[發明專利]特高壓直流GIL用柔性表面功能梯度盆式絕緣子制作方法

在審

• 申請號: 202010465492.7
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111599555A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 李進;王雨帆;杜伯學;陳允;梁虎成;姚航;冉昭玉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01B19/00
• 分類號: H01B19/00;H01B19/04;B29C39/42;B29C35/02;B29C71/00;B29L31/34;B29K63/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發明公開一種特高壓直流GIL用柔性表面功能梯度盆式絕緣子制作方法，該方法包括如下步驟:1)環氧樹脂盆式絕緣子的制備；2)制備靜電噴涂涂料；3)靜電噴涂建設過程：4)涂層的固化。本發明運用靜電噴涂方法將環氧樹脂/碳化硅涂料噴涂在環氧樹脂盆式絕緣子的表面，操作簡便，效率高且涂覆均勻；通過控制靜電噴涂位置和涂料中碳化硅的濃度，在環氧樹脂表面形成電導率的梯度分布，構建表面介電功能梯度材料，抑制直流電壓下局部電場過高情況，提升絕緣子耐電性能。本發明為實現表面功能梯度絕緣子提供了創新性的制作工藝，對延長GIL中盆式絕緣子的使用壽命，提高GIL的運行穩定性和電力系統的安全可靠性有著重要意義。

技術領域

本發明屬于高壓設備絕緣改性的制備，具體涉及一種特高壓直流GIL用柔性表面功能梯度盆式絕緣子的制作方法。

背景技術

為了滿足大容量、遠距離的供電需求，近年來特高壓直流輸電技術逐漸受到電力行業的青睞。氣體絕緣管道輸電(GIL)憑借輸送容量大、損耗低的優勢而廣泛應用于輸電技術。環氧樹脂盆式絕緣子作為絕緣支撐的關鍵組件，關乎到輸電系統的安全穩定運行。在GIL實際運行過程中，環氧樹脂盆式絕緣子常會發生沿面閃絡故障，導致耐壓性能降低，對電力系統的穩定運行構成巨大威脅。環氧樹脂盆式絕緣子絕緣性能的降低，與絕緣子表面電場分布不均勻有關。局部承受的電場強度大于整體電場強度，甚至會達到平均電場強度的數倍，局部電場畸變嚴重，誘使閃絡事故的發生，導致系統出現絕緣故障。

為改善盆式絕緣子的電場分布情況，減少閃絡事故的發生，本發明借鑒材料學領域的功能梯度材料的理念，提出來構建柔性表面功能層的方法。柔性表面功能層是在絕緣子表面產生介電參數(介電常數/電導率)呈梯度分布的涂層，對絕緣子表面電場進行調控，有效控制電場畸變，最終提高表面的耐壓強度。在表面功能梯度層的構建方法中，靜電噴涂方法具有操作簡便，效率高且涂覆均勻的優點。此工藝方法創新地應用本發明，將環氧樹脂/碳化硅混合涂料噴涂在盆式絕緣子表面并進行加熱定著成形處理，構建電導率梯度分布的絕緣結構。通過目標建設材料的特殊的電氣參數特性，調控直流電場分布，改善絕緣子表面的電場均勻性，提升了直流GIL盆式絕緣子的耐電性能。

發明內容

本發明的目的在于提出一種特高壓直流GIL用柔性表面功能梯度盆式絕緣子制作方法，通過靜電噴涂的工藝方法，在盆式絕緣子表面噴涂環氧樹脂/碳化硅混合涂料，通過控制靜電噴涂位置和涂料中碳化硅的濃度，在絕緣子表面構建柔性功能梯度層，再通過加熱定著處理增強涂層的結合性能，以調控直流電場下盆式絕緣子表面的電場分布情況，提高GIL中盆式絕緣子的沿面閃絡電壓，提升絕緣子的耐電性能。

本發明方法的具體過程如下：

1)環氧樹脂盆式絕緣子的制備：

(1)將環氧樹脂、固化劑和氧化鋁按照100份:35-40份:300-350份的重量比混合得到環氧樹脂混合材料，然后采用超聲波分散0.5-1h，混合均勻；

(2)在-0.1MPa的真空度下真空脫泡1-2h；

(3)將所得的環氧樹脂混合材料澆注至經預熱處理(130℃下不低于1h)后內壁涂有脫模劑的盆式絕緣子模具內，在130-140℃下進行一次固化7-8h，然后脫模；再在130-140℃烤箱中二次固化7-8h，冷卻后即可得到環氧樹脂盆式絕緣子；

2)制備靜電噴涂涂料：

(1)于攪拌條件下，在環氧樹脂中依次加入微米碳化硅、固化劑得到混合溶液，然后采用超聲波分散40-50min，混合均勻；其中固化劑的質量為環氧樹脂質量的25-35％，微米碳化硅的質量為混合溶液質量的10％～40％；

(2)將混合溶液放置于真空箱中，真空脫泡處理40-50min，去除混合溶液的氣泡，得到靜電噴涂涂料；

3)靜電噴涂建設過程：