RU2654076C1

RU2654076C1 - Electrically insulating construction with hydrophobic coating

Info

Publication number: RU2654076C1
Application number: RU2017104474A
Authority: RU
Inventors: Денис Валерьевич Тасаков; Александр Борисович Злаказов; Олег Николаевич Ефимов
Original assignee: Тоо Еу Гиг
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2018-05-16

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to linear suspension insulators of overhead power transmission lines. Insulator contains metal cap (1), metal rod (2), insulating piece of tempered glass (3), which consists of head (4) and plate (5) with ribs (6) or without ribs on the lower surface, inner surface of the metal cap and the outer surface of the insulation part head, as well as the surface of the metal rod and the inner surface of the head of the insulation part are connected together by hardened cement-sand sticker (7), while the hydrophobic coating is evenly applied to the surface of the cement-sand sticker and part of the outer surface of the metal cap and the metal rod.

EFFECT: technical result is high reliability, the service life of insulators, as well as discharge characteristics in atmospheric and industrial pollution.

7 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроизоляционным конструкциям, например, в виде линейных подвесных изоляторов воздушных линий электропередач.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to electrical insulating structures, for example, in the form of linear suspended insulators of overhead power lines.

Известны электроизоляционные конструкции в виде линейных тарельчатых подвесных изоляторов, содержащие шапку, стержень и изоляционную деталь из закаленного стекла, которая состоит из головки и тарелки, соединенных между собой с помощью затвердевшей цементно-песчаной связки [ГОСТ 27661-88].Known electrical insulating structures in the form of linear plate-shaped suspended insulators containing a cap, a rod and an insulating piece of tempered glass, which consists of a head and plates interconnected using hardened cement-sand ligaments [GOST 27661-88].

Недостатком этих изоляторов является низкая гидрофобность и, соответственно, низкие значения разрядных напряжений, особенно в условиях загрязнения.The disadvantage of these insulators is the low hydrophobicity and, accordingly, low values of discharge voltages, especially in conditions of pollution.

Преимущественное использование стеклянных деталей изоляторов позволяет повысить электрические и механические характеристики и срок службы изолятора, обеспечивает легкость обнаружения вышедшего из строя изолятора. Однако даже небольшое загрязнение значительно снижает электрическую прочность изоляции. Значительное количество аварий (около 13%) на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) происходит при перекрытии линейных изоляторов в результате их загрязнения. Стекло является гидрофильным материалом и подвержено сильному загрязнению поверхности. Особенно опасными для стекла являются образующиеся при увлажнении щелочные растворы, а также проводящие загрязнения, возникающие при прохождении ВЛ вблизи морей и океанов, металлургических комбинатов и т.д. В условиях загрязнения резко снижаются разрядные характеристики гирлянд изоляторов. Поэтому борьба с загрязнениями изоляции и обеспечение ее надежной работы в условиях интенсивного загрязнения как естественного, так и промышленного происхождения имеет особую актуальность.The predominant use of glass parts of insulators allows to increase the electrical and mechanical characteristics and the service life of the insulator, provides ease of detection of a failed insulator. However, even slight contamination significantly reduces the dielectric strength. A significant number of accidents (about 13%) on overhead power lines (OHL) occur when the line insulators are blocked as a result of their pollution. Glass is a hydrophilic material and is subject to severe surface contamination. Especially dangerous for glass are alkaline solutions formed during wetting, as well as conductive contaminants that occur when OHL passes near seas and oceans, metallurgical plants, etc. Under pollution conditions, the discharge characteristics of insulator strings sharply decrease. Therefore, the fight against pollution of insulation and ensuring its reliable operation in conditions of intense pollution of both natural and industrial origin is of particular relevance.

Для защиты изоляторов, в первую очередь подстанционных, достаточно широкое распространение получило применение различных гидрофобных паст и вазелинов. Помимо водоотталкивающих свойств, они обладают способностью обволакивать осевшие на поверхности твердые частицы, отделять их друг от друга непроводящей и не увлажняемой пленкой и восстанавливать гидрофобные свойства поверхности. Однако с течением времени оседающие частицы погружаются в пасту, насыщают ее. Подвергаясь атмосферным и химическим воздействиям, паста может окислиться, в результате чего происходит потеря гидрофобных свойств. Поэтому раз в несколько лет приходится убирать старое покрытие и наносить новое. Срок замены покрытий зависит от условий эксплуатации, типа и толщины покрытия и при интенсивных загрязнениях для большинства применяемых паст и вазелинов составляет 1-3 года.To protect insulators, primarily substation ones, the use of various hydrophobic pastes and petroleum jelly has become quite widespread. In addition to water-repellent properties, they have the ability to envelop solid particles deposited on the surface, separate them from each other with a non-conductive and non-moistened film, and restore hydrophobic properties of the surface. However, over time, the settling particles are immersed in the paste, saturate it. Subjected to atmospheric and chemical influences, the paste can oxidize, resulting in a loss of hydrophobic properties. Therefore, once every several years it is necessary to remove the old coating and apply a new one. The replacement period for coatings depends on the operating conditions, type and thickness of the coating and with intensive pollution for most pastes and petroleum jelly used is 1-3 years.

