CN101700976A - 一种高压避雷器用非线性电阻片的配方及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压金属氧化物避雷器制造领域，公开了一种高压避雷器用非线性电阻片的配方及其制造方法，适用于高压电力设备保护用金属氧化物避雷器，特别适用于750kV、1000kV特高压交流输变电系统的金属氧化物避雷器；其配方，包括以下组分：由3.1～4.8wt％的氧化铋，2.5～4.6wt％的氧化锑，1.2～2.6wt％的氧化钴，0.7～1.5wt％的氧化硅，0.5～0.9wt％的氧化锰，0.7～1.3wt％的氧化铬，0.3～0.9wt％的氧化镍，0.04～0.13wt％的硼玻璃粉和0.01～0.06wt％的氧化铝组成的添加剂。其余为主要组分氧化锌。

Description

一种高压避雷器用非线性电阻片的配方及其制造方法

技术领域

本发明涉及高压金属氧化物避雷器制造领域，特别涉及一种高压避雷器用非线性电阻片的配方及其制造方法，适用于高压电力设备保护用金属氧化物避雷器，特别适用于750kV、1000kV特高压交流输变电系统的金属氧化物避雷器。

背景技术

近几年来，随着国内输变电技术的快速发展，输电线路的输电电压、输电距离和输电容量都在不断的提高，750kV、1000kV特高压大容量输电线路也已经在国内开始大面积上马建设。但是，以原有生产技术和工艺生产的电阻片在方波通流能力和电阻片的压比等方面的性能还不能完全满足750kV、1000kV避雷器的装配要求。为此，研究一种大容量、低压比的非线性电阻片来满足特高压输变电系统对避雷器的苛刻要求，受到国内各大避雷器生产厂家和科研院所的普遍关注。

发明内容

本发明针对传统电阻片应用在750kV/1000kV特高压避雷器装配方面存在的电阻片的压比不能满足要求和方波通流能力不足等方面的问题，提供了一种高压避雷器用非线性电阻片的配方及其制造方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现。

1、一种高压避雷器用非线性电阻片的配方，其特征在于，包括以下组分：由3.1～4.8wt％的氧化铋，2.5～4.6wt％的氧化锑，1.2～2.6wt％的氧化钴，0.7～1.5wt％的氧化硅，0.5～0.9wt％的氧化锰，0.7～1.3wt％的氧化铬，0.3～0.9wt％的氧化镍，0.04～0.13wt％的硼玻璃粉和0.01～0.06wt％的氧化铝组成的添加剂；其余为主组分氧化锌。

2、一种高压避雷器用非线性电阻片的制造方法，其特征在于，包括了以下步骤：

首先，按照技术方案1所述的高压避雷器用非线性电阻片的配方，分别称取添加剂各组分和主组分氧化锌，然后将添加剂各组分加入球磨罐经过球磨混合、烘干、粉碎后，得到的混合物装入刚玉莫来石匣钵中，在750℃～850℃下煅烧0.5h～2h后自然冷却、粉碎，形成添加剂粉末；

其次，在混合搅拌罐中将添加剂粉末、氧化锌加入由有机结合剂、分散剂以及纯水组成的混合溶液中，进行均匀混合，形成均匀的浆料，后经喷雾干燥获得球形造粒粉；其中，浆料的固体含量控制在62％～69％，喷雾干燥的温度控制在90℃～160℃；

再次，将造粒粉压制成电阻片坯体，并经380℃～450℃高温烧除有机结合剂和分散剂；然后在其侧面涂布一层无机高阻层，并在电加热窑炉内由室温升温至1050℃/h～1250℃进行烧结，其中烧结的升温区升温速率控制在30℃/h～60℃/h，在1050℃/h～1250℃保温区保温4h～10h，降温区降温速率控制在50℃/h～110℃/h，直至降至室温，得到电阻片烧结体；

