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一、研究背景
现如今，电网日益增长的输变电压使得绝缘子所需要的耐压能力越来越高，电器元件工作环境日益复杂。近几年，我国35kV-500kV的输电线路经常发生闪络事故，由于工业污秽、空气尘埃、表面覆冰、海风盐雾等等因素的影响，绝缘子表面易受潮并附着污秽层，从而导致绝缘子的沿面耐压性能下降，发生闪络事故的可能性大大提高。所以绝缘子的耐闪络能力已经成为超高压、特高压系统外绝缘的关键因素。
以电力系统陶瓷绝缘子为例，在雨雪霜雾的天气条件下，陶瓷表面会附着水滴或雾冰，引发湿闪；空气中灰尘或污浊颗粒附着其上，陶瓷表面被污染后会发生污闪。无论湿闪还是污闪，都会对电力系统的稳定性产生重大的影响。目前，从材料本身入手，探究如何避免闪络的问题是一个重大的课题。闪络主要发生于潮湿的自然环境下,其污层受潮后电导电流和温度增加,由于受潮情况的不均匀等原因,有的地方电流密度大,水分蒸发快,出现干燥区，电压降集中于此,首先产生辉光放电,随着绝缘子表面电阻、电压分布的变化,最后形成局部电弧，局部电弧的不断熄灭、重燃、发展、形成闪络。污闪的形成不但决定于局部电弧的产生,还决定于泄漏电流能否维持一定程度的热电离,因此,绝缘子表面脏污的程度是污闪的决定因素。而提高材料表面的憎水性能使材料表面不易受潮，吸附的水分以不连续的孤立小水珠的形式存在，不形成连续水膜，从而限制了表面泄漏电流，提高闪络电压。实践证明，运行中的绝缘子由于污秽、潮湿、放电、低温等因素的影响，其憎水性会发生下降甚至丧失，并直接影响输变电设备的防污闪性能，甚至威胁系统的安全运行。所以本文也旨在探究如何设计一种反应装置提高材料表面憎水性来解决闪络问题。
根据GB/T 10299-2011（绝热材料憎水性试验方法）对憎水性定义是：反映材料耐水渗透的一个技术指标，以规定的方式，一定流量的水流喷淋之后，试样中未透水部分的体积百分率来表示。物质的憎水性是由于憎水基团的作用，一般的憎水基团为C-H键，如油脂类物质。根据图1表面憎水性与闪络电压的关系，绝缘子的湿闪电压与绝缘子表面憎水性成正相关，
图1 表面憎水性与闪络电压的关系
憎水性的判定方法：目前对绝缘子憎水性检测的主要方法有静态接触角法（CA法）、动态接触角法、喷水分级法（HC法）、动态滴水法等。材料分子与水分子之间的相互作用的内聚力大于水分子之间的内聚力时，水分子能很快在材料表面铺散开来。此时，在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与材料表面所成的夹角（称润湿角）若憎水角θ≤90如图2（a），材料呈现亲水性。若憎水角θ90如图1（b），材料呈现憎水性。若憎水角θ150如图1（c），则称为超憎水材料。
图2 三种水接触角
提高材料憎水性的方法有很多，比如常见的通过化学处理，在材料表面植入憎水基团或形成憎水涂层。但化学方法处理时间长、工业流程复杂、还容易有环境污染的隐患。等离子体作为物质的第四态，是由自由电子、激发态原子、正负离子、分子和自由基等多种粒子集合组成。通过外加能量作用，气体分子或原子就会发生电离，形成带电离子。等离子体是由离子、电子、自由基、激发态的分子和原子组成的电离气体，处于激发、电离的高能状态，由于其电子正负电荷数相等，宏观上对外显中性。等离子体内部还有种类丰富的活性粒子，在生活各个方面都有良好的应用前景，尤其是在处理材料表面应用效果最为显著。
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