Некоторые типы вазелиновых покрытий при нагревании становятся текучими, что ограничивает возможность их применения в районах с повышенной температурой и на конструкциях, подверженных нагреву в процессе работы. Также применение паст и вазелинов неодинаково эффективно для различных условий загрязнения. Так, покрытие кремнийорганическим вазелином KB оказалось эффективным в условиях загрязнений цементных заводов и неэффективным в зоне уносов алюминиевых заводов [Андриевский В.Н., Голованов А.Т., Зеличенко А.С. Эксплуатация воздушных линий электропередачи. - М., Энергия, 1976. - 616 с.].Some types of vaseline coatings become fluid when heated, which limits the possibility of their use in areas with high temperature and on structures that are subject to heating during operation. Also, the use of pastes and petroleum jelly is not equally effective for various pollution conditions. So, the coating with organosilicon petroleum jelly KB turned out to be effective in the conditions of pollution of cement plants and ineffective in the zone of ablation of aluminum plants [Andrievsky VN, Golovanov AT, Zelichenko AS Operation of overhead power lines. - M., Energy, 1976. - 616 p.].

Начиная с 90-х годов прошлого столетия, имеет место тенденция к все более широкому применению вместо гидрофобных паст и вазелинов кремнийорганических компаундов холодного отверждения. Они наносятся на поверхность изолятора с помощью распылителя и после отверждения образуют гидрофобное покрытие в виде твердой пленки толщиной от 100 до 800 мкм.Starting from the 90s of the last century, there is a tendency to an ever wider use of cold-hardened silicone compounds instead of hydrophobic pastes and petroleum jelly. They are applied to the surface of the insulator using a spray gun and, after curing, form a hydrophobic coating in the form of a solid film with a thickness of 100 to 800 microns.

Полимерное покрытие на поверхности изоляционной леки и сохраняет характеристики изоляторов в загрязненных районах, предотвращает смачивание поверхности стеклодетали, тем самым позволяет увеличить стойкость изолятора к поверхностному пробою, и, как следствие, уменьшает вероятность перекрытия гирлянд. Применение изоляторов с полимерным покрытием целесообразно в загрязненных районах: промышленных, приморских, пустынных и т.п.The polymer coating on the surface of the insulating fishing line and maintains the characteristics of insulators in contaminated areas, prevents the glass surface from wetting, thereby increasing the insulator's resistance to surface breakdown, and, as a result, reduces the likelihood of overlapping garlands. The use of insulators with a polymer coating is advisable in contaminated areas: industrial, coastal, desert, etc.

Известна электроизоляционная конструкция в виде опорного стержневого изолятора, который содержит изоляционную деталь, соединенную с металлической арматурой, с помощью затвердевшей цементно-песчаной связки, причем боковые наружные поверхности металлической арматуры, а также наружная поверхность изоляционной детали покрыты гидрофобным кремнийорганическим равнотолщинным для всей конструкции изолятора покрытием, величина которого составляет от 100 до 300 мкм [Ким Ен Дар, П.Е. Пономарев. Опыт эксплуатации кремнийорганического покрытия холодного отверждения на подстанциях энергосистем Украины // Электрические сети и системы. - 2006. - № 3. - С. 32-35].Known electrical insulating structure in the form of a supporting rod insulator, which contains an insulating part connected to a metal reinforcement, using a hardened cement-sand ligament, and the lateral outer surfaces of the metal reinforcement, as well as the outer surface of the insulating part are covered with a hydrophobic organosilicon coating equally thick for the entire structure of the insulator, the value of which is from 100 to 300 microns [Kim Yong Dar, P.E. Ponomarev. The operating experience of the silicone coating of cold curing at substations of energy systems of Ukraine // Electric networks and systems. - 2006. - No. 3. - S. 32-35].

