Download miễn phí Đề tài Đánh giá khả năng phục hồi cách điện bề mặt của silicon sử dụng trong cách điện cao áp chếtạo bằng vật liệu composite phủ silicone sau khi chịu tác động phá huỷ bề mặt (phóng điện/plasma)
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀCÁCH ĐIỆN COMPOSITE 6
1.1. Giới thiệu chung 8
1.2. Vỏpolymer và lớp phủcao su silicone của cách điện composite 31
1.3. Các phương pháp kiểm tra cách điện composit 35
1.4. Kết quảkiểm tra cách điện composit 38
1.5. Xếp hạng vật liệu đối với cách điện ngoài trời 42
1.6. Hiệu ứng phân cực điện áp khi vận hành 45
1.7. Các đặc tính nhiễm bẩn lên cách điện polime 46
CHƯƠNG II : ĐẶC TÍNH KHÔNG DÍNH NƯỚC CỦA CAO SU SILICONE 48
2. 1. Những đặc tính của cao su silicone- polydimethylsiloxane 49
2. 2. Cách điện cao áp ngoài trời với thành phần cao su silicone 51
CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU KHẢNĂNG PHỤC HỒI ĐẶC
TÍNH KHÔNG DÍNH NƯỚC CỦA CAO SU SILICONE SAU
KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA VẦNG QUANG/PLASMA 56
3.1. Vật liệu
3.2. Các điều kiện thửnghiệm trong quá trình chịu tác động của các phóng điện 56
3.3. Các phương tiện, thiết bịsửdụng để đo đạc xác định các đặc tính của vật thửnghiệm 58
3.4. Các kết quảthực nghiệm 59
CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU KHẢNĂNG ỨNG DỤNG CÁCH
ĐIỆN COMPOSITE TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM70
4.1. So sánh cách điện gốm truyền thống với cách điện composite (polymer)70
4.2. Ứng dụng cách điện composite tại hệthống điện Việt Nam 71
4.3. Một sốsản phẩm cách điện composite được chào bán trên thịtrường Việt Nam72
KẾT LUẬN 78
PHỤLỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ói gián tiếp rằng cả hai loại nhiễm bẩn công nghiệp và nhiễm bẩn ởvùng biển tạo thành các lớp nhiễm bẩn giống nhau lên bề mặt cách điện SIR
. Điều kiện sương muối tạo ra trên cách điện không hoạt động một ESDD là
~0,02 mg/cm 2 sau khi đặt chúng vào sương muối 3mS/cm trong một khoảng
thời gian ≤ 2 giờ và bằng 0,02 đến 0,05 mg/cm 2 khi vận hành tại 0,4 kV
trong 10 và 120 phút. Cách điện SIR của đường dây truyền tải sau một số
năm vận hành thì có độ dầy lớp nhiễm bẩn từ 8µm (ESDD là 0,05 mg/cm 2 )
đến 23 µm ( ESDD là 0,026 mg/cm 2 ). Nhiễm bẩn tự nhiên là bụi các bon ở
trên các cách điện trên đường dây ở gần đường cao tốc và bụi, phân chim từ
các vùng nông nghiệp.
48
Đối với nhiễm bẩn nhân tạo như Tonoko, cao lanh và Aerosil đều được tính
đến . Bột Tonoko, hay là đất sét, chứa đựng hỗn hợp SiO 2 (58 đến 76%),
Al 2 O 3 (14 đến 30%) và Fe 2 O 3 (từ 2 đến 6%) với nước cũng đã được sử
dụng rộng rãi . Cỡ phần tử là 6,2 µm và mật độ bột là 2,76 g/cm 3 . Đối với
cao lanh cỡ phần tử là 5,8µm, mật độ là 2,6 g/cm 3 và cấu tạo chủ yếu là
SiO 2 (46%), Al 2 O 3 (37%), Fe 2 O 3 (0,9%) . Nguyên liệu chủ yếu tạo thành
Tonoko là mutcovit (KAl 2 Si 3 Al10 (OH) 2 ) và thạch anh. Cao lanh được cấu
tạo từ thành phần chính là kaolinite (Al 2 Si 3 O 5 (OH) 4 ) và thạch anh . Có thể
ghi chú rằng có các dạng khác nhau của cao lanh bao gồm Brasil, Rogers,
Mexican, Georgian và Italian . Các bề mặt nhiễm bẩn cao lanh thì tương đối
đồng nhất hơn. Điều này là do cao lanh có tính dính nước trong khi Tonoko
có hàm lượng SiO 2 cao hơn thì có tính chống dính nước .
Điện áp phóng điện DC của nhiễm bẩn cao lanh của SIR thấp hơn 15% so
với Tonoko, và với nhiễm bẩn Aerosil thì thấp hơn cả hai loại trên bởi vì nó
có tính hút nước và có dạng lớp trên bề mặt dầy hơn nhiều . Sau 7 năm vận
hành gần bờ biển, không có sự khác biệt đáng kể vào về ESDD có thể quan
sát được trên cách điện sứ và composit . Các giá trị độ tin cậy 95% của
ESDD đối với SIR, EVA và sứ lần lượt là 0,107; 0,087 và 0,116 mg/cm.
