Содержание к диссертации
Введение
1.Состояние проблемы и постановка задач исследования 11
1.1. Анализ проблемы производства, эксплуатации и ремонта высоковольтных изоляторов 11
1.2. Полимерные высоковольтные изоляторы, особенности конструкций и используемые материалы 16
1.3. Полисилоксановые композиции и их применение в электронике и электротехнике. Перспективы использования полисилоксанов для ремонта керамических изоляторов 26
1.4..Методы физико-химического модифицирования полисилоксановых композиций 38
1.5. Выводы и постановка задач исследования 41
2. Методические вопросы экспериментального исследования 43
2.1. Объекты и методы исследования 43
2.2. Методы приготовления и модифицирования полисилоксановых композиций 53
2.3. Реологические испытания 58
2.3.1 .Общие положения 58
2.3.2. Капиллярная вискозиметрия 59
2.3.3 .Ротационная вискозиметрия 60
2.4. Определение технологических показателей 61
2.5. Методы исследования процессов вулканизации и структурирования..62
2.5.1 .Метод равновесного набухания 62
2.5.2. Вибрационный метод 64
2.5.3. Динамический метод 66
2.5.4. Ротационная вулкаметрия 68
2.6 Определение физико-механических и эксплуатационных показателей 69
2.6.1 .Плотность 69
2.6.2 .Твердость 70
2.6.3. Прочность и относительное удлинение 70
2.6.4.Эксплуатационные показатели 70
3. Разработка и физико-химическое модифицирование силоксановых композиций 73
3.1 .Общие положения 73
3.2. Базовые композиции 75
3.3. Обобщающий параметр внешнего энергетического воздействия 77
ЗАРеологическое поведение полимерной основы 79
3.5.Влияние наполнителей 82
3.6..Влияние деформационного воздействия 85
3.7. Модифицированное уравнение для описания вязкости композиций 90
3.8. Номенклатура композиций 93
3.9. Модель формирования структуры «полимер- наполнитель» 97
3.10.Мод ель протекания процесса вулканизации 102
3.11.Регулирование реологических и вулканометрических свойств композиций 105
4. Разработка способа ремонта керамических изоляторов 108
4.1. Выбор способа ремонта 108
4.2.Технология ремонта и применяемые материалы 110
4.3. Аппаратурное оформление способа 112
4.4. Технологические, физико-механические и эксплуатационные показатели композиций и их вулканизатов 116
5. Разработка способа гидрозащиты высоковольтных опорных изоляторов 117
5.1. Анализ существующих способов гидроизоляции 117
5.2.Подготовка системы гидроизоляции. Расчет времени прогрева цементной прослойки изолятора 120
5.3 .Технология ремонта 124
5.4. Технологические, физико-механические, и эксплуатационные свойства композиций и их вулканизатов 125
Выводы 131
Литература 133
- Полисилоксановые композиции и их применение в электронике и электротехнике. Перспективы использования полисилоксанов для ремонта керамических изоляторов
- Модифицированное уравнение для описания вязкости композиций
- Технологические, физико-механические и эксплуатационные показатели композиций и их вулканизатов
- Технологические, физико-механические, и эксплуатационные свойства композиций и их вулканизатов
Введение к работе
Электрические изоляторы предназначены для изоляции проводов и элементов конструкций, находящихся под напряжением, от заземленных частей электроустановок.
Решение данной технической задачи найдено сравнительно давно, им явилось использование в качестве основного элемента стеклянных или фарфоровых изоляторов. Такие изоляторы в зависимости от назначения (линии электропередач, электрические подстанции, изоляция электрических аппаратов, контактные сети, железнодорожный и городской транспорт и др.) включают десятки групп. В каждой отдельной группе в зависимости от применяемого напряжения, вида механических нагрузок, условий эксплуатации насчитываются десятки типов изоляторов, каждый из которых выпускается сотнями тысяч штук.
Одним из недостатков электрических керамических изоляторов является их хрупкость. Большое количество изделий (до 10%) повреждается при транспортировке, монтаже и эксплуатации. Кроме того, в последние годы во всем мире возросло число актов вандализма, в результате чего многие изоляторы оказались разбитыми.