Недостатком данной конструкции является недолговечность покрытия, срок эксплуатации которого составляет 5-7 лет, после чего покрытие нужно возобновлять.The disadvantage of this design is the fragility of the coating, the life of which is 5-7 years, after which the coating must be renewed.

В качестве прототипа выбрана электроизоляционная конструкция с равнотолщинным гидрофобным покрытием, жидким в исходном состоянии, выполненная в виде как минимум одного изолятора, который содержит изоляционную деталь, состоящую из ствола с ребрами или без ребер на боковой поверхности, соединенную по обоим концам с металлической арматурой, выполненной, например, в виде фланца, с помощью затвердевшей цементно-песчаной связки, причем наружная поверхность металлической арматуры, а также изоляционной детали равномерно покрыты гидрофобным покрытием одинаковой толщины. При этом электроизоляционная конструкция покрыта гидрофобным покрытием толщиной 80-800 мкм, причем гидрофобное покрытие в вулканизированном состоянии характеризуется величиной краевого угла смачивания, составляющего от 60 до 179°, трекингоэрозионной стойкостью при длительности испытаний, составляющей не менее 500 ч при рабочих напряжениях 6-750 кВ, а также величиной дугостойкости, характеризующейся значением тока дуги не менее 100 мА при длительности воздействия не менее 600 с. Электроизоляционная конструкция состоит из двух или более изоляторов, соединенных друг с другом параллельно или последовательно. Изоляционная деталь выполнена из фарфора или стекла. Изоляционная деталь состоит из ствола в форме тела вращения, выполненного в виде сплошного или полого стержня цилиндрической или конической формы. Электроизоляционная конструкция может быть покрыта гидрофобным покрытием на основе одно- или двухупаковочного кремнийорганического компаунда холодного отверждения, который в невулканизированном состоянии характеризуется жизнеспособностью при температуре от 15 до 35°С в пределах 15-60 мин, а в вулканизированном состоянии характеризуется условной разрывной прочностью при растяжении не менее 0,55 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 100%, удельным объемным электрическим сопротивлением не менее 3,0×10¹⁴ Ом⋅см, удельным поверхностным электрическим сопротивлением не менее 1,0×10¹⁵ Ом, тангенсом угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц не более 0,008, электрической прочностью в дистиллированной воде не менее 10 кВ/мм, а также прочностью связи с металлом при отслаивании не менее 0,60 Н/м. Электроизоляционная конструкция покрыта гидрофобным покрытием, которое в вулканизированном состоянии характеризуется сроком службы, составляющим не менее 10 лет, при эксплуатации в условиях перепада температур от минус 60°С до плюс 65°С. Электроизоляционная конструкция может быть покрыта гидрофобным покрытием, которое содержит силиконовый низкомолекулярный каучук, наполнитель и отвердитель, причем в качестве силиконового низкомолекулярного каучука гидрофобное покрытие содержит каучук марки СКТН, в качестве наполнителя оно содержит как твердый наполнитель в виде гидрата окиси алюминия и сажи ацетиленовой, так и жидкий наполнитель в виде низкомолекулярной кремнийорганической жидкости 119-215, а в качестве отвердителя гидрофобное покрытие содержит метилтриацетоксисилан. Электроизоляционная конструкция может быть покрыта также гидрофобным покрытием, которое содержит на 100,0 мас. ч. каучука гидрат окиси алюминия в количестве 5,0-15,0 мас. ч., сажу ацетиленовую в количестве 0,5-2,5 мас. ч., низкомолекулярную кремнийорганическую жидкость 119-215 в количестве 1,25-2,5 мас. ч., метилтриацетоксисилан в количестве 2,5-6,5 мас. ч. [RU № 2496168 C1, МПК Н01В 17/02, Н01В 17/50, H01B 19/00. Опубл. 20.10.2013].As a prototype, an insulating structure with an equally thick hydrophobic coating, liquid in the initial state, made in the form of at least one insulator, which contains an insulating part consisting of a barrel with or without ribs on the side surface connected at both ends with metal reinforcement made , for example, in the form of a flange, using hardened cement-sand ligaments, the outer surface of the metal reinforcement and the insulating part being uniformly coated with a hydrophobic PTFE coating of uniform thickness. In this case, the insulating structure is coated with a hydrophobic coating with a thickness of 80-800 μm, and the hydrophobic coating in the vulcanized state is characterized by a contact angle of 60 to 179 °, tracking erosion resistance for a test duration of at least 500 hours at operating voltages of 6-750 kV , as well as the value of arc resistance, characterized by an arc current of at least 100 mA with a duration of exposure of at least 600 s. The electrical insulating structure consists of two or more insulators connected to each other in parallel or in series. The insulating part is made of porcelain or glass. The insulating part consists of a barrel in the form of a body of revolution, made in the form of a solid or hollow rod of cylindrical or conical shape. The insulating structure can be coated with a hydrophobic coating based on one or two pack cold-hardening organosilicon compounds, which in the unvulcanized state are characterized by viability at a temperature of 15 to 35 ° C for 15-60 minutes, and in the vulcanized state they are characterized by a conditional tensile strength not less than 0.55 MPa, elongation at break of at least 100%, specific volumetric electrical resistance of at least 3.0 × 10 ¹⁴ Ohm⋅cm, specific surface electrical resistance not less than 1.0 × 10 ¹⁵ Ohm, dielectric loss tangent at a frequency of 50 Hz not more than 0.008, electric strength in distilled water not less than 10 kV / mm, and bond strength with metal when peeling not less than 0.60 N / m The insulating structure is coated with a hydrophobic coating, which in the vulcanized state is characterized by a service life of at least 10 years, when used in conditions of a temperature difference from minus 60 ° C to plus 65 ° C. The insulating structure can be coated with a hydrophobic coating, which contains silicone low molecular weight rubber, filler and hardener, moreover, as a silicone low molecular weight rubber, the hydrophobic coating contains SKTN rubber, as a filler it contains both solid filler in the form of alumina hydrate and acetylene carbon black, and liquid filler in the form of a low molecular weight organosilicon liquid 119-215, and as a hardener, the hydrophobic coating contains methyl triacetoxysil n. The insulating structure can also be coated with a hydrophobic coating, which contains 100.0 wt. including rubber hydrate of aluminum oxide in the amount of 5.0-15.0 wt. hours, soot acetylene in an amount of 0.5-2.5 wt. hours, low molecular weight organosilicon liquid 119-215 in the amount of 1.25-2.5 wt. hours, methyltriacetoxysilane in an amount of 2.5-6.5 wt. hours [RU No. 2496168 C1, IPC Н01В 17/02, НВВ 17/50, H01B 19/00. Publ. 10/20/2013].

