真空灭弧室绝缘介质的应用研究

摘 要：该文通过对绝缘介质的耐压性能、酸碱性、燃烧性、挥发性及对灭弧室所用材料的相容性能、无腐蚀性试验，确定了性能较好的绝缘介质。

关键词：耐压性 腐蚀性 稳定性

中图分类号：TN104.1 文献标识码；A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0025-02

1 问题的提出

介质901S在灭弧室高压老炼长期使用过程中经常会出现以下问题：

（1）在进行超高压老炼时介质易产生碳化物，使介质本身的绝缘性能降低，且污染灭弧室绝缘外壳，对产品的外绝缘性能也会造成影响。

（2）介质挥发较慢，漏入波纹管内不宜去除。

（3）介质重复使用，长期暴露在大气中，吸收大气的水分后，产生水解，溶液性质发生改变，有酸化的现象，对金属产生腐蚀。特别是漏入波纹管内挥发较慢，对波纹管产生腐蚀，导致灭弧室漏气（见图1）。

鉴于上述问题会产生对灭弧室的质量隐患，因此必须替代该介质，才能保护灭弧室老炼过程的产品质量。

2 试验方案的确定

（1）绝缘介质性能指标的确定。

（2）介质的理化性能试验（燃烧性、酸碱性、挥发性）分析。

（3）耐压性能试验并对比分析。

（4）介质对灭弧室所用材料的相容性能试验（腐蚀试验）。

3 试验方案的实施

3.1 绝缘介质性能指标的确定

根据灭弧室工频超高压老炼的特点及要求，我们首先确定了外绝缘保护介质的性能、指标。具体如下：

（1）无闪点和燃点，或在明火条件下不能燃烧。

（2）具有较高的耐电压能力或介电常数。

（3）介质为中性，性能稳定，可在在空气中重复使用，不易吸收空气中的水分或不产生水解。

（4）具有一定的清洗能力，对灭弧室所用金属材料（不锈钢、可伐、铜及其合金），陶瓷、玻璃、导向套材料无腐蚀。

（5）介质在工件上挥发性好（室温），无残留。

（6）介质环保性好，ODP（臭氧层消潜能值）为零。

3.2 介质的理化性能试验（燃烧、挥发、酸碱性）

通过对不同介质的性能分析、对比，并且考虑其经济适用性，我们选取F型介质进行试验验证。

介质技术参数对比（见表1）：（与CFC、901S对比）。

（1）燃烧性：将一张白纸用F型介质浸湿，用明火点纸，不燃烧。

（2）酸碱性测试：用pH广范试纸测试pH为7。

（3）挥发性试验：将一只灭弧室浸入介质后马上取出，在室温下3 min自然挥发，无残留。

（4）与901S挥发性对比：用量杯量取F型、901S介质各1 ml，分别放入50 ml烧杯中，在室温下（170C）自然挥发。F型17 h挥发完全，901S 19.5 h挥发完全，说明F型的挥发性较901S快。这样对灭弧室具有一定的保护作用，

3.3 耐压性能试验；由于灭弧室的老炼电压等级较高，因此对介质的绝缘性有特殊的要求

（1）F型耐压性能试验。

试验设备：高压老炼台。

试验过程：将试验介质约6 kg倒入容器中分别按不同的时间进行了四轮耐压试验。

试验记录见表2。（四轮试验均按照表一进行）

结论：通过以上试验，证明F型绝缘性能较好，耐压性能稳定，介质的酸度、颜色均未发生变化，且可重复使用，初步选定F型作为工频超高压老练外绝缘保护介质用。

（2）与901S的耐压性对比试验。

取3只灭弧室，分别在F型与901S中按相同的工艺进行老练结果见表3。

结论：此项试验说明F型的耐压性能优于901S。

3.4 介质对灭弧室所用材料的相容性能试验（腐蚀试验）

初步选定F型介质后，我们着手试验介质对灭弧室所用材料的相容性能试验。试验介质用两种：即刚打开的新介质及重复使用约1个月的介质。

（1）灭弧室所用金属材料的试验。

①灭弧室所用金属材料通常有无氧铜、铜铬合金、不锈钢镀镍、电铁镀镍、可伐镀镍、不锈钢。我们将报废的触头托、波纹管等零部件放入F型新介质及重复使用的介质中，零部件的一半暴露在空气中，一半浸入介质中。放置10天后，取出观察，不锈钢、不锈钢镀镍、电铁镀镍、可伐镀镍的零件表面均未发生变化；触头托、触头轻微变色，但未发现有腐蚀现象。

我们还将F型介质灌入波纹管内，在室温下分别存放，定期观察，20天后表面未发生变化，并进行检漏，未出现漏气。同样用新打开的901S及重复使用的介质灌入波纹管内，20天后的波纹管出现有轻微的锈蚀的斑点，检漏不漏气。

灭弧室老炼用铜板在F型介质中使用约5个月未发现腐蚀变色。

说明F型介质对灭弧室用金属材料无腐蚀，相容性好。

（2）灭弧室所用导向套材料的试验。

灭弧室导向套所用材料有：聚四氟乙烯塑料、聚酰胺66、聚酰胺1010树脂（含5%石墨）、尼龙66含玻璃纤维35%。

选用各种不同材料的导向套，将其浸入 F型介质中，未发现材料溶涨、变形。说明F型介质对灭弧室用导向套材料无腐蚀，相容性好。

（3）灭弧室表面涂敷材料及包胶材料的试验。

①在4块不锈钢试板上按刷漆工艺刷上底漆面漆，分别放置2天、7天、10天、20天后，浸泡在Ⅰ型介质中，放置2天、7、10天的试板漆层出现起层，放置20天的试板漆层未出现起层。

②用刷上底漆及面漆的的灭弧室试验。放置20天后的灭弧室漆层未出现起层。放置7～10天的灭弧室漆层出现起层。

F型介质对漆层是有一定影响的，漆层固化时间越长，越干燥，F型介质的影响越小。

但灭弧室在刷漆时如果底层处理不好，附着力下降，即使漆层已经完全干燥、固化，在介质中使用也会造成漆层脱落。

③用红色硅橡胶套及软包用白色硅橡胶在F型介质中浸泡，5分钟后材料出现明显的溶涨。在CFC及901S介质中浸泡，同样也出现了明显的溶涨。说明红色硅橡胶套材料及软包用白色硅橡胶材料与F型、CFC及901S均不相容，不能在这些介质中使用。

4 结语

试验证明F介质在防腐性能、耐压性能、挥发性能、溶液的稳定性、价格都优于901S，完全可替代其他介质作为灭弧室工频超高压老炼用绝缘介质。