При производстве керамических изоляторов высок процент брака (до 15%), к которому относят: пузыри, трещины, натеки и отсутствие глазури; царапины и риски, посторонние включения. Такие дефекты нормируются в зависимости от общей площади поверхности изоляции и назначения изолятора. Так, по нормам РАО «Энергетические системы» устанавливается, что допустимая площадь отдельного дефекта лежит в пределах от 0,55 до 2,53 см . Допустимая суммарная площадь дефектов — от 1,47 до 21,6 см . Электрооборудование с дефектами изоляции, превышающими эти величины, выводится из эксплуатации.
»
В результате экономические потери предприятий энергоснабжения и заводов по производству керамических изоляторов от повреждений и брака (они достигают 25-30% от объема выпуска) огромны.
В связи с этим в настоящее время во всем мире наметилась единственная тенденция, направленная на решение указанной проблемы — замена керамических изоляторов композитными с защитной оболочкой из полимерных материалов. В ряде случаев данная тенденция оправдана. Основными достоинствами полимерных изоляторов являются: высокие электрические свойства (низкая диэлектрическая проницаемость, высокое напряжение пробоя и др.); хорошие эксплуатационные показатели (высокая гидрофобность, приводящая к самоочистке и как следствие к отказу от необходимости обмыва изоляторов, вандалостойкость); отличные наладочные характеристики (устраняются повреждения при транспортировке изделий из-за отсутствия хрупкости, уменьшается вес изоляторов — на 90% по сравнению с фарфоровыми изделиями).
Несмотря на то, что существует достаточно много фирм, занимающихся производством полимерных изоляторов: «Sediver» (Франция), «OHIO Brass» (Канада), «Furukawa» (Япония), ЗАО «Полимеризолятор» (Россия), «Энергия - XXI» (Россия), НПО «Изолятор» (Россия), их широкое внедрение — дело будущего. В ближайшие 10-20 лет композитные изоляторы будут использоваться на вновь строящихся линиях, наряду с керамическими, так как стоимость композитных изоляторов существенно выше. Кроме того, пока не существует технической возможности замены крупногабаритных керамических изоляторов на полимерные изделия.
Решение существующей проблемы могло бы быть найдено при создании технологии ремонта керамических изоляторов.
Сама проблема ремонта керамических изоляторов включает устранение мелких дефектов (отсутствие глазури, пузыри, трещины) и крупных повреждений (сколы ребер).
Существует и другая разновидность ремонта керамических изоляторов — создание на их поверхности защитного гидроизолирующего покрытия. Среди изоляторов имеются конструкции (разрядники), в которых керамическое тело крепится к металлическому основанию с помощью бетонной прослойки. (Данный тип изоляторов используют для защиты от грозовых и коммутационных напряжений). Таким образом, в конструкции изолятора имеются стыки между материалами различной природы, попадание воды в которые может вызвать выход изолятора из строя.
Имеются способы гидрозащиты изоляторов, такие как покрытие их ровным слоем компенсирующей промазки, например, лака. Подобный способ является общепринятым во многих странах. Однако он не является надежным, так как под действием атмосферных условий, высокого напряжения, вызывающего разогрев изолятора, светоозонного и ультрафиолетового воздействия такое покрытие быстро растрескивается и отслаивается. Обладая малой эластичностью, лаковая пленка способна быстро разрушаться при покрытии стыков материалов с разными коэффициентами теплового расширения, а благодаря тонкому слою покрытия процесс окисления и старения этой пленки происходит достаточно быстро. Лаковые покрытия, как правило, являются горючими. Кроме того, данный способ не устраняет влагу в бетоне и на стыках изоляторов.
Проведенный патентный поиск показал, что технология ремонта и гидрозащиты керамических изоляторов в мировой практике отсутствует.
Решение проблемы создания технологии ремонта высоковольтных изоляторов отвечает: «Приоритетным направлениям науки и техники» (разделы «Новые материалы и химические продукты», «Композиты», «Полимеры»; раздел «Топливо и энергетика. Процессы трансформации твердого топлива в электрическую и тепловую энергию»), а также Координационному плану Академии наук РФ по проблеме: «Пути улучшения механических свойств полимерных сплавов и композитов».