В этой конструкции покрытие наносят на опорно-стержневой, опорный и т.п. изолятор.In this design, the coating is applied to the support rod, support, etc. insulator.

Указанная конструкция имеет целый ряд недостатков, существенно ограничивающих возможность ее применения.The specified design has a number of disadvantages, significantly limiting the possibility of its application.

Во-первых, это низкая прочность покрытия и прочность его соединения со стеклом и металлической арматурой. Из-за этого трудно сохранить целостность покрытия при упаковке, транспортировке, монтаже изоляторов. Практически во всех случаях из-за этого покрытие приходится наносить на изоляторы у конечного потребителя, а не в производственных условиях.Firstly, it is the low strength of the coating and the strength of its connection with glass and metal fittings. Because of this, it is difficult to maintain the integrity of the coating during packaging, transportation, installation of insulators. In almost all cases, because of this, the coating has to be applied to insulators at the end user, and not under production conditions.

Во-вторых, ограниченный срок службы, из-за малой толщины слоя покрытия составляющий около 10 лет, после чего теряется гидрофобность поверхности и снижаются разрядные характеристики изолятора, покрытие приходится наносить заново, что очень сложно сделать для гирлянд подвесных изоляторов.Secondly, the limited service life, due to the small thickness of the coating layer is about 10 years, after which the hydrophobicity of the surface is lost and the discharge characteristics of the insulator are reduced, the coating has to be applied again, which is very difficult to make for hanging insulator strings.

В-третьих, очень длительный и трудоемкий процесс нанесения покрытия. Покрытие наносится вручную, при этом, чтобы создать слой 500 мкм, его приходится наносить 2-3 раза.Thirdly, a very long and laborious coating process. The coating is applied manually, while to create a layer of 500 microns, it must be applied 2-3 times.

В-четвертых, большие потери материала при нанесении покрытия распылением. Все это, с учетом высокой стоимости самого материала, резко удорожает стоимость изоляционной конструкции. Так, при нанесении такого гидрофобного покрытия, например, на подвесной изолятор, его стоимость увеличивается не менее чем в три раза.Fourth, large losses of material during spray coating. All this, given the high cost of the material itself, dramatically increases the cost of the insulation structure. So, when applying such a hydrophobic coating, for example, to a suspension insulator, its cost increases by at least three times.

