CN102545123A - 一种复合材料轻质节能间隔棒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料组合式轻质节能间隔棒，是在普通间隔棒的基础上，将框架(1)、十字轴套(3)、线夹本体(4)、盖板(7)均采用纤维复合材料。本发明采用纤维复合材料和专门优化的结构，不产生磁滞和涡流损耗，不产生电晕，无电晕噪声，无电磁能量损失，节能效果明显。机械强度大，握力稳定，抗舞动，维修费用小。经过专门优化的结构设计，有效防止连接关节不同材质连接产生的磨损，增强了耐磨性能，延长了间隔棒使用寿命，且重量轻、便于施工安装、节约电能，经济效益和社会效益显著。

Description

一种复合材料轻质节能间隔棒

技术领域

本发明涉及一种间隔棒，具体涉及一种复合材料轻质节能间隔棒。

背景技术

架空输变电线路中，传统铸铁间隔棒无法解决笨重、磁滞和涡流损耗大、电晕及噪声大的问题，为解决上述问题，新一代轻质节能间隔棒的开发需求变的越来越紧迫，且出现了许多新技术新产品。其中，目前已经公开了多份间隔棒的相关中国发明专利和实用新型专利。它们的结构材质各不相同，在一定程度上达到了节能和保护线路的目的。中国专利公开号为CN101447657A、名称为“高分子合金缓冲式轻质间隔棒”的发明专利公开了采用非金属非导磁高强度高分子复合材料聚酰胺精铸成形的间隔棒。此种方式存在两个问题：第一，聚酰胺价格较贵，推广起来较困难，而且此种材料可以回收，但鉴于电力金具所处的特殊地理环境，可回收的量较小，且回收难度较大；第二，此电力金具所用无磁钢生产难度较大，未获得大范围推广。中国专利公开号为CN1560876A、名称为“超高压输电线路间隔棒橡胶阻尼件”的发明专利使用三元乙丙橡胶取代铁质元件，乙丙橡胶由于分子结构缺少活性基团，内聚能低，加上胶料易于喷霜，自粘性和互粘性很差，经过处理后乙丙橡胶可提高其硫化速度和粘合性能，但机械强度下降。现有材料只解决了一部分问题，只属于实验尝试阶段，并没有实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种材料新颖、结构合理、风噪声、电噪声、电晕小、节能，轻便安装的一种复合材料轻质节能间隔棒。

本发明是这样实现的：

一种复合材料轻质节能间隔棒，是由框架、橡胶柱、十字轴套、线夹本体、锁柱销、橡胶垫、盖板、铰链销、螺栓、螺母、垫圈组成，线夹本体通过橡胶柱、十字轴套、螺母、垫圈、螺栓与框架连接，盖板的一端通过锁柱销与线夹本体连接，盖板的另一端通过铰链销与线夹本体连接，线夹本体和盖板形成一个盛放导线的槽，在槽内的四周边缘处设有橡胶垫；所述框架、十字轴套、线夹本体、盖板采用纤维复合材料。

更进一步的方案是：所述纤维复合材料具有如下重量百分比的配方组成，热固性环氧树脂50～70％，固化剂5～10％，增强材料5～30％，稀释剂5～20％，偶联剂0.5～5％，抗电流腐蚀剂2～10％，填料5～30％。

更进一步的方案是：所述纤维复合材料采用如下方法制备而成：

1)增强材料表面预处理：将增强材料浸泡在含偶联剂的溶液中，放置2～24小时，过滤、用溶剂洗涤2～3次，干燥备用；

2)增强材料的预浸渍：将增强材料浸入热固性环氧树脂，在室温放置12～36小时，使得热固性环氧树脂在增强材料表面充分润湿；

3)将填料、抗电流腐蚀剂、稀释剂、固化剂，依次加入上述预浸渍体中并混合均匀；

4)一次成型：将混合物加入到模压成型机阴模中，合模，在70℃～150℃温度范围内，模压100MPa～200MPa下，进行模压加工；

5)二次固化：开模取出部分交联成型的制件，放入90～150℃烘箱中，进一步交联固化；

6)经打磨和后处理，制得复合材料部件成品。

更进一步的方案是：所述基体树脂为脂肪族环氧树脂、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰树脂中的一种或几种；增强材料为玻璃纤维、尼龙纤维、碳纤维、聚酯纤维中的一种或几种，固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜中的一种或几种，稀释剂为苯基缩水甘油醚、丁醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚中的一种或几种，偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种，抗电流腐蚀剂为偏硼酸钡、磷酸锌、硼酸锌、锌黄、铁黄、铁红和二氧化钛中的一种或几种，填料为2-羟二苯甲酮衍生物、2(2-羟基苯)连二氮杂茚衍生物、氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、二氧化硅、碳酸钙、高岭土、蒙脱土中的一种或几种。