最后，将电阻片烧结体两端面研磨平整后，在120℃～160℃经过烘干，再在其侧面涂布一层低温玻璃绝缘层后，在电加热窑炉内由室温升温至500℃～600℃进行低温玻璃绝缘层烧结和电阻片热处理，其中升温区升温速率控制在40℃/h～60℃/h，在500℃～600℃保温区保温3h～7h，降温区降温速率控制在10℃/h～25℃/h，直至降至室温，然后通过电弧喷涂法在其两端面喷镀上金属电极，即得。

按照本发明的高压避雷器用非线性电阻片的配方生产制造的大容量、低压比非线性电阻片与传统配方和生产工艺生产的普通电阻片相比，电阻片的压比降低了4％～7％、方波通流能力提高了20％～35％；该非线性电阻片可以满足特高压避雷器的性能要求，目前批量化生产的φ136mm电阻片已经组装成特高压避雷器，成功应用于西北750kV交流输电线路和晋东南1000kV交流试验示范输电线路中。

具体实施方式

实例组1：

本实施实例采用高压避雷器用非线性电阻片的配方，其组成为：3.1～4.8wt％的氧化铋，2.5～4.6wt％的氧化锑，1.2～2.6wt％的氧化钴，0.7～1.5wt％的氧化硅，0.5～0.9wt％的氧化锰，0.7～1.3wt％的氧化铬，0.3～0.9wt％的氧化镍，0.04～0.13wt％的硼玻璃粉和0.01～0.06wt％的氧化铝组成的添加剂；其余为主组分氧化锌。

本实施实例按照以上非线性电阻片的配方进行配料和制造，具体制造方法包括以下步骤：

首先，称取添加剂各组分和主组分氧化锌，然后将添加剂各组分加入球磨罐经过球磨混合，烘干，粉碎后，将得到的混合物装入刚玉莫来石匣钵中在810℃煅烧1h后自然冷却、粉碎，形成添加剂粉末；

其次，在混合搅拌罐中将添加剂粉末、氧化锌加入由有机结合剂(PVA)、分散剂(聚丙烯酸胺)以及纯水组成的混合溶液中，进行均匀混合，形成均匀的浆料，浆料的固体含量为64％；后经喷雾干燥获得球形造粒粉，其中喷雾干燥的温度控制在110℃±10℃。

再次，将造粒粉压制成φ164/φ62mm×27mm的环状电阻片坯体，将其在395℃高温烧除有机结合剂和分散剂；然后在其侧面涂布一层由氧化铋、氧化锑组成的无机高阻层，并在电加热窑炉内在1168℃进行烧结，其中烧结的升温区升温速率控制在30℃/h～60℃/h，在1050℃/h～1250℃保温区保温4h～10h，降温区降温速率控制在50℃/h～110℃/h。

最后，将电阻片烧结体两端面研磨平整后，120℃烘干后在其侧面涂布一层低温玻璃绝缘层，再在电加热窑炉内515℃进行低温玻璃绝缘层烧结和电阻片热处理，其中升温区升温速率控制在40℃/h～60℃/h，在500℃～600℃保温区保温3h～7h，降温区降温速率控制在10℃/h～25℃/h。降至室温后，得到的电阻片烧结体通过电弧喷涂法，在其两端面喷镀上金属电极，即得本发明的高压避雷器用非线性电阻片。

制成的高压避雷器用非线性电阻片按照750kV、1000kV避雷器对非线性电阻片的参数要求，测量直流1mA/2mA参考电压(U_1mA/U_2mA)，测量电阻片通过20kA/5.5kA的8/20μs雷电流时的残压(U_20kA/U_5.5kA)，做幅值为3000A冲击次数为18次的2ms方波通流容量试验。具体测试数据如下表1所示。

表1以实例组1制造的电阻片性能测试数据

注：雷电流残压与直流参考电压的比值称为压比(K)，表中K_20kA＝U_20kA/U_1mA，K_5.5kA＝U_5.5kA/U_2mA，压比值越低代表避雷器保护性能越优良；方波通流容量试验幅值愈高代表电阻片容量愈大，装配的避雷器的能量吸收能力也愈大。