Технической задачей данного изобретения является повышение надежности, увеличение срока эксплуатации, улучшение разрядных характеристик при атмосферных и промышленных загрязнениях путем создания на поверхности прочного гидрофобного покрытия увеличенной толщины.The technical task of this invention is to increase reliability, increase the service life, improve discharge characteristics during atmospheric and industrial pollution by creating a durable hydrophobic coating of increased thickness on the surface.

Поставленная техническая задача решается тем, что в электроизоляционной конструкции с гидрофобным покрытием, выполненной в виде изолятора, имеющего изоляционную деталь, поверхность которой равномерно покрыта гидрофобным покрытием на основе одного или двухкомпонентного кремнийорганического компаунда, новым является то, что изолятор содержит металлическую шапку и металлический стержень, а изоляционная деталь, выполненная из закаленного стекла, состоит из головки и тарелки с ребрами или без ребер на нижней поверхности, внутренняя поверхность металлической шапки и внешняя поверхность головки изоляционной детали, а также поверхность металлического стержня и внутренняя поверхность головки изоляционной детали соединены между собой с помощью затвердевшей цементно-песчаной связки, при этом гидрофобное покрытие равномерно нанесено также и на поверхность цементно-песчаной связки и часть наружной поверхности металлической шапки и металлического стержня, примыкающие к цементно-песчаной связке, причем гидрофобное покрытие выполнено на основе кремнийорганического компаунда горячего отверждения с температурой вулканизации от 90 до 180 градусов, который в вулканизированном состоянии характеризуется условной прочностью на растяжение не менее 3 МПа, сопротивлением раздиру не менее 15 Н/мм, электрической прочностью не менее 20 кВ/мм, удельным объемным электрическим сопротивлением не менее 1×10¹⁵ Ом⋅см, а толщина гидрофобного покрытия составляет не менее 1 мм.The technical task is solved in that in the electrical insulation a structure with a hydrophobic coating, made in the form of an insulator having an insulating part, the surface of which is uniformly coated with a hydrophobic coating based on one or two-component organosilicon compounds, the new thing is that the insulator contains a metal cap and a metal rod, and the insulating part made of tempered glass, consists of a head and a plate with or without ribs on the bottom surface, the inner surface of the metal cap and the outer surface of the insulating head Details, as well as the surface of the metal rod and the inner surface of the head of the insulating part are interconnected using a hardened cement-sand bond, while the hydrophobic coating is evenly applied to the surface of the cement-sand bond and part of the outer surface of the metal cap and metal rod adjacent to cement-sand ligament, and the hydrophobic coating is made on the basis of an organosilicon hot curing compound with a vulcanization temperature of from 90 to 180 degrees, which in the vulcanized state is characterized by a conditional tensile strength of not less than 3 MPa, tear resistance of not less than 15 N / mm, electric strength of not less than 20 kV / mm, specific volume electric resistance of not less than 1 × 10^fifteen Ohm⋅cm, and the thickness of the hydrophobic coating is at least 1 mm.

Толщина гидрофобного покрытия может составлять 1-5 мм.The thickness of the hydrophobic coating may be 1-5 mm.

На нижней поверхности изоляционной детали могут быть выполнены, по крайней мере, два кольцевых ребра толщиной не менее 3 мм из материала гидрофобного покрытия изолятора.At least two annular ribs with a thickness of at least 3 mm from the hydrophobic coating material of the insulator can be made on the lower surface of the insulating part.

Гидрофобное покрытие может быть выполнено из HTV (high temperature vulcanization) кремнийорганического компаунда.The hydrophobic coating can be made of HTV (high temperature vulcanization) organosilicon compound.

Гидрофобное покрытие может быть выполнено также из LSR (liquid silicon rubber).The hydrophobic coating can also be made of LSR (liquid silicon rubber).

Гидрофобное покрытие может быть прозрачным.The hydrophobic coating may be transparent.

Верхняя часть тарелки изоляционной детали может быть не покрыта гидрофобным покрытием полностью или частично.The top of the plate of the insulating part may not be fully or partially hydrophobic coated.

Вышеперечисленные признаки составляют сущность изобретения.The above features constitute the essence of the invention.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью отличительных существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.The presence of a causal relationship between the combination of distinctive essential features of the invention and the achieved technical result is as follows.