更进一步的方案是：所述锁柱销、铰链销、螺栓、螺母和垫圈采用无磁钢。

更进一步的方案是：所述框架为方形四分裂、十字形四分裂、六边形六分裂、八边形八分裂或十边形十分裂。

更进一步的方案是：所述四分裂设个接点；六分裂设个接点；八分裂设个接点；十分裂设个接点。

更进一步的方案是：所述线夹盖板张开的角度≥80°。

更进一步的方案是：所述锁柱销采用自锁型结构，线夹能沿着导线的切线方向摆动±13°，顺线方向摆动±8°。

每个节点用橡胶柱、十字轴套连接线夹本体，并且十字轴安装时与线夹本体上下对称。

穿轴螺栓的长度适当，采用自锁防松措施。

锁柱销采用自锁型。

锁柱销、铰链销、螺栓、螺母、垫圈等连接器件均采用无磁钢制造，能够明显降低磁滞损耗，并有效解决了铸铁件产生电晕的问题。

本发明由于采取以上技术方案，因此具有以下优点：框架、十字轴套、线夹本体、盖板是采用玻璃纤维复合材料精铸成型。无涡流损耗和磁滞损耗，无电能损失。相对聚酰胺等物质具有更好的性价比。质量轻，机械强度大，抗老化时间长，耐候性，抗紫外性好。轻巧安装，运行稳定时间长，维护费用难度小。

锁柱销、铰链销、螺栓、螺母、垫圈等连接器件均采用无磁钢制造。解决了传统铸铁铸钢相对磁导率大，在输电线路上产生较大磁滞损耗和涡流损耗的问题，同时相对铝合金具有更好的性价比。

本发明的复合材料高效节能间隔棒的性能和效果如下：

(1)电工性能：无磁性，即不导磁或者导磁性很低≤1.2mH/m；电阻率≥10²⁰Ωmm²/m。

(2)力学性能：抗拉伸强度≥350Mpa，延伸率≥20％，硬度≤250HB。各项指标均符合GB/T2315-2000《电力金具标称破坏载荷系列形式尺寸及联结方式》的规定。

(3)老化：耐臭氧老化试验120h无断裂，按照合成绝缘子试验条件进行试验，机械强度无明显变化。对在实际环境中使用的复合材料金具进行定期的观察和测试，研究在自然条件下复合材料各项指标的变化趋势及变化速率，从中预测出复合材料金具的使用寿命可达30年。

(4)经济成本：上述玻璃纤维复合材料来源广泛，生产工艺简单。上述无磁钢生产成本低，是铝合金经济成本的50％，比原有的Q235大概提高15％。整体金具产品价格具有广泛的市场竞争力。

本发明产品满足GB/T2314-2008《电力金具通用技术条件》与中标认证中心CCEC/T15-2006电力金具节能产品认证技术要求。

附图说明

图1是本发明为复合材料二分裂间隔棒的结构示意图。

图2是图1中线夹本体与盖板的连接结构示意图。

图3是图2的侧视结构示意图。

图4是本发明为复合材料方形间隔棒的结构示意图。

图5是本发明为复合材料矩形间隔棒的结构示意图。

图6是本发明为复合材料六分裂间隔棒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如附图1至6所示，一种复合材料轻质节能间隔棒，是由框架1、橡胶柱2、十字轴套3、线夹本体4、锁柱销5、橡胶垫6、盖板7、铰链销8、螺栓9、螺母10、垫圈11组成，线夹本体4通过橡胶柱2、十字轴套3、螺母10、垫圈11、螺栓9与框架1连接，盖板7的一端通过锁柱销5与线夹本体4连接，盖板7的另一端通过铰链销8与线夹本体4连接，线夹本体4和盖板7形成一个盛放导线的槽，在槽内的四周边缘处设有橡胶垫6，所述框架1、十字轴套3、线夹本体4、盖板7采用纤维复合材料。

所述纤维复合材料具有如下重量百分比的配方组成，热固性环氧树脂50～70％，固化剂5～10％，增强材料5～30％，稀释剂5～20％，偶联剂0.5～5％，抗电流腐蚀剂2～10％，填料5～30％。

所述纤维复合材料采用如下方法制备而成：

1)增强材料表面预处理：将增强材料浸泡在含偶联剂的溶液中，放置2～24小时，过滤、用溶剂洗涤2～3次，干燥备用；

2)增强材料的预浸渍：将增强材料浸入热固性环氧树脂，在室温放置12～36小时，使得热固性环氧树脂在增强材料表面充分润湿；

3)将填料、抗电流腐蚀剂、稀释剂、固化剂，依次加入上述预浸渍体中并混合均匀；

4)一次成型：将混合物加入到模压成型机阴模中，合模，在70℃～150℃温度范围内，模压100MPa～200MPa下，进行模压加工；

5)二次固化：开模取出部分交联成型的制件，放入90～150℃烘箱中，进一步交联固化；

6)经打磨和后处理，制得复合材料部件成品。

所述基体树脂为脂肪族环氧树脂、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰树脂中的一种或几种；增强材料为玻璃纤维、尼龙纤维、碳纤维、聚酯纤维中的一种或几种，固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜中的一种或几种，稀释剂为苯基缩水甘油醚、丁醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚中的一种或几种，偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种，抗电流腐蚀剂为偏硼酸钡、磷酸锌、硼酸锌、锌黄、铁黄、铁红和二氧化钛中的一种或几种，填料为2-羟二苯甲酮衍生物、2(2-羟基苯)连二氮杂茚衍生物、氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、二氧化硅、碳酸钙、高岭土、蒙脱土中的一种或几种。

