[發(fā)明專利]具有表面二維電導(dǎo)率線性梯度分布的盆式絕緣子制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010465483.8
• 申請(qǐng)日: 2020-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN111599552A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜伯學(xué);姚航;李進(jìn);梁虎成;陳允;冉昭玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H01B19/00
• 分類號(hào): H01B19/00;H01B19/04;B29C39/42;B29C35/02;B29C71/00;B29L31/34;B29K63/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程小艷

本發(fā)明屬于高電壓設(shè)備制造領(lǐng)域中改性絕緣聚合材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種具有表面二維電導(dǎo)率線性梯度分布的盆式絕緣子制作方法，主要應(yīng)用于特高壓直流GIL設(shè)備，提高特高壓直流GIL設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和電力系統(tǒng)的安全可靠性。主要步驟包括制備環(huán)氧樹脂材料、采用階梯固化方法進(jìn)行處理、制備靜電紡絲前驅(qū)體溶液、梯度設(shè)計(jì)以及靜電紡絲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高電壓設(shè)備制造領(lǐng)域中改性絕緣聚合材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種具有表面二維電導(dǎo)率線性梯度分布的盆式絕緣子制作方法，主要應(yīng)用于特高壓直流GIL設(shè)備，提高特高壓直流GIL設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和電力系統(tǒng)的安全可靠性。

背景技術(shù)

氣體絕緣金屬封閉輸電線路(GIL)裝置具有電壓等級(jí)高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，近年來隨著電力系統(tǒng)高電壓、大容量輸電的發(fā)展需求，GIL裝備得到了廣泛的應(yīng)用。環(huán)氧樹脂澆注絕緣子作為GIL裝備中的關(guān)鍵絕緣部件，內(nèi)置于GIL外殼，同時(shí)起到機(jī)械支撐、電氣絕緣和單元隔離等作用，對(duì)于維護(hù)整個(gè)GIL的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。由于盆式絕緣子的沿面閃絡(luò)電壓低于環(huán)氧樹脂的擊穿電壓與空氣的擊穿電壓，即使在質(zhì)量嚴(yán)苛的特高壓工程中，環(huán)氧樹脂絕緣子極易由于絕緣設(shè)計(jì)不足、工作環(huán)境復(fù)雜或制造工藝缺陷等引發(fā)電場(chǎng)畸變而導(dǎo)致沿面閃絡(luò)事故的發(fā)生，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成巨大威脅。絕緣材料與氣氛環(huán)境的電氣參數(shù)不匹配而導(dǎo)致在絕緣子、金屬電極和氣體三結(jié)合點(diǎn)的位置上局部電場(chǎng)強(qiáng)度集中，絕緣子的耐電性能降低，是造成絕緣子沿面閃絡(luò)起始電壓較低的主要原因。

本發(fā)明將材料學(xué)領(lǐng)域的功能梯度材料概念應(yīng)用于電氣絕緣領(lǐng)域，通過構(gòu)建相對(duì)介電常數(shù)梯度分布的絕緣結(jié)構(gòu)，對(duì)直流電壓下的絕緣子表面電場(chǎng)分布進(jìn)行調(diào)控。在絕緣子表面沉積電導(dǎo)率呈梯度分布的功能材料，從而達(dá)到均勻絕緣子表面電場(chǎng)，抑制局部電場(chǎng)畸變，提高絕緣子沿面閃絡(luò)起始電壓的目的。針對(duì)絕緣子表面功能梯度建設(shè)中存在的問題，參考工業(yè)中靜電紡絲薄膜制作工藝，發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于靜電紡絲方法的絕緣子表面柔性梯度薄膜建設(shè)新方法。利用靜電紡絲方法將紡絲聚合物基體與目標(biāo)建設(shè)材料共同沉積在盆式絕緣子表面，通過目標(biāo)建設(shè)材料的特殊的電氣參數(shù)特性，調(diào)控在交流電壓工作條件下的表面電場(chǎng)分布，提高盆式絕緣子的耐電性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種全新的柔性表面功能梯度層的構(gòu)筑方法，具有表面二維電導(dǎo)率線性梯度分布的盆式絕緣子制作方法，通過靜電紡絲方法對(duì)環(huán)氧樹脂基件表面電紡PVA/CCTO材料薄膜，在盆式絕緣子表面形成電導(dǎo)率二維梯度分布的沉積層，達(dá)到調(diào)控其表面直流電場(chǎng)的分布，提升絕緣子耐電性能的目的。

本發(fā)明通過控制電紡位置與紡絲時(shí)間，構(gòu)建具有二維電導(dǎo)率梯度分布的環(huán)氧樹脂盆式絕緣子，進(jìn)而靈活調(diào)控交流電壓下盆式絕緣子表面的電場(chǎng)分布情況，提高GIL設(shè)備中盆式絕緣子的沿面閃絡(luò)電壓，提升盆式絕緣子的耐電性能。

本發(fā)明方法的具體過程如下：

1)制備環(huán)氧樹脂材料：

(1)將雙酚A型環(huán)氧樹脂基體、固化劑和氧化鋁按照100:38:330配比混合得到環(huán)氧樹脂混合材料；

(2)電動(dòng)攪拌30-40分鐘、在-0.1MPa的真空度下真空脫泡一個(gè)小時(shí)；

(3)將步驟(2)中所得的環(huán)氧樹脂混合材料澆注至經(jīng)預(yù)熱處理(130℃下不低于1小時(shí))后內(nèi)壁涂有脫模劑的盆式絕緣子模具內(nèi)，進(jìn)行抽空處理；

2)采用階梯固化方法進(jìn)行處理，固化過程分為兩步：

(1)先將模具放入烤箱在130℃下進(jìn)行一次固化8小時(shí)，然后脫模；

(2)脫模后的產(chǎn)品放入烤箱在130℃下進(jìn)行二次固化8小時(shí)，冷卻后即可得到環(huán)氧樹脂盆式絕緣子試樣；

3)制備靜電紡絲前驅(qū)體溶液

(1)將PVA粉末以10wt％的濃度溶解在去離子水中，將CCTO粉末以10wt％的比例分散在無水乙醇中，