[發明專利]一種耐大沖擊電流的高電壓梯度氧化鋅壓敏閥片側面絕緣層材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810314288.8
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108711479A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 何金良;胡軍;王曉強;趙銳;孟鵬飛;王忠;馮利偉
• 申請（專利權）人: 清華大學;國網山西省電力公司大同供電公司
• 主分類號: H01C17/02
• 分類號: H01C17/02;H01C17/30;H01C7/12
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 劉立春

本發明涉及一種耐大沖擊電流的高電壓梯度氧化鋅壓敏閥片側面絕緣層材料的制備方法，屬于電工材料技術領域。首先將Bi₂O₃、Sb₂O₃、SiO₂、TiO₂分散于聚乙烯醇水溶液和乙醇混合液中形成均勻的漿料，將得到的漿料薄薄涂于壓敏電阻閥片素胚側面并進行燒制，在氧化鋅壓敏電阻閥片側面得到以Zn₂SiO₄為主成分、固溶有Ti的Zn₇Sb₂O₁₂為副成分的高阻層；然后將粉狀磷酸二氫鋁溶于常溫水得到的溶液，在常溫下與SiO₂、TiO₂均勻混合后，均勻噴涂在電阻片側面并恒溫處理后形成高粘接強度的無機釉層；然后將上述氧化鋅壓敏電阻片烘干，即在電阻片側面得到白色、光滑的側面絕緣層。本發明制備方法可以獲得具有大沖擊電流耐受能力的高絕緣強度的高電壓梯度電阻片的側面絕緣。

技術領域

本發明涉及一種耐大沖擊電流的高電壓梯度氧化鋅壓敏閥片側面絕緣層材料的制備方法，屬于電工材料技術領域。

背景技術

ZnO壓敏電阻是以ZnO為主要原料，添加了少量的Bi2O3、MnO2、Sb2O3、Co2O3、SiO2和Cr2O3等，采用陶瓷燒結工藝制備而成。因其具有優異的非線性伏安特性和大通流容量等優點，ZnO壓敏電阻一直作為電力系統避雷器的核心元件被廣泛地應用于電力系統防雷和電力設備保護。近年來，高電壓梯度氧化鋅壓敏電阻的相關研究成為氧化鋅避雷器領域的研究熱點之一。但研究發現，氧化鋅壓敏電阻閥片的電壓梯度提高后，8/20μs波形雷電沖擊電流和4/10μs波形大沖擊電流下單位高度電阻片的殘壓顯著增大，對壓敏電阻的側面絕緣提出了更為嚴苛的要求。

根據生產經驗與相關試驗數據表明，高電壓梯度電阻片在實際的避雷器比例單元試驗中應該能夠耐受兩次4/10μs大沖擊電流(根據GB11032-2010，針對不同等級的避雷器，沖擊耐受要求亦不同)。而目前我國氧化鋅電阻片側面絕緣的處理方法一般為在電阻片預燒后浸涂或涂抹一層無機高阻層，待電阻片燒結后，再涂一層有機釉或上玻璃釉；有的則不涂無機高阻層，只上一層有機釉或RTV(室溫硫化硅橡膠)涂料。

國內普遍采用的無機高阻層，通常是以Bi-Sb-Si-Li幾種元素的氧化物組成。但這種側面材料表面粗糙，易吸附灰塵和水分。燒結過程中電阻片側面無機高阻層可以由表及里滲透，滲透到的區域非線性系數降低，使小直徑的閥片有效通流面積減少，反過來加重電阻片側面釉的負擔使。此外電阻片在成型時，其邊緣側面與模套壁相摩擦，成型密度要差一些，是一個薄弱環節。無機高阻層滲透進去，使電阻片側面絕緣電阻大于電阻片中間的本體電阻，電阻片邊緣側面的缺陷不至于引起電阻片的邊緣擊穿。因此無機高阻層對提高電阻片大沖擊電流耐受能力沒有貢獻，但是可以提高電阻片2ms方波通流容量(因2ms方波通流時，電阻片兩端的電壓梯度要比大電流沖擊耐受時要低得多)。

而使用有機釉的優點是對電阻片內無滲透，且實施工藝簡單。缺點是有機釉與電阻片的熱膨脹系數難匹配，有機釉沒有彈性，電阻片受熱時易形成微裂紋，特別是釉層上得較厚時。絕緣層與電阻片的附著力也有問題。另外釉層也不易上得很厚(因高溫固化時流掛)，須反復上釉反復固化。同時有機釉不耐電弧灼燒。有機釉的涂覆對提高電阻片4/10μs大電流沖擊耐受能力可取得一定的效果，但裕度不大。此外，目前的有機釉短時間只能耐受200℃的溫度。

玻璃釉表面光滑，不易粘灰和吸附水分，釉層耐溫要比有機釉高。有的采用電阻片上高阻層后，外面再復合一層玻璃釉，但是對低電壓梯度的電阻片，大電流耐受無法達到額定要求。