Способ испытания полимерных изоляционных материалов на трекингостойкость и эрозионную стойкость

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Социалистических

Республик

< 752514 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.07.78 (21) 2644867/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Н 01 В 19/00

Гюиударствеииый иамитет

СССР

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 27 (53) УДК 621.315 (088.8) ио делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 05.08.80 (72) Авторы изобретения

Г. Н. Александров, Г. А. Гусейнов и Э. П. Соловьев

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗОЛЯЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА ТРЕКИНГОСТОЙКОСТЪ И ЭРОЗИОННУЮ

СТОЙКОСТЬ

l5

Изобретение относится к высоковольтной технике и может быть использовано для определения трекингостойкости и эрозионной стойкости полимерных изоляционных материаловв.

Как известно, при эксплуатации в процессе загрязнения и увлажнения изолирующие элементы высоковольтных конструкций подвергаются поверхностным частичным разрядам. Стойкость к этим разрядам (трекингостойкость) является одной из основных характеристик, определяющих возможности применения полимерных материалов в высоковольтной наружной установке.

Поскольку в условиях эксплуатации проведение сравнительных испытаний различных полимерных материалов на трекингостойкость и.эрозионную стойкость затрудняется из-за невозможности регулировать условия опыта, а разрушение происходит относительно медленно, то разработаны различные способы ускоренных испытаний (способ каплепадения, терм овлагока меры, фиксирования микродуги, «проводящего тумана» и др.) .

Классификация полимерных материалов по ускоренному способу испытания материа2 лов должна в той или иной степени способствовать поведению их в реальных условиях, т. е. наиболее стойкие полимерные материалы по ускоренному способу испытания должны быть лучшими при эксплуатационных испытаниях.

Известен капельный способ для испытания полимерных материалов на трекингостойкость, по которому металлические электроды устанавливаются на поверхность полимерного образца под углом 60 на расстоянии 4 мм. С помощью пипетки через каждые

30 с на поверхность образца подается по капле электролит. При каждом падении капли в цепи появляется импульс тока, что может быть использовано для регистрации числа капель.

Напряжение, соответствующее образованию проводящей дорожки и току утечки, после 50 капель по нормам является показателем стойкости материала к трекингу (1).

Недостаток известного способа испытания на трекинг — большой разброс получаемых значений.

Наиболее близким к предлагаемому является способ апроводящего тумана» для определения трекингостойкости полимерных

75251

3 материалов, при котором образцы устанавливаются в испытательную камеру, после чего включается высокое напряжение, а необходимое увлажнение для обеспечения развития частйчных разрядов на поверхности испытуемых материалов осуществляется разбрызгиванием электролита определенной концентрации при помощи сжатого воздуха (2).

Основными недостатками данного способа испытаний полимерных материалов на трекингостойкость является большая длительность испытаний и сложность испытательной установки.

Цель изобретения — сокращение времени испытания, обеспечение стабильности и достоверности результатов.

Указанная цель достигается тем, что над испытуемым образцом устанавливают вспомогательный образец с. электродами, прикладывают к ним высокое напряжение, обеспечивающее частичные разряды, и увлажнение испытуемого образца производят, направляя поток электролита к нему по поверхности вспомогательного образца, На фиг. 1 представлен способ увлажнения поверхности полимерного изоляционного материала каплепадением; на фиг. 2 — характерное разрушение образцов полимерных материалов при испытании на трекингостойкость каплепадением.

Проводят предварительную активацию продуктами окисления электролита, необходимого для увлажнения поверхности полимерного материала.

Предварительная активация электролита производится частичными разрядами при стекании его по поверхности вспомогательТаблица 1

Трекингостойкость, ч

Примечание по предлагаемому способу по известному способу

Пои fan =1000 Ом,см

О, 1-1,5

О, 1-05

0,5-1,0

О, 1-1,0

0,5-2

0,2-1,0

1,0-5,0

0,1-1,5

0,5-70

0,5-3 О

3-8 О

1-45

10-100

8-70

Трек

7 Прессматериал типа Q0-2 20-100

8 Прессматериал типа АГ-4В 3-10

>100

Эрозия № Состав композиций и/и

1 ЭД-20 + ПЭПА

2 ЭД-20 + МА

3 ЭД-20 + изо — МТГФА

ЭД-20 + ТЭА

5 ПН-3 + Пб

6 НПС-609 + Пб

9 НЭО + изо - МТГФА

4 ного образца с электродами, расположенно.го над испытуемым образцом.