В качестве изолятора в данной конструкции используется широко применяемый линейный подвесной изолятор, защита которого в условиях, например, промышленных загрязнений является чрезвычайно важной задачей.As an insulator in this design, a widely used linear suspension insulator is used, the protection of which in conditions of, for example, industrial pollution is an extremely important task.

Проблемой, ограничивающей широкое применение покрытий холодного отверждения (как в прототипе) для защиты линейных подвесных изоляторов, является их высокая стоимость. Это связано как с высокой ценой самого наносимого кремнийорганического компаунда, так и с большими его потерями при нанесении распылением.A problem limiting the widespread use of cold cured coatings (as in the prototype) for protecting linear suspended insulators is their high cost. This is due both to the high price of the applied organosilicon compound and to its large losses when sprayed.

Согласно требованиям современных международных стандартов, в частности МЭК 62217 при испытании методом соленого тумана трекингоэрозионная стойкость изоляторов, не должна составлять менее 1000 часов. Трекингоэрозионная стойкость изоляторов с покрытием менее 1 мм составляет не более 500 часов. Как показали проведенные исследования для обеспечения выполнения требований 1000 часов, толщина покрытия по поверхности изолятора должна составлять не менее 1 мм.According to the requirements of modern international standards, in particular, IEC 62217, when testing by salt fog, the tracking erosion resistance of insulators should not be less than 1000 hours. The tracking erosion resistance of insulators with a coating of less than 1 mm is not more than 500 hours. As studies have shown to ensure compliance with the requirements of 1000 hours, the coating thickness on the surface of the insulator should be at least 1 mm.

Выполнение толщины покрытия более 5 мм нецелесообразно как с экономической, так и технической точки зрения, поскольку дальнейшее увеличение толщины не приводит к соответствующему увеличению характеристик изолятора.Performing a coating thickness of more than 5 mm is impractical both from an economic and technical point of view, since a further increase in thickness does not lead to a corresponding increase in the characteristics of the insulator.

Толщину покрытия не менее 1 мм практически невозможно создать методом распыления с применением кремнийорганического компаунда холодного отверждения. Это возможно только при применении гидрофобного покрытия горячего отверждения на основе одно- или двухкомпонентного кремнийорганического компаунда. Температура вулканизации таких компаундов составляет от 90 до 180 градусов. При этом заливка и вулканизация такого компаунда на поверхности изолятора осуществляется в специальных обогреваемых формах.A coating thickness of at least 1 mm is almost impossible to create by spraying using an organosilicon cold curing compound. This is only possible with the use of a hydrophobic coating of hot cure based on a one- or two-component organosilicon compound. The vulcanization temperature of such compounds is from 90 to 180 degrees. Moreover, pouring and vulcanization of such a compound on the surface of the insulator is carried out in special heated forms.

В вулканизированном состоянии оболочка из таких компаундов характеризуется условной прочностью на растяжение не менее 3 МПа, сопротивлением раздиру не менее 15 Н/мм, электрической прочностью не менее 20 кВ/мм, удельным объемным электрическим сопротивлением не менее 1×10¹⁵ Ом⋅см, чего невозможно обеспечить при применении компаундов холодного отверждения.In the vulcanized state, the shell of such compounds is characterized by a conditional tensile strength of not less than 3 MPa, tear resistance of not less than 15 N / mm, electric strength of not less than 20 kV / mm, specific volumetric electrical resistance of not less than 1 × 10 ¹⁵ Ohm⋅cm, which it is impossible to provide when using cold cure compounds.

Верхняя часть тарелки изоляционной детали может быть не покрыта гидрофобным покрытием полностью или частично. Это связано с тем, что, как уже было замечено в начале описания, одним из основных преимуществ деталей изолятора из закаленного стекла является легкость контроля эксплуатации изоляторов путем обнаружения вышедших из строя: стекло разрушается и это видно визуально.The top of the plate of the insulating part may not be fully or partially hydrophobic coated. This is due to the fact that, as was already noted at the beginning of the description, one of the main advantages of the parts of the tempered glass insulator is the ease of monitoring the operation of the insulators by detecting failed ones: the glass breaks and this is visible.

В случае полного покрытия гидрофобным материалом изоляционной детали даже при разрушении изолятор сохраняет свою форму и найти вышедший из строя очень не просто. Если мы оставим не покрытой полностью или частично верхнюю часть тарелки, то она будет «опадать» и это визуально можно увидеть. Такие электроизоляционные конструкции целесообразно использовать в районах с повышенной загрязненностью.If the insulating part is completely coated with a hydrophobic material, even when destroyed, the insulator retains its shape and it is very difficult to find a failed one. If we leave the top of the plate not completely or partially covered, then it will “fall” and this can be visually seen. Such electrical insulating structures are advisable to use in areas with high pollution.