Целью настоящей работы является:
-разработка материалов и технологии ремонта дефектов и повреждений керамических изоляторов;
-разработка материалов и технологии гидрозащиты керамических изоляторов.
Научная новизна проведенного исследования состоит в следующем:
Развиты принципы создания и модифицирования материалов для ремонта и гидрозащиты керамических изоляторов. Показано, что:
- независимо от назначения материалов (ремонт трещин, сколов, гидрозащита и т.д.) в качестве полимерной матрицы целесообразно использовать низко-, высокомолекулярные полисилоксаны и их смеси.
-обеспечение требуемых физико-механических и эксплуатационных характеристик материалов может быть достигнуто использованием в составе композиций комплексного наполнителя —сочетания активных (аэросил, белая сажа) и инертных (гидрооксид алюминия) наполнителей;
-формирование требуемых реологических и вулканизационных характеристик наполненных полисилоксановых композиций может быть реализовано путем воздействия на систему сдвиговых деформаций определенного диапазона.
Установлено, что для характеристики внешнего деформационного воздействия на систему целесообразно использовать обобщенный критерий, представляющий по физическому смыслу плотность энергии деформирования.
Предложена модель формирования структуры и свойств наполненных полисилоксановых композиций различного назначения и показано, что при определенной величине плотности энергии деформирования могут быть получены материалы, обладающие способностью к свободной заливке в различные полости и регулируемым временем вулканизации.
Практическая значимость работы заключается в следующем.
Созданы материалы и технологии ремонта и гидроизащиты высоковольтных керамических изоляторов, позволяющие осуществлять ремонтные работы непосредственно в местах эксплуатации изоляторов без их демонтажа при низких (-60С) и повышенных (+60С) температурах, а также в условиях повышенной влажности и загрязнений:
- материалы и технология ремонта высоковольтных керамических изоляторов всех типов, устраняющие производственные дефекты (трещины, царапины, риски, пузыри, отсутствие глазури) и крупные повреждения (сколы ребер);
материалы и технология гидроизоляции опорных керамических изоляторов, позволяющие герметизировать стыки разрядников независимо от конфигурации поверхности.
Разработанные материалы (ТУ 3494-001-7825684185-04) и технологии ремонта и гидроизоляции реализованы на предприятиях РАО «ЕЭС» Северо-Запада.
Материалы диссертации отражены в 9 статьях докладов. «Способ ремонта керамических материалов» запатентован.
Основные результаты работы докладывались на 9-ой Международной конференции молодых ученых, Казань, 1998; IV и V Международных конгрессах химических технологий, Санкт-Петербург, 2003, 2004 г.; Заседаниях секции полимерных композиционных материалов ВХО им. Д.И. Менделеева, 2001,2003- 2005 гг.
Автор защищает:
-новые экспериментальные данные о характере реологического поведения полисилоксановых композиций в условиях регулируемого деформационного воздействия;
-модель формирования структуры и свойств наполненных полсилоксановых композиций;
материалы и технологию ремонта дефектов и повреждений керамических изоляторов;
- материалы и технологию гидрозащиты опорных высоковольтных изоляторов.
Полисилоксановые композиции и их применение в электронике и электротехнике. Перспективы использования полисилоксанов для ремонта керамических изоляторов
Это указывает на сравнительно слабые Ван-дер-Ваальсовые силы. Результатом этого является повышенная гибкость силиконовых эластомеров при пониженном пределе прочности при растяжении и структурной прочности. Малые межмолекулярные силы в значительной степени обусловливают малую зависимость эластичности от температуры и объясняют чрезвычайно низкую температуру кристаллизации. Цепи диметилполисилоксанов благодаря легкости вращения свернуты в спираль. Органические радикалы оказывают экранирующее влияние на взаимодействие цепей друг с другом, так как они занимают пространство между цепями. Поэтому цепи взаимно легко подвижны. Изменение формы цепей (раскручивание спиралей при повышенной температуре), обусловливающее в метилсиликоновых маслах малое изменение вязкости с температурой, у метилсиликоновых эластомеров также проявляется в малом изменении большинства свойств в широком интервале температур.