В качестве вспомогательного образца можно взять любой трекингостойкий материалл (ф арф ор, стекло и др.) соответствующего размера.

Испытание можно проводить также и на образце полимерного материала необходимого размера путем закрепления на его поверхности трех и более электродов. При этом первые верхние межэлектродные участки поверхности образца являются вспомогательными по отношению к нижним участкам.

Увлажнение поверхности испытуемого образца при испытании обеспечивается каплепадением (фиг. 1).

Величина напряженности электрического поля, сопротивление электролита, расстояние между электродами могут меняться в широких пределах в зависимости от размера и формы образца.

В табл. 1 приведены данные сравнительных испытаний на трекингостойкость образцов полимерных материалов по известному и по предлагаемому способам.

Испытания проводят при напряженности электрического поля Е = 0,7 кВ/см, расстоянии между электродами L = 3 см, удельном объемном электрическом соспротивлении электролита Р „= 500 — 1000 Ом.см, средней интенсивности увлажнения поверхности образцов по известному способу 1цg =

= 0,8 мм/ч и частоте каплепадения по предлагаемому способу одна капля за 4 — 5 с.

Из табл. 1 видно, что при использовании предлагаемого способа существенно ускоряется процесс разрушения.

752514

Продолжение табл. 1

Трекингостойкость, ч рнмечание

Состав композиций

Мв и/п по известному по предлагаем способу мому способу

10 НЭО+ДЭГ-1+изо-МТГФА

) 8

>100

11 Стеклопластик с покрытием из фторопласта типа Ф-32Л >100 )8

При Рзл =500 Ом см

Незначительная эрозия

О, 1-0,2

1 ЭД-20+ПЭПА+200 вес.ч,ПКП 2-40

Трек

2 ЭД-20+изо+МТГФА+200 вес,ч.

ПКП 10-70

О, 1-0,3

ЗУП-6 12+изо-МТГФА+200 вес.ч.

ПКП >100

Сильная эрозия

4 УП-629+изо-МТГФА+200 вес.ч.

ПКП )100

5 УП-639+изо-МТГФА+200 вес.ч.

ПКП )100

1,5-2,0

О, 1-0,2

Трек

20-80

1-7

8 Стеклопластик на основе

ЭД-2 0+из о-МТГФА

3-70 0,3-0,5

9 Стеклопластик с покрытием из фторопласта типа Ф-32Л

Незначительная эрозия

)100

10 Фарфоровый стержневой изолятор

Эрозия

)100 )8

11 Стеклянный стержневой изолятор

)100 )8

Причиной ускорения процесса разрушения по предлагаемому способу является повышенная концентрация активных окислительных продуктов, образующихся при воздействии разряда на электролит. При этом увлажнение нижних участков образца происходит постепенно электролитом, обработанным разрядами на предыдущих участках, т. е. обогащенным продуктами окисления. Поэтому разрушение преимущественно начинается с нижнего участка.

Трекингостойкость полимерных материалов с различными электролитами по предлагаемому способу при Рэ, = 500 Ом.см, Е = 0,7 кВ/см приведена в табл. 2.

Анализ результатов испытаний показывает, что добавление в состав электролита таких химически активных веществ, как азотная кислота и перекись водорода, су6 Прессматериал типа ДО2

7 Прессматериал типа АГ-4В щественно ускоряет процесс трекинга материалов (табл. 2). А в атмосфере газа, не содержащего кислород (аргон, элегаз), ° $ разрушение материалов частичными разрядами не происходит, в том числе и материалов, нетрекингостойких в воздухе (табл. 3). Это еще раз подтверждает определяющую роль окислительных процессов в явлении трекинга.

Предлагаемый способ испытания полимерной изоляции на стойкость к поверхностным частичным разрядам имеет ряд преимуществ перед известными, главными из которых являются малое время испытаний, стабильность получаемых данных, что позволяет уменьшить количество опытов, а также обеспечивает простоту испытательной установки.

752514

Таблица 2

Трекингостойкость, ч

N. и/п

Пр имечание

Состав материала

4 5 6

1 ЭД-2Л+ПЭПА+200 вес.ч.

ПКП 03 02 01 01

Трек

2 ЭД-20+MA+200 вес.ч.