Гидрофобное покрытие может быть прозрачным. Это позволяет увидеть маркировку изолятора, разрушение стекла и т.д.The hydrophobic coating may be transparent. This allows you to see the marking of the insulator, the destruction of glass, etc.

Суть технического решения поясняется фиг. 1-9, где на фиг. 1-3 изображен линейный подвесной изолятор с гидрофобным покрытием с ребрами, без ребер на нижней поверхности тарелки изоляционной детали и ребрами из материала гидрофобного покрытия, на фиг. 4 приведена фотография линейного подвесного изолятора, покрытого LSR кремнийорганическим компаундом горячего отверждения со средней толщиной 2,5 мм, на фиг. 5 показано распределение напряженности электрического поля в изоляторе, на фиг. 6 показана эрозия гидрофобного покрытия под воздействием поверхностных частичных разрядов в зоне наибольшей напряженности электрического поля после 2000 часов испытаний на трекингэрозионную стойкость, на фиг. 7 показаны характеристики перекрытия изоляторов, на фиг. 8 показано испытание напряжением промышленной частоты загрязненных и увлажненных изоляторов с гидрофобным покрытием и без, на фиг. 9 показана форма для заливки гидрофобного покрытия на поверхность линейного подвесного изолятора.The essence of the technical solution is illustrated in FIG. 1-9, where in FIG. 1-3, a linear suspension insulator with a hydrophobic coating with ribs, without ribs on the bottom surface of the plate of the insulating part and ribs of the hydrophobic coating material, is shown in FIG. 4 is a photograph of a linear suspension insulator coated with an LSR silicone hot cure compound with an average thickness of 2.5 mm; FIG. 5 shows the distribution of electric field strength in the insulator; FIG. 6 shows erosion of a hydrophobic coating under the influence of surface partial discharges in the zone of greatest electric field strength after 2000 hours of testing for erosion resistance, FIG. 7 shows the overlap characteristics of the insulators; FIG. 8 shows the industrial frequency voltage test of contaminated and wetted insulators with and without hydrophobic coating, FIG. 9 shows a mold for pouring a hydrophobic coating onto a surface of a linear suspension insulator.

Электроизоляционная конструкция содержит линейный подвесной изолятор, который имеет металлическую шапку 1, металлический стержень 2 и изоляционную деталь из закаленного стекла 3, которая состоит из головки 4 и тарелки 5 с ребрами 6 или без ребер на нижней поверхности. Внутренняя поверхность металлической шапки 1 и внешняя поверхность головки 4 изоляционной детали 3, а также поверхность металлического стержня 2 и внутренняя поверхность головки 4 изоляционной детали 3 соединены между собой с помощью затвердевшей цементно-песчаной связки 7. Поверхность изоляционной детали 3, поверхность цементно-песчаной связки 7 и часть наружной поверхности металлической шапки 1 и металлического стержня 2, примыкающие к цементно-песчаной связке 7, равномерно покрыты гидрофобным покрытием 8 на основе кремнийорганического компаунда, толщина которого составляет 1-5 мм. На фиг. 6 видны следы эрозии в гидрофобном покрытии после 2000 часов испытаний на трекингэрозионную стойкость в камере соленого тумана.The electrical insulating structure contains a linear suspension insulator, which has a metal cap 1, a metal rod 2 and an insulating piece of tempered glass 3, which consists of a head 4 and a plate 5 with ribs 6 or without ribs on the bottom surface. The inner surface of the metal cap 1 and the outer surface of the head 4 of the insulating part 3, as well as the surface of the metal rod 2 and the inner surface of the head 4 of the insulating part 3 are interconnected using a hardened cement-sand bond 7. The surface of the insulating part 3, the surface of the cement-sand bond 7 and part of the outer surface of the metal cap 1 and the metal rod 2 adjacent to the cement-sand bond 7 are uniformly coated with a hydrophobic coating 8 based on organosilicon ompaunda whose thickness is 1-5 mm. In FIG. 6 shows traces of erosion in a hydrophobic coating after 2000 hours of testing for erosion resistance in the salt spray chamber.

