[發(fā)明專利]采用電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料的設(shè)備出線套管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711043283.8
• 申請(qǐng)日: 2017-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107785133B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何金良;胡軍;趙孝磊;楊霄;余占清;曾嶸;張波;李琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01B17/58
• 分類號(hào): H01B17/58;C08L23/16;C08L63/00;C08L23/12;C08K3/22;C08K3/04;C08K3/34;C08K3/38
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發(fā)明提出的一種采用電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料的設(shè)備出線套管，屬于高壓輸電連接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括導(dǎo)桿，以及由內(nèi)至外依次包裹在該導(dǎo)桿外側(cè)的均壓層、限流層和玻璃纖維套筒；玻璃纖維套筒上段外側(cè)包裹有硅橡膠傘群護(hù)套，限流層內(nèi)鑲嵌有電極延伸層；均壓層、電極延伸層均為由無(wú)機(jī)填料粉體顆粒和高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料復(fù)合而成的電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料制成；導(dǎo)桿的兩端均設(shè)有與玻璃纖維套筒形成密閉空間的第一法蘭；玻璃纖維套筒的中部設(shè)有頂部與硅橡膠傘群護(hù)套一端固接、內(nèi)壁與電極延伸層相接觸的第二法蘭。本發(fā)明解決了主絕緣發(fā)生擊穿和法蘭處發(fā)生閃絡(luò)的問(wèn)題，同時(shí)減小設(shè)備出線套管尺寸，改善套管的散熱性能和機(jī)械性能，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高壓輸電連接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的設(shè)備出線套管，適用于交流和直流電力系統(tǒng)。

背景技術(shù)

設(shè)備出線套管用于高電壓設(shè)備引出線對(duì)地絕緣與固定，作為電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有重要影響作用。設(shè)備出線套管由高壓電極導(dǎo)桿插入地電極中間法蘭的中心而構(gòu)成，是一種典型的電場(chǎng)具有垂直介質(zhì)表面分量的絕緣結(jié)構(gòu)，其主絕緣容易發(fā)生擊穿且法蘭邊緣處容易發(fā)生閃絡(luò)。為此必須改善法蘭和導(dǎo)桿附近的電場(chǎng)，提高介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，設(shè)計(jì)和選擇合適的絕緣結(jié)構(gòu)及材料。設(shè)備出線套管具有多種形式，目前以電容式均壓的結(jié)構(gòu)為主。電容式套管內(nèi)絕緣采用電容芯子結(jié)構(gòu)，強(qiáng)迫套管內(nèi)部電場(chǎng)均化。但電容芯子的制作對(duì)工藝水平具有很高的要求，在生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)電容式套管的可靠性產(chǎn)生顯著影響；較高要求的技術(shù)水平也嚴(yán)重制約了生產(chǎn)成本的降低和生產(chǎn)效率的提高。此外，采用電容芯子的高壓套管由于尺寸大、內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重，是套管安全可靠運(yùn)行的重大隱患所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種適用于交流和直流電力系統(tǒng)的采用電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料的設(shè)備出線套管。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種采用電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料的設(shè)備出線套管，適用于交直流電力系統(tǒng)，包括一導(dǎo)桿，其特征在于，該設(shè)備出線套管還包括由內(nèi)至外依次包裹在所述導(dǎo)桿外側(cè)的均壓層、限流層和玻璃纖維套筒；其中，所述玻璃纖維套筒上段外側(cè)包裹有硅橡膠傘群護(hù)套，所述限流層內(nèi)鑲嵌有電極延伸層；所述均壓層、電極延伸層均為由無(wú)機(jī)填料粉體顆粒和高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料復(fù)合而成的電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料制成；所述導(dǎo)桿的兩端均設(shè)有與所述玻璃纖維套筒形成密閉空間的第一法蘭，所述導(dǎo)桿、均壓層、限流層以及電極延伸層均位于所述密閉空間內(nèi)，所述導(dǎo)桿的兩端貫穿所述第一法蘭并連接有接線端子；所述玻璃纖維套筒的中部設(shè)有第二法蘭，該第二法蘭頂端與所述硅橡膠傘群護(hù)套一端固接，該第二法蘭內(nèi)壁與所述電極延伸層相接觸。

所述均壓層和電極延伸層的電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料性能參數(shù)與空間電場(chǎng)強(qiáng)度大小自適應(yīng)匹配，且所述均壓層的電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)大于所述電極延伸層的電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)。

所述電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料中無(wú)機(jī)填料粉體顆粒包括ZnO壓敏陶瓷粉體、碳纖維粉體、CB粉體、SiC粉體、TiO₂粉體、SrTiO₃粉體、CCTO粉體、SnO₂粉體、ZnO晶須、Al₂O₃粉體的單一粉體或兩種及多種粉體的組合；所述電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料中高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料包括環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡膠中的任意一種；通過(guò)在100份高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料中加入若干份無(wú)機(jī)填料粉體顆粒制備所述電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料。

所述電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)根據(jù)所述設(shè)備出線套管的電壓等級(jí)和幾何尺寸選擇，范圍為100V/mm到8000V/mm。

所述電導(dǎo)率自適應(yīng)調(diào)控復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過(guò)無(wú)機(jī)填料粉體顆粒的顆粒大小調(diào)整，所述無(wú)機(jī)填料粉體顆粒大小取值區(qū)間為30nm到300μm。