ПКП

02 01 01 01

0,1

4 УП-6 12+изо-МТТФА+

200 вес.ч. ПКП

>8 )8 >8 > 8

Сильная эрозия

5 УП-629+изо-МТГФА+200 вес.ч, ПКП >8 >8 >8 )8

6 УП-6 3 9+из о-МТГФА+200 вес.ч. ПКП >8 )8 >8 >8

7 НЭО+изо-МТГФА+200 вес.ч. ПКП

>8 >8 >8 >8

8 Прессматериал типа

ДО-2

2 0,5 0,1 0,1

Трек

9 Прессматериал типа

АГ-4В

05 01 01 01

10 Стеклопластик на основе ЭД-20+изо-МТГФА 3 0,5 0,1 О, 1

11 Стеклопластик с покрытием из фторопласта типа Ф-32Л

>8 >8 >8 >8

Слабая эрозия

12 Фарфоровый стержневой изолятор

>8 >8 >8 >8

Сильная эрозия13 Стеклянный стержневой изолятор

>8 >8 >8 >8

П р и м е ч а н и е: ФЦР - фильтр цементного раствора, МА — малеиновый ангидрид, ПЭПА — полиэт иленполиамин, изо-МТГФА — жидкий изомер метилтетрагидрофталевого ангидрида, НЭΠ— ненасьпценный эпоксидный олигомер. о

Х а е

3 ЭД-20+изо-МТГФА+200 вес.ч. ПКП 05 02 01

+ Cl) м O

< > о Х

eJ р

Х

& +

752514 10 женному способу (условия испытания те же) приведена в табл. 3.

Трекингостойкость полимерных материалов в различных газовых средах по предлоТаблица 3

Примечание

Трекингостойкость,ч

Состав газа

Трек

1 ЭД-20 + ПЭПА

0,2

Без разрушения Ррек

Двуокись углерода

Трек

0,3

Элегаз

Без разрушения

2 ЭД-20 - МА

0,1

l,0

Трек

Двуокись углерода

0,3

Элегаз

3 ЭД-20 + изо — МТГФА Воздух

Аргон

Азот

Трек

0,5

Без разрушения

4,0

Трек

Двуокись углерода

0,5

Элегаз

4 Стеклопластик на основе ЭД-20 + изоМТГФА Воздух

Трек

Двуокись углерода

Трек

0,3

Элегаз

2,0

5 НЗО + ПЭПА

0,5

3,0

Сильная эрозия+Трек

_#_o Состав композиций п/п

Воздух

Аргон

Азот

Воздух

Аргон

Азот

Аргон

Азот

Воздух

Аргон

Азот

0,2

2,5

1,5

Трек

Без разрушения

Трек

Без разрушения

Трек

Без разрушения

Трек

Трек

Трек

Без разрушени й

752514

Продолжение табл. З

Примечание

Тр екингс»стойкость, ч

Мю п/п

Двуокись углерода

2,0

Эле газ

Без разрушений

Без разрушений

Воздух

Аргон

Азот двуокись углерода

Эле газ

Воздух

Аргон

Азот

Эрозия+Трек двуокись углерода

Жегаз

Формула изобретения

Состав композиций Состав газа

6 НЭО + изо — МТГФА

7 Стеклопластик на основе НЭО-изоМТГФА

Предлагаемый способ испытания полимерных материалов на трекингостойкость и эрозиостойкость указывает на определяющую роль окислительных процессов в явлении трекинга, позволяет с малыми затратами времени и средств выбрать из широкого ассортимента полимерных материалов наи- 4о более стойкие к поверхностным частичным разрядам в процессе загрязнения и увлажнения.

Способ испытания полимерных изоляционных материалов на трекингостойкость и эрозионную стойкость, при котором к электродам испытуемого образца прикладывают so высокое напряжение, увлажняют поверхность образца электролитом, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени испытания, обеспечения стабильности и достоверности результатов, над испытуемым образцом устанавливают вспомогательный образец с электродами, прикладывают к ним высокое напряжение, обеспечивающее частичные разряды и увлажнение испытуемого образца производят, направляя поток электролита к нему по поверхности вспомогательного образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Казарновский Д. М. и Тареев В. М.

Испытания электроизоляционных материалов, 1969.

2. Александров Г. Н. и Зиганшина Е. Х.

О методике испытаний образцов полимерных изоляционных конструкций на стойкость к поверхностным частичным разрядам.—

«Электротехника», 1971, № 6.

752514

Составитель П. Забуга

Редактор Е. Дорошенко Техред К. Шуфрич Корректор Г. Решетняк

Заказ 4755/12 Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4