Стойкость к действию кислорода и озона у этих материалов исключительна вследствие того, что в отличие от большинства органических эластомеров только некоторые типы силиконовых эластомеров содержат ненасыщенные радикалы.
Из-за слабых межмолекулярных сил в структуре полимеров не образуются физические узлы связи, которые обеспечивали бы каучукоподобное поведение в невулканизованном состоянии, как это наблюдается у натурального каучука и других эластомеров. Как известно, большинство органических каучуков при нагревании переходят из высокоэластического состояния в вязкотекучее (точнее, становятся вязкоупругими жидкостями, обладая как текучестью, так и высокоэластичностью), что сильно облегчает их формование при переработке. Вязкость же силиконового каучука практически не зависит от температуры и поэтому его нельзя с помощью нагрева перевести в вязкотекучее состояние, особенно это относится к композициям силоксана, содержащим наполнители. Только в результате вулканизации полимер переходит из текучего состояния в высокоэластическое, приобретая типичные каучукоподобные свойства.
Исключительно большая подвижность цепи и заместителей у атома кремния определяет стойкость таких материалов к действию низких температур. Кислород с большим углом связи обусловливает большую подвижность цепи, которая, с одной стороны, лежит в основе ее эластичности, а с другой — является причиной слабых межмолекулярных сил и тем самым более низких физико-механических свойств. В этом случае резина на основе полидиметилсилоксана имеет прочность при разрыве в не наполненном состоянии около 0,5-0,8 МПа, а в наполненном — 6-8 МПа в отличие от более прочных полиариленсилоксанов: 1,5-2 МПа и 10-12 МПа, соответственно [31].
Для улучшения свойств силоксановых каучуков, например, маслостойкости и стойкости к растворителям, применяют методы, которые себя оправдали при модификации диеновых каучуков, когда в качестве обрамляющих групп для защиты основного углеродного сегмента вводились полярные группы, увеличивающие межмолекулярные силы (нитрильные и фтор - содержащие группы).
Основным промышленным способом получения силоксановых каучуков является полимеризация циклических диорганилсилоксанов, которые получаются при гидролизе диорганил-дихлорсиланов. Отличительной особенностью производства силоксановых каучуков является возможность поддержания чистоты при проведении подготовительных операций. Силоксановые каучуки в чистом виде вырабатываются в очень незначительном количестве. Основная масса их поставляется потребителям в виде наполненных резиновых смесей, реже в виде смесей каучука с кремнекислотными наполнителями. Специфические свойства силоксановых полимеров определяются молекулярной структурой, объединяющей структурные особенности силикатных материалов и органических соединений.
Способность силоксановых резин сохранять эластические свойства в широком интервале температур, по величине которого они превосходят все другие типы эластомеров, непосредственно связана с особенностями строения высокомолекулярных полидиорганосилоксанов. Вместе с тем, нижний температурный предел сохранения эластичности и верхний температурный предел , при котором возможна длительная эксплуатация резин, устойчивость к воздействию различных агрессивных сред и многие другие свойства силоксанов сильно зависят от природы органических радикалов, связанных с кремнием, от их расположения вдоль основной цепи полимера и других структурных факторов.
Эти зависимости отражают связь между свойствами самих органосилоксанов и их строением. Так, низкотемпературные свойства силоксановых резин обусловлены, прежде всего, низкими температурами стеклования полидиорганосилоксанов - около 125 С. Такие низкие температуры стеклования свидетельствуют о большой гибкости полимерной цепи и малых величинах межмолекулярного взаимодействия. Спектроскопические исследования и термодинамические расчеты показывают, что вращение вокруг связи Si-О в силоксанах является почти свободным. Кроме того, высокая гибкость силоксановой цепи обеспечивается легкостью деформации валентных углов у атома кислорода. От структуры высокомолекулярных силоксанов зависит и их устойчивость при высоких температурах на воздухе, в инертной среде и в вакууме.
