[发明专利]环保气体中新型棒电极表面涂覆层制备工艺

说明书

本发明公开了环保气体中新型棒电极表面涂覆层制备工艺，所述环保气体为N₂气体，所述涂覆层为绝缘层，所述绝缘层为纳米SiO2/EP涂层、纳米Al₂O₃/EP涂层及陶瓷涂层中的一种。当在棒电极表面涂覆绝缘层后，棒电极的击穿强度得到了有效地改善。当使用3wt％SiO₂/EP、2wt％Al₂O₃/EP作为绝缘涂层时，其50％击穿电压(U50)分别为90kV、92kV，相较裸电极均有大幅提升。本发明能够有效的改善棒电极的介电性能，同时增加棒电极的热稳定性。本发明选用复合材料陶瓷作为绝缘涂层时，由于氧化锆的增韧性，使得棒电极具有良好机械稳定性。

技术领域

本发明属于新型电极表面涂覆材料的技术领域，更加具体地说，是涉及一种环保气体中新型棒电极表面涂覆层制备工艺。

背景技术

电力系统在城市中具有着举足轻重的作用，是城市建设不可缺少重要设施。与传统的电力设备相比较，以气体作为绝缘介质的电力设备能够大大减小占地面积。其中，气体绝缘组合电器(Gas Insulated Substation，简称GIS)、气体绝缘变压器(gas insulatedtransformer，简称GIT)、气体绝缘断路器(gas insulated breaker，简称GIB)、气体绝缘输电管道(gas insulated transmission line，简称GIL)气体绝缘设备得到了广泛的应用。由于SF₆其较强的电负性、优异的灭弧性能、化学稳定性好、导热性能好、不会析出碳粒，故在气体绝缘电力设备中，绝缘介质主要填充气体为SF₆气体。

然而，在1997年，《联合国气候变化框架公约的京都议定书》被全球范围组织制定，其中明确将SF₆列为6种限制性使用的温室气体之一，在2002年我国正式核准该条约，并在2009年宣布利用十年时间将单位GDP的温室气体排放降到2005年水平的55％～60％。欧盟计划在2030年将SF₆排放量缩减到2014年的2/3，美国加州提出从2020年开始逐年降低电气领域SF₆使用量。这是由于SF₆气体被公认为一种对大气环境具有极大危害的温室气体，其温室效应潜能指数(Global Warming Potential,GWP)为CO₂的23000倍。该气体能够破坏臭氧层，进而引起温室效应，引发全球气候变暖。但是SF₆以平均8.7％/年的速度在大气层中快速增长，到本世纪初为止，SF₆已经接近温室气体排放总量的15％。从国际大电网会议(International Council on Large Electric systems,CIGRE)近些年的讨论议题中不难发现SF₆导致的气候恶化已经成为电力发展与环境保护矛盾的重要根源之一。大气中的SF₆主要来源于电气设备的泄露以及废气的非法排放，约占总量的70％。电力工业中，高压开关设备约占SF₆用气量的80％以上，主要是用在126-550kV，的GCB、GIT、GIS、C-GIS和GIL等。尽管纯SF₆气体没有毒性，不会对人体生命安全造成危害，但是由于SF₆气体密度大，容易造成窒息死亡。同时，当电气设备内部出现局部放电(Partial Discharge简称PD)时，SF₆气体会发生不同程度的分解，生成SF₂、SF₃、SF₄等低氟化物，在没有其他杂质存在的情况下，这些低氟化物会复合还原成SF₆气体，不会影响设备的绝缘性能，也不会对人体造成危害。但是，SF₆气体和电气设备中不可避免地会混入微量空气和水分等杂质，与SF₆的分解物发生反应形成更多更复杂的生成物，如SOF₂、SO₂F₂、SOF₄、SO₂、CF₄、CO₂、HF、H₂S等。其中，SOF₂、SO₂F₂、H₂S等气体分解物均为剧毒物质，一旦发生泄漏会会工作人员的身体健康造成危害，同时其中有些分解产物溶于水之后变成酸性物质，腐蚀设备内部组件，严重时会损坏设备内部的固体绝缘，从而使设备的整体绝缘性能降低，危及设备的安全运行。此外，SF₆气体的绝缘强度也极容易受到极不均匀电场和电极表面粗糙程度的影响而急剧下降。