由表1可以看出，以本发明生产的电阻片的性能可以达到750kV避雷器对电阻片要求的K_20kA≤1.70，方波耐受能力≥2500A的要求；同时也可满足1000kV避雷器要求单片电阻片K_5.5kA≤1.45，方波耐受能力≥2200A的要求。电阻片具有容量大、压比低的非线性特性，比常规同规格电阻片的压比降低了5％左右，方波通流容量提高了20％左右(常规同规格电阻片的压比K_20kA＝1.72～1.75、K_5.5kA＝1.49～1.52；方波通流容量为2000A～2500A)。

实例组2：

本实例组采用本发明的高压避雷器用非线性电阻片的一种配方，其组成为：4.2wt％的氧化铋，2.6wt％的氧化锑，1.9wt％的氧化钴，1.2wt％的氧化硅，0.7wt％的氧化锰，0.8wt％的氧化铬，0.6wt％的氧化镍，0.08wt％的硼玻璃粉和0.05wt％的氧化铝组成的添加剂；其余为主组分氧化锌。

将其按照本发明的制造方法进行制造，电阻片成型坯体直径分别为φ41.5×32mm、φ63.3×32mm、φ84.8/φ31.5×28mm、φ102/φ31.5×28mm、φ139/φ50.3×27mm，经过在1050℃～1200℃进行烧结，其它制造步骤与实例组1相同，得到的电阻片的性能测试结果见表2：

表2实例组2制造的不同规格电阻片性能测试数据

从表2可以看出：本发明可用于不同尺寸的电阻片的制造，并可满足10kV～1000kV各类型金属氧化物避雷器的装配。

Claims (2)

1.一种高压避雷器用非线性电阻片的配方，其特征在于，包括以下组分：由3.1～4.8wt％的氧化铋，2.5～4.6wt％的氧化锑，1.2～2.6wt％的氧化钴，0.7～1.5wt％的氧化硅，0.5～0.9wt％的氧化锰，0.7～1.3wt％的氧化铬，0.3～0.9wt％的氧化镍，0.04～0.13wt％的硼玻璃粉和0.01～0.06wt％的氧化铝组成的添加剂；其余为主组分氧化锌。

2.一种高压避雷器用非线性电阻片的制造方法，其特征在于，包括了以下步骤：

首先，按照权利要求1所述的高压避雷器用非线性电阻片的配方，分别称取添加剂各组分和主组分氧化锌，然后将添加剂各组分加入球磨罐经过球磨混合、烘干、粉碎后，得到的混合物装入刚玉莫来石匣钵中，在750℃～850℃下煅烧0.5h～2h后自然冷却、粉碎，形成添加剂粉末；

其次，在混合搅拌罐中将添加剂粉末、氧化锌加入由有机结合剂、分散剂以及纯水组成的混合溶液中，进行均匀混合，形成均匀的浆料，后经喷雾干燥获得球形造粒粉；其中，浆料的固体含量控制在62％～69％，喷雾干燥的温度控制在90℃～160℃；

再次，将造粒粉压制成电阻片坯体，并经380℃～450℃高温烧除有机结合剂和分散剂；然后在其侧面涂布一层无机高阻层，并在电加热窑炉内由室温升温至1050℃/h～1250℃进行烧结，其中烧结的升温区升温速率控制在30℃/h～60℃/h，在1050℃/h～1250℃保温区保温4h～10h，降温区降温速率控制在50℃/h～110℃/h，直至降至室温，得到电阻片烧结体；

最后，将电阻片烧结体两端面研磨平整后，在120℃～160℃经过烘干，再在其侧面涂布一层低温玻璃绝缘层后，在电加热窑炉内由室温升温至500℃～600℃进行低温玻璃绝缘层烧结和电阻片热处理，其中升温区升温速率控制在40℃/h～60℃/h，在500℃～600℃保温区保温3h～7h，降温区降温速率控制在10℃/h～25℃/h，直至降至室温，然后通过电弧喷涂法在其两端面喷镀上金属电极，即得。