Результаты испытаний показали, что гидрофобное покрытие позволяет увеличить влагоразрядные напряжения в 2 и более раза, причем эффект от применения покрытия становится более выраженным по мере увеличения степени загрязнения.The test results showed that the hydrophobic coating allows you to increase the moisture discharge voltage by 2 or more times, and the effect of the coating becomes more pronounced as the degree of contamination increases.

На фиг.7 представлены характеристики перекрытия изоляторов, где u - приведенная величина напряжения перекрытия; k - удельная проводимость слоя загрязнений;Figure 7 presents the characteristics of the overlap of insulators, where u is the reduced value of the voltage of the overlap; k is the specific conductivity of the pollution layer;

1 - гидрофобизированные изоляторы; 2 - изоляторы без гидрофобного покрытия.1 - hydrophobized insulators; 2 - insulators without hydrophobic coating.

На фиг. 8 представлено испытание напряжением промышленной частоты стандартных гирлянд из трех штук загрязненных и увлажненных изоляторов с гидрофобным покрытием и без.In FIG. Figure 8 shows the industrial frequency voltage test of standard garlands of three pieces of contaminated and moistened insulators with and without hydrophobic coating.

Видно, что напряжение, при котором не покрытые изоляторы перекрываются, изоляторы с гидрофобным покрытием легко выдерживают.It can be seen that the voltage at which uncoated insulators overlap, hydrophobic insulators can easily withstand.

Заливка гидрофобного покрытия горячего отверждения на поверхность электроизоляционной конструкции осуществлялась в специальной форме, представленной на фиг. 9. При этом впрыск компаунда в форму происходит под давлением. При впрыске в форме создается вакуум. При этом практически нет потерь материала при заливке.The pouring of the hydrophobic coating of hot curing onto the surface of the electrical insulating structure was carried out in the special form shown in FIG. 9. In this case, the injection of the compound into the mold occurs under pressure. When injected, a vacuum is created in the mold. In this case, there is practically no loss of material during pouring.

Стоимость гидрофобного покрытия горячего отверждения существенно ниже стоимости покрытия холодного отверждения, наносимого распылением. Расчеты показали, что покрытие горячего отверждения средней толщиной 2,5 мм не менее чем в 1,5-2 раза дешевле покрытия холодного отверждения толщиной 500 мкм, при значительных технических преимуществах, описанных выше.The cost of a hydrophobic hot cure coating is substantially lower than the cost of a spray cured cold cure. The calculations showed that a hot cure coating with an average thickness of 2.5 mm is not less than 1.5-2 times cheaper than a cold cure coating with a thickness of 500 μm, with significant technical advantages described above.

Claims

1. The insulating structure with a hydrophobic coating, made in the form of an insulator having an insulating part, the surface of which is uniformly coated with a hydrophobic coating based on one or two-component organosilicon compounds, characterized in that the insulator contains a metal cap and a metal rod, and the insulating part is made of hardened glass, consists of a head and a plate with or without ribs on the bottom surface, the inner surface of the metal cap and the outer surface the heads of the insulating part, as well as the surface of the metal rod and the inner surface of the head of the insulating part are interconnected using a hardened cement-sand bond, while the hydrophobic coating is evenly applied also to the surface of the cement-sand bond and part of the outer surface of the metal cap and metal rod, adjacent to the cement-sand bond, and the hydrophobic coating is made on the basis of an organosilicon compound of hot curing with a temperature of vulcanization from 90 to 180 degrees, which in a vulcanized state is characterized by a conditional tensile strength of at least 3 MPa, tear resistance of at least 15 N / mm, electrical strength of at least 20 kV / mm, specific volumetric electrical resistance of at least 1 × 10 ¹⁵ Ohms Cm, and the thickness of the hydrophobic coating is at least 1 mm.

2. The insulating structure according to claim 1, characterized in that the thickness of the hydrophobic coating is 1-5 mm.

3. The insulating structure according to claim 1, characterized in that at least two annular ribs with a thickness of at least 3 mm are made of the hydrophobic coating material of the insulator on the lower surface of the insulating part.

4. The insulating structure according to claim 1, characterized in that the hydrophobic coating is made of HTV organosilicon compound.

5. The insulating structure according to claim 1, characterized in that the hydrophobic coating is made of an LSR silicone compound.

6. The insulating structure according to claim 1, characterized in that the hydrophobic coating is made transparent.

7. The insulating structure according to claim 1, characterized in that in it the upper part of the plate of the insulating part may not be covered with a hydrophobic coating in whole or in part.