所述锁柱销5、铰链销8、螺栓9、螺母10和垫圈11采用无磁钢。

图1、图2和图3显示了间隔棒为二分裂的示意图，设有2个接点；图4显示了间隔棒为方形的示意图，设有4个接点；图5显示了间隔棒为矩形的示意图，设有4个接点；图6显示了间隔棒为六边形六分裂的示意图，设有6个接点。

所述线夹盖板张开的角度≥80°。

如图6所示，所述锁柱销采用自锁型结构，线夹能沿着导线的切线方向摆动±13°，顺线方向摆动±8°。

每个节点用橡胶柱2、十字轴套3连接线夹本体4，并且十字轴安装时与线夹本体上下对称。

穿轴螺栓9采用自锁防松措施。

锁柱销5采用自锁型。

Claims (9)

1.一种复合材料轻质节能间隔棒，是由框架(1)、橡胶柱(2)、十字轴套(3)、线夹本体(4)、锁柱销(5)、橡胶垫(6)、盖板(7)、铰链销(8)、螺栓(9)、螺母(10)、垫圈(11)组成，线夹本体(4)通过橡胶柱(2)、十字轴套(3)、螺母(10)、垫圈(11)、螺栓(9)与框架(1)连接，盖板(7)的一端通过锁柱销(5)与线夹本体(4)连接，盖板(7)的另一端通过铰链销(8)与线夹本体(4)连接，线夹本体(4)和盖板(7)形成一个盛放导线的槽，在槽内的四周边缘处设有橡胶垫(6)，其特征在于：所述框架(1)、十字轴套(3)、线夹本体(4)、盖板(7)采用纤维复合材料。

2.根据权利要求1所述间隔棒，其特征在于：所述纤维复合材料具有如下重量百分比的配方组成，热固性环氧树脂50～70％，固化剂5～10％，增强材料5～30％，稀释剂5～20％，偶联剂0.5～5％，抗电流腐蚀剂2～10％，填料5～30％。

3.根据权利要求2所述间隔棒，其特征在于：所述纤维复合材料采用如下方法制备而成：

1)增强材料表面预处理：将增强材料浸泡在含偶联剂的溶液中，放置2～24小时，过滤、用溶剂洗涤2～3次，干燥备用；

2)增强材料的预浸渍：将增强材料浸入热固性环氧树脂，在室温放置12～36小时，使得热固性环氧树脂在增强材料表面充分润湿；

3)将填料、抗电流腐蚀剂、稀释剂、固化剂，依次加入上述预浸渍体中并混合均匀；

4)一次成型：将混合物加入到模压成型机阴模中，合模，在70℃～150℃温度范围内，模压100MPa～200MPa下，进行模压加工；

5)二次固化：开模取出部分交联成型的制件，放入90～150℃烘箱中，进一步交联固化；

6)经打磨和后处理，制得复合材料部件成品。

4.根据权利要求2或3所述间隔棒，其特征在于：所述基体树脂为脂肪族环氧树脂、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰树脂中的一种或几种；增强材料为玻璃纤维、尼龙纤维、碳纤维、聚酯纤维中的一种或几种，固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜中的一种或几种，稀释剂为苯基缩水甘油醚、丁醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚中的一种或几种，偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种，抗电流腐蚀剂为偏硼酸钡、磷酸锌、硼酸锌、锌黄、铁黄、铁红和二氧化钛中的一种或几种，填料为2-羟二苯甲酮衍生物、2(2-羟基苯)连二氮杂茚衍生物、氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、二氧化硅、碳酸钙、高岭土、蒙脱土中的一种或几种。

5.根据权利要求1至3任一权利要求所述间隔棒，其特征在于：所述锁柱销(5)、铰链销(8)、螺栓(9)、螺母(10)和垫圈(11)采用无磁钢。

6.根据权利要求1至3任一权利要求所述间隔棒，其特征在于：所述框架(1)为方形四分裂、十字形四分裂、六边形六分裂、八边形八分裂或十边形十分裂。

7.根据权利要求6所述间隔棒，其特征在于：所述四分裂设4个接点；六分裂设6个接点；八分裂设8个接点；十分裂设10个接点。

8.根据权利要求1至3任一权利要求所述间隔棒，其特征在于：所述线夹的盖板张开角度≥80°。

9.根据权利要求1至3任一权利要求所述间隔棒，其特征在于：所述锁柱销采用自锁型结构，线夹能沿着导线的切线方向摆动±13°，顺线方向摆动±8°。

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