仿生超疏水材料防湿闪防凝露试验研究

作     者：杨飞飞 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈俊武

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：吸水量 仿生超疏水材料 防湿闪防凝露 泄漏电流 

摘      要：随着城镇化建设的加速,电网规模的扩大和电压等级的提高,相关箱式化电力设备大面积普及,城市地下变电站不断增多,导致设备凝露问题严重。此外,复合空心支柱绝缘子因凝露产生的内闪事故也是制约其应用的主要因素。依靠传统改变凝露生成物理条件的“封堵式防凝露手段已远远不能满足电力系统安全稳定运行要求。“封堵思想不能从根本上解决凝露问题,主要是因为电气设备表面在高湿、低温等条件下材料因吸水量突增而转变为亲水态,此时由“封堵思想指导的防凝露手段已无力在短时间内改变材料表面亲水状态。如果低温、高湿等状态持续,电气设备表面将形成水膜放电通道。仿生超疏水材料具有超疏水特性,能够在凝露产生后,顺利将其泄放掉,可避免材料因吸水量突增而丧失憎水性,维持设备表面相对干燥状态,从根本上杜绝因凝露产生的各种绝缘问题。仿生超疏水材料因具有高静态接触角,极低滚动角使其成为“疏通思想治理凝露的首选材料。但仿生超疏水材料在低温、高湿等条件下吸水性对超疏水材料憎水性的影响还需做进一步研究。本文研究了低温、高湿、浸水下仿生超疏水材料吸水量变化对材料疏水性能的影响趋势并对其表面水滴运动状态进行了定量分析。结果显示,仿生超疏水材料吸水量是同等条件下RTV-Ⅱ涂层的10%且不会因温度变化而转变为亲水态;在低温、高湿、浸水条件下超疏水材料吸水量始终维持极低量级,涂层表面憎水性几乎不受影响。此外,由于超疏水材料微小凝露(小于3μl)不能依靠自身重力作用离开涂层表面,为进一步研究微小凝露对电气设备闪络影响,本文对不同润湿条件下超疏水绝缘子不同电压下的泄漏电流进行测试。试验显示,超疏水绝缘子表面水滴受电场力作用滚离绝缘子表面,绝缘子表面始终保持相对干燥,泄漏电流与干燥时无异。