Модифицированное уравнение для описания вязкости композиций
К эксплуатационным характеристикам композиций, которые были исследованы в настоящей работе, относятся: адгезионная прочность к различным поверхностям, коэффициент морозоустойчивости, стойкость к термическому старению, удельное объемное электрическое сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь, электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость, трекингоэрозионная стойкость, дугостойкость.
Определение адгезионной прочности при отрыве определяли в соответствии с [69], стойкость к термическому старению — в соответствии с методикой [70].
Электрические свойства композиций определяли на пластинах толщиной (1,0± 0,1) мм не ранее, чем через 6 ч. после вулканизации. Вулканизованные пластины были гладкими без воздушных или других включений, просматриваемых в отраженном или проходящем свете. Для испытания использовали плоские образцы в виде круга или квадрата со стороной от 140до 150 мм, толщиной (1,0± 0,1) мм в количестве трех штук. Толщину пластин измеряли в центре и в четырех точках, расположенных на одинаковом расстоянии от центра по диагонали в месте приложения измерительного электрода.
Перед испытанием образцы предварительно кондиционировали. Кондиционирование пластин производили путем выдерживания в воде при температуре 20±2 С в течение не менее 24 ч. в свободно подвешенном состоянии на расстоянии от 3 до 5 мм друг от друга. Затем пластины вынимали, высушивали фильтровальной бумагой, протирали безворсовой тканью, смоченной спиртом, и просушивали в свободно подвешенном состоянии в течение от 10 до 15 мин. при той же температуре. Испытания образцов проводили при температуре от 15 до 35 С и относительной влажности от 45 до 75% . Удельное объемное электрическое сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическую проницаемость измеряли на трех образцах, после чего на одном из образцов в пяти точках определяли электрическую прочность. Удельное объемное электрическое сопротивление измеряли по [71], тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическую проницаемость — по [72], электрическую прочность — по [73] с помощью металлических нажимных электродов из меди. Удельное давление на образцах при испытании составляло 4,0-10" МПа(0,04кгс/см2). При определении удельного объемного электрического сопротивления, тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости применяли измерительный электрод диаметром (100,0± 0,2) мм , высоковольтный электрод диаметром 125 мм и охранный электрод шириной 10 мм. Испытательное напряжение составляло 1000 В. При определении удельного объемного электрического сопротивления выдержка под напряжением составляла 1 мин.
Для определения электрической прочности применяли измерительные электроды: верхний — диаметром (25±0,2) мм, высотой 15 мм и нижний — диаметром (75±0,2) мм, высотой 15 мм. Радиус закруглений краев электродов составлял 3 мм. Электроды помещались в стойку, гарантирующую совпадение центров.
При проведении испытания обеспечивали плавный подъем напряжения, а число пробоев на одном образце составляло не менее 5. При испытании образец и электрод находились в трансформаторном масле с высотой слоя над поверхностью образца не ниже 5 мм. Масло подбиралось таким образом, чтобы его электрическая прочность была не ниже 20МВ (при испытании масла в разряднике с электродами диаметром 25 мм и искровом промежутке 2,5 мм ). В разделе 1 были сформулированы задачи по созданию материалов, технологии ремонта и гидрозащиты высоковольтных керамических изоляторов. Рассмотрим возможные пути решения поставленных задач.
Для создания технологии ремонта высоковольтных изоляторов требуются материалы с электротехническими показателями, близкими к показателям восстанавливаемого керамического покрытия и высокой адгезией к керамике.
Данные показатели могут быть достигнуты сравнительно легко, если воспользоваться результатами исследований по созданию защитных оболочек изоляторов, которые проводились на кафедре «Оборудование и робототехника переработки пластмасс» в последние годы [2-4, 18-23]. В то же время новые композиции должны обладать либо текучестью, обеспечивающей заполнение ремонтных форм при незначительном давлении (ремонт сколов изоляторов), либо высокой текучестью (ремонт трещин изоляторов).
Для создания технологии гидроизащиты высоковольтных изоляторов требуются материалы с определенным уровнем вязкости, обладающие тиксотропными свойствами (предотвращение стекания материала с поверхности изоляторов) и высокой адгезией к материалу защитной оболочки (керамика), основанию (сталь, алюминиевые сплавы) и прослойке (бетон). Вопросы регулирования адгезии силоксановых композиций к различным материалам в общем виде можно считать решенными [23].
