度的表面沉积，得到不同粗糙度的绝缘子表面，进而得到表面电导率分布的高压直流盆式绝缘子，改善绝缘子表面的电场分布，提高闪络电压，包括如下步骤：

1)自绝缘子表面、高压电极以及气体侧的结合点开始，将绝缘子表面分区为a、b、…、n个区域(n≥2)；

2)隔离其他区域，仅让a区域暴露于含氟有机气体中，温度25℃，刻蚀处理时间为ta，区域a刻蚀层厚度为da；

3)隔离其他区域，仅让b区域暴露于含氟有机气体中，温度25℃，刻蚀处理时间为tb，区域a刻蚀层厚度为db；

4)以此类推，自绝缘子的表面、高压电极以及气体侧的结合点处开始的区域a、b、…、暴露于含氟有机气体中刻蚀处理时间ta＞tb；刻蚀层厚度da＞db；

共采用两种刻蚀处理方式：均匀梯度刻蚀改性绝缘子，如图1所示和非均匀梯度刻蚀改性绝缘子，如图2所示。

所述含氟有机物气体为四氟化碳。

所述刻蚀激励源的放电放电电压1kv，放电电流90ma。

所述四氟化碳纯度为99％。

图3为不同等离子体刻蚀时间绝缘子表面电荷消散速度对比；图4为不同等离子体刻蚀时间下，沿面闪络电压对比。可以看出对高压直流盆式绝缘子进行表面处理，增大了处理位置的表面粗糙度，增大了表面电荷消散速度，减少电荷累积，显著提高了环氧树脂材料的绝缘性能。

尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.高压直流盆式绝缘子表面粗糙度功能梯度电场均化方法，其特征在于，将含氟有机气体通入离子刻蚀机中电离出等离子体，轰击直流盆式绝缘子表面，形成不同粗糙程度的表面沉积，得到不同粗糙度的绝缘子表面，进而得到表面电导率分布的高压直流盆式绝缘子，改善绝缘子表面的电场分布，提高闪络电压，包括如下步骤：

1)自绝缘子表面、高压电极以及气体侧的结合点开始，将绝缘子表面分区为a、b、…、n个区域(n≥2)；

2)隔离其他区域，仅让a区域暴露于含氟有机气体中，温度25℃，刻蚀处理时间为ta，区域a刻蚀层厚度为da；

3)隔离其他区域，仅让b区域暴露于含氟有机气体中，温度25℃，刻蚀处理时间为tb，区域a刻蚀层厚度为db；

4)以此类推，自绝缘子的表面、高压电极以及气体侧的结合点处开始的区域a、b、…、暴露于含氟有机气体中刻蚀处理时间ta＞tb；刻蚀层厚度da＞db；

共采用两种刻蚀处理方式：均匀梯度刻蚀改性绝缘子和非均匀梯度刻蚀改性绝缘子。

2.根据权利要求1所述的高压直流盆式绝缘子表面粗糙度功能梯度电场均化方法，其特征在于，所述含氟有机物气体为四氟化碳。

3.根据权利要求1所述的高压直流盆式绝缘子表面粗糙度功能梯度电场均化方法，其特征在于，所述刻蚀激励源的放电放电电压1kv，放电电流90ma。

4.根据权利要求2所述的高压直流盆式绝缘子表面粗糙度功能梯度电场均化方法，其特征在于，所述四氟化碳纯度为99％。

技术总结
本发明公开了高压直流盆式绝缘子表面粗糙度功能梯度电场均化方法，包括如下步骤：1)自绝缘子表面、高压电极以及气体侧的结合点开始，将绝缘子表面分区为A、B、…、n个区域(n≥2)；2)隔离其他区域，仅让A区域暴露于含氟有机气体中，温度25℃，刻蚀处理时间为tA，区域A刻蚀层厚度为dA；3)隔离其他区域，仅让B区域暴露于含氟有机气体中，温度25℃，刻蚀处理时间为tB，区域A刻蚀层厚度为dB；4)以此类推，自绝缘子的表面、高压电极以及气体侧的结合点处开始的区域A、B、…、暴露于含氟有机气体中刻蚀处理时间tA＞tB；刻蚀层厚度dA＞dB。本发明使电压在绝缘子沿面均匀分布，减小电场畸变，增大绝缘子耐压。

技术研发人员：杜伯学;刘浩梁;李进;梁虎成;冉昭玉;王泽华;侯兆豪;姚航
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2020.01.21
技术公布日：2020.06.09