49
CHƯƠNG II : ĐẶC TÍNH KHÔNG DÍNH NƯỚC CỦA CAO
SU SILICONE
Bản chất tính không dính nước của silicone, năng lượng mặt ngoài và dòng
rò trên bề mặt silicone ; vai trò của chúng trong khả năng cách điện của
silicone và đặc điểm trong quá trình sử dụng được phân tích tại chương này
Cao su silicone hiện nay đang được sử dụng cũng với cách điện sứ và thủy
tinh trong các kết cấu cách điện ngòai trời. Một trong những lợi thế của cách
điện cao su silicone - polydimethylsiloxane (PDMS) là đặc tính kỵ nước
(tính không dính nước - hydrophobic) trên bề mặt của nó. Đối với các cách
điện bằng sứ và thủy tinh, nước luôn tạo thành một mặt màng mỏng bám
trên bề mặt cách điện mang tính chịu nước (bám nước - hydrophilic). Khi có
hiện tượng nhiễm bẩn, tức các màng nước này mang yếu tố nhiễm bẩn, dòng
rò trên bề mặt sứ sẽ tăng lên, dẫn tới nguy cơ phóng điện trên bề mặt sứ cách
điện. Bề mặt không dính nước của cao su silicone đã ngăn ngừa không cho
tạo ra một màng nước nhiễm bẩn như vậy trên bề mặt của nó (cách điện
composite phủ cao su silicone). Nếu trên bề mặt cách điện polymer thuần
túy có xảy ra hiện tượng phóng điện, đặc tính không dính nước của polymer
sẽ bị mất đi do bị ô-xy hóa bề mặt trong quá trình phóng điện. Tuy nhiên,
cao su silicone lại có một khả năng độc đáo – đó là sự hồi phục khả năng
không dính nước sau khi bị phóng điện bề mặt.
Các nhà nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra một mô hình về quá trình phục
hồi khả năng không dính nước của cao su silicone trong suốt vòng đời vận
hành của chúng : Trong giai đoạn 1, đặc tính nguyên thủy không dính nước
trên bề mặt cao su silicone được đảm bảo nguyên vẹn (Hình 2.1). Trong giai
50
đọan 2, sau một thời gian bị tác động của các yếu tố ngoại vi, một lớp mỏng
vô định hình (amorphous) giống thủy tinh đã hình thành tại bề mặt cao su
silicone làm giảm quá trình phục hồi đặc tính không dính nước. Việc nghiên
cứu vòng đời gồm 2 giai đọan này với tác động của các yếu tố ngoại vi sẽ có
ý nghĩa trong việc phát triển và hoàn thiện công nghệ sản xuất cách điện
composite với lớp phủ silicone.
2.1. Những đặc tính của cao su silicone- polydimethylsiloxane
2.1.1 Mô tả chung
Cao su silicone Polydimethylsiloxane (PDMS) là loại polymer được sử dụng
phổ biến để sản xuất cách điện cao áp ngòai trời. Nó có cấu tạo như sau:
51
2.1.2 Công nghệ sản xuất Polydimethylsiloxane
Silicon dioxide (SiO2) được dùng để tách silicon bằng phản ứng với điện
cực carbon. Quá trình diễn ra theo phản ứng như sau:
Sau đó, khối cao phân tử được hình thành bởi quá trình polymer hóa.
2.1.3 Tạo polymer với kết cấu bắc cầu (crosslinked network)
Có hai phương pháp tạo kết cấu bắc cầu cho polymer: lưu hóa ở nhiệt độ cao
và lưu hóa ở nhiệt độ trong phòng.
Đối với trường hợp lưu hóa ở nhiệt độ cao (High temperature vulcanising),
cao su silicone rubbers được tạo các liên kết bắc cầu bằng cách phân hủy
peroxide tại nhiệt độ trên 100°C. Sau đó các radical được tạo ra từ peroxide
bị phân hủy sẽ kết hợp lại và tạo thành mối liên kết bắc cầu.
Đối với trường hợp lưu hóa tại nhiệt độ trong phòng, có hai phương pháp
được sử dụng. Phương pháp thứ nhất là dùng phản ứng ngưng tụ nhóm
silanol để tạo các mối liên kết siloxane với sự giải phóng nước:
Phương pháp thứ hai là phản ứng với sự tham gia của silicon hydrogen Si-H
với các liên kết carbon chưa bão hòa, thường là nhóm vinyl (-CH=CH2).
Phương pháp này cho phép kiểm sóat rất tốt mật độ liên kết bắc cầu:
52
2.1.4 Quá trình tạo thành cao su silicone phục vụ sản xuất cách điện cao áp
ngòai trời.
Để đáp ứng các yêu cầu về cách điện cao áp, ngòai những đặc tính sẵn có
của cao su silicone, người ta còn cho thêm các chất độn để gia tăng độ bền
cơ học, cho thêm aluminum trihydrate (ATH) để chống cháy vì bản thân
cao su silicon rất nhậy cảm với nhiệt độ cao, dễ gây cháy. Phản ứng để bổ
sung thêm ATH như sau:
2.2. Cách điện cao áp ngòai trời với thành phần cao su silicone
2.2.1 Ứng dụng của cách điện với thành phần cao su silicone
Cao su silicone, từ khi giới thiệu trong năm 1960, đã vững chắc
trên con đường đạt được thị phần từ cách điện sứ và thủy tinh như là các
cách điện cao áp ngòai trời. (Ví dụ như cách điện treo trên đường dây tải
điện, bushings, chống sét van và các đầu cáp lực...).
53
Hình 2.2. Cách điện treo composite cho DDK với thành phần cao su silicone
Cao su silicone có đặc tính không dính nước trên bề mặt, có dòng rò bề mặt
nhỏ và có khả năng chịu các tác động vật lý rất cao. Đó là những ưu điểm
nổi trội so với các loại cách điện truyền thống bằng sứ và thủy tinh. Ngòai
ra, trọng lượng nhẹ, đặc tính chịu được độ nhiễm bẩn cao cũng là những yếu
tố quan trọng của cách điện composite với lớp phủ cao su silicone.
2.2.2 Về vấn đề vận hành lâu dài trong hệ thống điện
Trọng tâm của vấn đề là đánh giá quá trình vận hành lâu dài trên hệ thống
điện của cách điện composit...