CN102646490A

CN102646490A - 一种光纤电力/电工绝缘材料及其绝缘子和制备方法

Info

Publication number: CN102646490A
Application number: CN2012101286204A
Authority: CN
Inventors: 党镇平
Original assignee: China XD Electric Co Ltd
Current assignee: China XD Electric Co Ltd
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明提供了一种光纤电力/电工绝缘材料及其绝缘子和制备方法，所述光纤电力/电工绝缘材料由光纤、玻璃纤维和高分子材料一次成型制备而成，所述光纤和玻璃纤维被固化的高分子材料所包裹；光纤的纤维数比例小于或等于光纤和玻璃纤维的纤维数之和的5％；玻璃纤维的纤维数比例大于光纤和玻璃纤维的纤维数之和的95％；所述光纤为多模光纤、单模光纤中一种或两种，所述光纤外设有包层或未设有包层；所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维；所述高分子材料为电工高分子材料；所述电工高分子材料为环氧树脂、酚醛树脂、可塑性树脂、饱和或不饱和树脂。本发明光纤电力/电工绝缘材料结构简单、直径细、体积小、绝缘可靠性稿、成本低、用途不受受限，使用方便。

Description

一种光纤电力/电工绝缘材料及其绝缘子和制备方法

【技术领域】

本发明属于绝缘材料制备领域，特别涉及用于电压高于1000V的高压领域的绝缘材料。本发明所制备的光纤电力/电工绝缘材料可以适用于所有交、直流电力领域、高压通信领域，城市轨道交通、铁道电气化等领域高压电位各种信号(温度、机械应力、控制信号、取能等等)的传输或传感；如：智能电网一次回路高电位监测和控制信号传输、高压输电线路、串补平台各种信号、电流互感器、电压互感器、高压开关、变压器内外部高压处、SVC、铁路电力牵引接触网和机车、高频高压通信等等高压设备、网络和系统的高压技术领域。

【背景技术】

在高压领域，对于户内应用，高电位对低(地)电位间的信号传输，临时性的和持续时间较短的工况，一般直接使用光缆；对于可靠性要求高的、电压高的、运行时间长的工况，与户外运行要求相同，一般采用一个绝缘结构装置来解决，以防止绝缘击穿。通常，将光纤置于空心绝缘子内或棒形复合绝缘子开的槽内，再填充液体、气体绝缘材料，进行必要的界面处理，有必要的复杂强度结构、均压结构等，最后进行一套多项目的逐个成套试验验证和检查。装置结构复杂、直径粗、体积大、绝缘可靠性不理想、成本高、用途受限，其制造按照设备来要求，使用不方便。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种光纤电力/电工绝缘材料及其绝缘子和制备方法，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光纤电力/电工绝缘材料，由光纤、玻璃纤维和高分子材料一次成型制备而成；所述光纤和玻璃纤维被固化的高分子材料所包裹。

优选的，光纤的纤维数比例小于或等于光纤和玻璃纤维的纤维数之和的5％)；玻璃纤维的纤维数比例大于光纤和玻璃纤维的纤维数之和的95％。

优选的，所述光纤为多模光纤、单模光纤中一种或两种，所述光纤外设有包层或未设有包层。

优选的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维；所述高分子材料为电工高分子材料；所述电工高分子材料为环氧树脂、酚醛树脂、可塑性树脂、饱和或不饱和树脂。

优选的，所述光纤和玻璃纤维的直径均小于100um。

优选的，光纤和玻璃纤维在固化的高分子材料中相互平行。

优选的，所述高分子材料外层设有硅橡胶类橡胶、以硅橡胶为主要成分的改性材料、乙丙橡胶类橡胶、氟材料或热塑性树脂材料。

一种绝缘子，在光纤电力/电工绝缘材料的两端安装有金属附件和信号传输的端子或接头；所述金属附件为均压环、屏蔽环或应力控制环。

一种光纤电力/电工绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：将光纤和玻璃纤维共同浸渍于液体高分子材料中，再通过引拔或缠绕形成棒材、管材或异型材；过程中采用真空处理防止空气进入，进行加热或冷却处理使高分子材料固化。