Технологические, физико-механические и эксплуатационные показатели композиций и их вулканизатов
Среди высоковольтных изоляторов значительное место занимают изоляторы опорные керамические на напряжение 1000 В. Разработанная технология относится к способам гидрозащиты данных изоляторов.
Стандартная конструкция такого изолятора представлена на рис.5 Л. Изолятор состоит из керамического изделия 1, металлической арматуры 2 и бетонной прослойки 3, служащей для соединения керамической и металлической частей между собой. Как видно из рисунка, особенностью конструкции опорных изоляторов является существование стыков 4 и 5 между различными материалами, куда проникает влага. Кроме того, бетонная прослойка, являясь пористой, сама поглощает определенное количество влаги, что при отрицательных температурах может вызвать ее растрескивание и, в конечном счете, выход изолятора из строя. Поэтому стыки частей изолятора и саму бетонную прослойку необходимо герметизировать.
В настоящее время герметизацию стыков частей опорного изолятора осуществляют путем их покрытия ровным слоем компенсирующей промазки ( лак БТ-99, лак БТ-577) [92]. Данный способ не является надежным, так как под воздействием атмосферных условий; высокого напряжения, вызывающего разогрев изолятора; светоозонового и ультрафиолетового воздействия такое покрытие быстро растрескивается и отслаивается. Обладая малой эластичностью, лаковая пленка способна быстро разрушаться при покрытии стыков материалов с разными температурными коэффициентами расширения, а благодаря тонкому слою покрытия процесс окисления и старения этой пленки происходит достаточно быстро. Лаковые покрытия, как правило, являются легкогорючими. Кроме того, применяемая технология и материалы не устраняют влагу в бетоне и на стенках изолятора, что способствует его пробою.
Анализ предлагаемых способов гидрозащиты высоковольтных опорных изоляторов показал, что наиболее перспективным после определенной доработки является способ [7], согласно которому на поверхность изолятора при комнатной температуре наносят однослойную, силоксановую композицию. Ее получают смешением полидиметилсилоксана, наполнителя— гидрооксида алюминия и катализатора отверждения. При взаимодействии с атмосферной влагой композиция отверждается, образуя на поверхности изолятора покрытие.
Данный способ обладает рядом существенных недостатков: 1.Предлагаемая рецептура композиции хорошо зарекомендовала себя, в основном, для нанесения на поверхность стеклостержня, расположенного внутри полимерного изолятора. Оценка ее пригодности для нанесения одновременно на поверхность разнородных материалов, как в случае конструкции высоковольтного опорного изолятора, не проводилась. 2.Не устраняется наличие влаги в бетоне и в стыках и, таким образом, сохраняется причина появления трещин и отслоения герметизирующего покрытия. З.Не учитывается влияние окружающей среды на качество герметизации (герметизацию проводят только при комнатной температуре) и таким образом исключается проведение процесса герметизации непосредственно в местах эксплуатации аппаратуры. Исходя из этого, задачей настоящей разработки явилось создание нового способа гидрозащиты высоковольтных опорных изоляторов, в результате применения которого получают надежное гидрозащитное покрытие его частей.
Одним из необходимых условий получения надежного гидрозащитного покрытия является удаление влаги с поверхности защищаемых частей изолятора. Наличие бетонной прослойки существенно осложняет эту процедуру, так как влага проникает внутрь пористой прослойки. Поэтому перед нанесением покрытия необходимо осуществить прогрев бетонной прослойки изолятора от температуры окружающей среды (tpicp) ДО температуры интенсивного испарения воды ( tHcn 105 С). Направление теплового потока прогрева показано на рис.5.1. В качестве теплообменного аппарата, учитывая, что гидрозащиту изолятора необходимо проводить в местах эксплуатации без его демонтажа, целесообразно использовать промышленный фен. В данном случае промышленный фен вместе с металлической арматурой можно рассматривать как поверхностный теплообменник, в котором теплота от горячего теплоносителя передается холодному теплоносителю через разделяющую их стенку [93, с. 168]. Продолжительность нагрева определяется из зависимости:
Технологические, физико-механические, и эксплуатационные свойства композиций и их вулканизатов
Как видно из представленных данных, уменьшение содержания компонентов ниже установленных пределов существенно снижает физико-механические и эксплуатационные показатели изделий. Увеличение содержания компонентов выше установленного предела не приводит к существенному увеличению показателей, тогда как удлинение до разрыва и электрическая прочность падают.
