[發明專利]一種抑制瞬態電場下電荷注入方法及裝置

在審

• 申請號: 201710780966.5
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107578861A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 何順;馬宏明;程志萬;譚向宇
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H01B13/06
• 分類號: H01B13/06;H01B19/04;H02K3/32;H02K3/30;H02K15/10
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙)11363
• 代理人: 逯長明,許偉群

技術領域

本申請涉及輸配電設備技術領域，具體涉及一種抑制瞬態電場下電荷注入方法及裝置。

背景技術

電介質復合材料具有較強的電絕緣強度，優異的機械性能而且造價低廉，被廣泛應用于輸電、配電領域絕緣件，以及各種高壓電器設備主絕緣制造中。目前，大部分中高壓電動機及發電機均采用聚酰亞胺薄膜對定子繞組扁銅線進行疊包并繞線后，使用無堿玻璃絲補強的環氧云母帶復合絕緣材料對繞制成型后的定子繞組進行包繞，熱模壓成型后作為定子繞組主絕緣；氣體絕緣電氣組合開關及氣體絕緣金屬管道輸電線路中的絕緣件，如盆式絕緣子、支柱絕緣子、盤式絕緣子等，均以環氧樹脂作為基材，配合微米級二氧化硅、三氧化二鋁等非金屬氧化物顆粒，采用真空混料澆注工藝制造而成。

然而，在高壓設備運行過程中，電介質復合材料所處的環境十分復雜，外界存在的熱、電、機械、化學等各種應力，都會加速絕緣材料老化。特別當高壓電器運行于暫態過電壓波形作用下的時候，局部高壓電場將使絕緣介質內部注入電荷，并在外界應力作用下不斷發生電荷注入、抽出等物理過程。在這個過程中，電荷的注入，將導致局部電場畸變加劇，容易引起內部擊穿及沿面閃絡故障。

發明內容

本發明的目的是為了解決當高壓電器運行于暫態過電壓波形作用下的時候，局部高壓電場將使絕緣介質內部注入電荷，并在外界應力作用下不斷發生電荷注入、抽出等物理過程。在這個過程中，電荷的注入，將導致局部電場畸變加劇，容易引起內部擊穿及沿面閃絡故障的問題。

為此，本發明實施例提供了如下技術方案：一種抑制瞬態電場下電荷注入方法，所述方法包括如下步驟：

選取純度為99.99％的氧化鎂靶材置入磁控濺射儀，將基體固定于磁控濺射儀基底進行磁控濺射，在基體表面形成一層氧化鎂薄膜；

將基體對高壓設備載流模塊表面進行絕緣覆蓋。

可選地，所述磁控濺射儀的工作模式為脈沖激勵源，濺射功率300W，濺射腔室抽真空至0.35Pa，并在腔室內部通入高純氬氣，氣體流速設置為35sccm，其中sccm表示標準毫升每分鐘流量。

可選地，所述磁控濺射的濺射時間包括1小時～6小時，所述氧化鎂薄膜的厚度包括100nm～800nm，其中nm表示納米。

可選地，所述基體包括絕緣材料層或者金屬導體；所述氧化鎂薄膜設置于所述絕緣材料層表面，所述氧化鎂薄膜設置于所述金屬導體表面。

可選地，所述在高壓設備載流模塊表面進行絕緣覆蓋包括將鍍有氧化鎂薄膜的絕緣材料層纏繞在基體上形成定子繞組，將纏繞完畢的定子繞組放到180攝氏度溫度下擠壓成型，制備電機定子繞組；將鍍有氧化鎂薄膜的金屬導體放到模具中，然后將模具送入澆注爐進行澆注，制備環氧基絕緣件；通過三層共擠設備，將鍍有氧化鎂薄膜的金屬導體、半導電層和鍍有氧化鎂薄膜的絕緣材料層三者一同擠壓成型，制備電纜。

可選地，包括所述權利要求1～5中任一項所述的已進行絕緣覆蓋的高壓設備載流模塊。

可選地，所述裝置包括設置有變壓器繞組絕緣的高壓電機，設置有組合開關及氣體絕緣金屬管道絕緣子的高壓斷路器，中高壓交直流套管或者中高壓交直流電纜。

本發明實施例提供的技術方案包括以下有益效果：本申請采用磁控濺射鍍膜的方法，通過控制磁控濺射儀的參數，以及氧化鎂靶材的參數，能夠在絕緣材料或者金屬導體上形成一層氧化鎂薄膜，該薄膜可以提高金屬絕緣界面的電子逸出功，并提高表面二次電子發射系數，可以用來抑制電力設備運行過程中電荷從導體的注入，提高高真空下絕緣表面沿面閃絡起始電壓。另外，該方法并未改變材料內部成分及構造，能夠在提升電氣性能的同時，保持電絕緣材料良好的絕緣性能和機械性能，抑制電荷從導體的注入，提高電力設備運行壽命。該方法可用于中高壓電機的變壓器繞組主絕緣；高壓斷路器的組合開關及氣體絕緣金屬管道中的支撐絕緣子；中高壓交直流套管，航空航天中的高真空絕緣材料以及中高壓交直流電纜。在電力傳輸及供配電設備中，涉及到導體同絕緣密切接觸的電力配件，同樣能夠應用該方法作為電荷注入抑制方法，起到延長提高絕緣壽命，達到設備安全運行的效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例中一種電纜結構示意圖；

圖1中的符號表示：

1-金屬導體，2-半導電層，3-絕緣材料層。

具體實施方式