一种光纤电力/电工绝缘材料的制备方法，将光纤和玻璃纤维共同引拔或缠绕预制机械应力，然后通过模具浸渍于液体高分子材料中，过程中采用真空处理防止空气进入，进行加热或冷却处理使高分子材料固化，形成棒材、管材或异型材。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、材料性能：整体上，具有光纤电缆的信号传输特性，纯玻璃纤维和树脂增强材料的机械特性和电气特性。

2、物理性能：柔性、或弹性、或刚性的固体线材。

3、机械性能：均具有较高的拉伸强度。断面形状可以是实心圆、圆环、槽型、“工”字形等异形。直径较大时，具有棒形支柱复合绝缘子或空心支柱复合绝缘子的机械性能。

4、电气性能：具有复合绝缘子(IEC62217或GB/T22079)要求的材料电气性能。

5、传输特性和光学特性：本发明所制备的光纤电力/电工绝缘材料与所使用光纤的光学特性相比，性能相同或稍差，其衰减、色散指标略高。但因其使用场合的传输距离较短(一般小于100米)，因此，其传输性能和光缆相同。

6、产品性能：用本光纤电力/电工绝缘材料能够满足相应产品标准的综合性能要求或使用工况性能要求时，与现有相同(相近)功能要求的产品相比，具有如下优点：a.产品的信号传输性能更可靠；b.产品的电气性能更优越，减少了界面、同时直径较小，使得绝缘性能更可靠；c.在使用时，产品的弯曲变形对绝缘的影响可忽略，从而拓宽了产品的使用场合；d.综合性能可靠、寿命更长。

本发明光纤电力/电工绝缘材料与同等性能的光缆相比，其结构简单不需要填充液体、气体等绝缘材料或进行必要的界面处理、直径细、体积小、绝缘可靠性稿、成本低、用途不受受限，使用方便。

【具体实施方式】

本发明一种光纤电力/电工绝缘材料是将光纤材料(纤维数比例小于或等于光纤和玻璃纤维的纤维数之和的5％)、玻璃纤维材料(纤维数比例大于光纤和玻璃纤维的纤维数之和的95％)、高分子材料共同复合一次成型而形成新型材料；高分子材料固化将光纤与玻璃纤维包裹于其中。光纤和玻璃纤维优选直径小于100um的光纤和玻璃纤维。

1、所用到的材料：

光纤材料：多模光纤、单模光纤或两种共用，可含包层或不含包层；

玻璃纤维材料：无碱玻璃纤维，通常为制作复合绝缘子芯体的玻璃纤维；

高分子材料：电工高分子材料，如：环氧树脂、酚醛树脂、饱和或不饱和树脂、可塑性树脂等。

2、制备方法：

方法1：将光纤和玻璃纤维共同浸渍于液体高分子材料中，再通过引拔或缠绕，形成棒材、管材、异型材。过程中采用真空处理防止空气进入绝缘材料中，进行加热或冷却处理，使高分子材料固化。

方法2：将光纤和玻璃纤维共同引拔或缠绕预制机械应力，然后通过模具浸渍于液体高分子材料中，过程中采用真空处理防止空气进入绝缘材料中，进行加热或冷却处理，使高分子材料固化，形成棒材、管材、异型材。

方法3：在方法1或方法2制作的材料基础上，进行打磨或不打磨、涂偶联材料，然后在外表涂覆、或模压、或挤包、或人工粘接(或套接)另一种高分子绝缘材料。该材料一般有：硅橡胶类橡胶(如：HTV、LSR等)、以硅橡胶为主要成分的改性材料(如：RTV、PRTV等)、乙丙橡胶类橡胶(如：三元乙丙、二元乙丙等)、氟材料(如：氟涂料、聚四氟乙烯等)、热塑性树脂材料(如：聚乙烯、聚丙乙烯、聚氯乙烯等)和其它热固性树脂材料(主要是橡胶类)等等。