Пример 2. Изолятор нагреваем промышленным феном (температура фена Ц=400С) при различных температурах окружающего воздуха: -10С, -5С, 0С, +10С, + 20С. Фиксировали время достижения температуры 105С на поверхности цементной прослойки в , точке, наиболее удаленной от поверхности фена (точки стыка цементной и фарфоровой поверхностей). Сравнивали экспериментально установленное и расчетное время прогрева (5=15-10-3 м,ац=180-10"3м).
Пример 3. Изолятор с геометрическими размерами, аналогичными примеру 2, нагреваем промышленным феном при температуре фена 150С, 200С, 250С, 300С, 350С и температурой окружающей среды 20С. Фиксировали время достижения температуры 105С на поверхности цементной прослойки и сравнивали его с расчетным (Табл.5.4.).
Представленные в примерах 2 и 3 данные свидетельствуют о применимости предложенных зависимостей для расчета времени прогрева цементной прослойки до температуры, при которой происходит интенсивное испарение влаги.
Пример 4.Изолятор, покрытый гидрозащитной оболочкой, испытывали на отслаивание покрытия от поверхности через различные промежутки времени — 5,10, 14, 20, 30 суток. Во всех случаях наблюдается разрыв изоляции по материалу. Отслоения от частей изолятора, а также отслаивания гидроизоляции не наблюдается. 1. Развиты принципы создания и модифицирования материалов для ремонта и гидрозащиты керамических изоляторов. Показано, что: - независимо от назначения материалов (ремонт трещин, пузырей, сколов, гидрозащита и т.д.) в качестве полимерной матрицы целесообразно использовать низко-, высокомолекулярные полисилоксаны и их смеси; -обеспечение требуемых физико- механических и эксплуатационных характеристик материалов может быть достигнуто использованием в их составе комбинации активных (аэросил, белая сажа) и инертных (гидрооксид алюминия) наполнителей, вводимых в полимерную матрицу в условиях сдвигового деформационного воздействия определенного диапазона; -для характеристики внешнего деформационного воздействия на систему целесообразно использовать обобщенный критерий, представляющий по физическому смыслу плотность энергии деформирования. 2.На основе модифицированного уравнения Муни развиты методы количественного определения плотности энергии деформирования применительно к рассматриваемым системам и найдена область ее рациональных значений — (16- 20)- 10 Дж/ м . 3.Предложена модель формирования структуры и свойств наполненных полисилоксановых композиций различного назначения и показано, что при определенной величине плотности энергии деформирования могут быть получены материалы, обладающие способностью к свободной заливке в различные полости и регулируемым временем вулканизации. 4. Созданы материалы и технология ремонта ВКИ всех типов, устраняющие производственные дефекты (трещины, пузыри, отсутствие глазури) и повреждения (сколы ребер); материалы и технология гидрозащиты опорных ВКИ, позволяющие герметизировать стыки разрядников (защита от грозовых и коммутационных напряжений), независимо от конфигурации поверхности. Материалы и технологии ремонта и гидрозащиты ВКИ позволяют осуществлять ремонтные работы непосредственно в местах эксплуатации изоляторов без их демонтажа при низких (-60С) и повышенных (+60С) температурах, а также в условиях повышенной влажности и загрязнений и являются экологически чистыми. 5.Разработанные материалы (ТУ 3494-001-7825684185-04) и технологии ремонта и гидроизоляции реализованы на «НПО Изолятор» и проходят проверку на предприятиях РАО «ЕЭС» Северо-Запада.
Похожие диссертации на Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полисилоксанов для ремонта и гидроизоляции керамических высоковольтных изоляторов