方法4：在方法1、或方法2、或方法3制作的材料(含部件)基础上，两端安装金属附件(必要时包括均压环、屏蔽环、应力控制环等等)和信号传输的端子(或接头)，成为具有信号传输和高压绝缘子(或电缆)功能的一种绝缘子(或电缆)。

本发明方法所制备的光纤电力/电工绝缘材料具有以下优异性能：

材料性能：整体上，具有光纤电缆的信号传输特性，纯玻璃纤维和树脂增强材料的机械特性和电气特性。

物理性能：柔性、或弹性、或刚性的固体线材。

机械性能：均具有较高的拉伸强度。断面形状可以是实心圆、圆环、槽型、“工”字形等异形。直径较大时，具有棒形支柱复合绝缘子或空心支柱复合绝缘子的机械性能。

电气性能：具有复合绝缘子(IEC62217或GB/T22079)要求的材料电气性能。

传输特性和光学特性：本发明所制备的光纤电力/电工绝缘材料与所使用光纤的光学特性相比，性能相同或稍差，其衰减、色散指标略高。但因其使用场合的传输距离较短(一般小于100米)，因此，其传输性能和光缆相同。

产品性能：用本光纤电力/电工绝缘材料，尤其是用方法4制作的材料制成的产品，满足相应产品标准的综合性能要求或使用工况性能要求时，与现有相同(相近)功能要求的产品相比，具有如下优点：a、产品的信号传输性能更可靠；b、产品的电气性能更优越，减少了界面、同时直径较小，使得绝缘性能更可靠；c、在使用时，产品的弯曲变形对绝缘的影响可忽略，从而拓宽了产品的使用场合；d、综合性能可靠、寿命更长。

尽管上面对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种光纤电力/电工绝缘材料，其特征在于，由光纤、玻璃纤维和高分子材料一次成型制备而成；所述光纤和玻璃纤维被固化的高分子材料所包裹。

2.如权利要求1所述的一种光纤电力/电工绝缘材料，其特征在于，光纤的纤维数比例小于或等于光纤和玻璃纤维的纤维数之和的5％；玻璃纤维的纤维数比例大于光纤和玻璃纤维的纤维数之和的95％。

3.如权利要求1所述的一种光纤电力/电工绝缘材料，其特征在于，所述光纤为多模光纤、单模光纤中一种或两种，所述光纤外设有包层或未设有包层；所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维；所述高分子材料为电工高分子材料。

4.如权利要求3所述的一种光纤电力/电工绝缘材料，其特征在于，所述电工高分子材料为环氧树脂、酚醛树脂、可塑性树脂、饱和或不饱和树脂。

5.如权利要求1所述的一种光纤电力/电工绝缘材料，其特征在于，所述光纤和玻璃纤维的直径均小于100um。

6.如权利要求1所述的一种光纤电力/电工绝缘材料，其特征在于，光纤和玻璃纤维在固化的高分子材料中相互平行。

7.如权利要求1至6中任一项所述的一种光纤电力/电工绝缘材料，其特征在于，所述高分子材料外层设有硅橡胶类橡胶、以硅橡胶为主要成分的改性材料、乙丙橡胶类橡胶、氟材料或热塑性树脂材料。

8.一种绝缘子，其特征在于，在权利要求1至7中任一项所述的光纤电力/电工绝缘材料的两端安装有金属附件和信号传输的端子或接头；所述金属附件为均压环、屏蔽环或应力控制环。

9.如权利要求1至6中任一项所述的一种光纤电力/电工绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将光纤和玻璃纤维共同浸渍于液体高分子材料中，再通过引拔或缠绕形成棒材、管材或异型材；过程中采用真空处理防止空气进入，进行加热或冷却处理使高分子材料固化。

10.如权利要求1至6中任一项所述的一种光纤电力/电工绝缘材料的制备方法，其特征在于，将光纤和玻璃纤维共同引拔或缠绕预制机械应力，然后通过模具浸渍于液体高分子材料中，过程中采用真空处理防止空气进入，进行加热或冷却处理使高分子材料固化，形成棒材、管材或异型材。