CN103531315A - ±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子制备方法 - Google Patents

±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子制备方法，制备步骤为：瓷材料混合后球磨，筛选与除铁，过滤、压榨脱水；将压榨脱水的泥饼送入密闭室进行陈腐；泥料经切细、搅拌，挤压为泥条后真空处理，挤制成方形泥段；将方形泥段加压40～60MPa，保压30～60秒进行，压制成圆柱；将圆柱进行成型、干燥、上釉和上砂；烧成后的瓷件经瓷检、切割、与金属附件胶装完成后，检验合格得绝缘子；将绝缘子表面喷一层PRTV得产品。本发明瓷绝缘子的强度高、绝缘性能好、不易老化、耐冷热急变性能，又在瓷表面通过喷涂PRTV涂层，使其具有良好的耐污型。保证输电系统的安全可靠性以及绝缘子长期运行的可靠性。

Description

±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子制备方法
技术领域
本发明属于瓷绝缘子技术领域，具体涉及±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子制备方法。
背景技术
我国特高压直流输电工程日趋庞大，其设备的安全可靠性是十分重要的。在特高压直流输电系统中绝缘子的使用量非常大，在很大程度上决定输电系统的绝缘水平，决定输电系统的安全可靠性。所以有必要大力研究绝缘子的材料结构、电气性能、机械性能、长期运行的可靠性，以及各种绝缘子生产厂家的生产制作能力。
我国直流输电中现有电压等级最高为±800kV直流输电工程。随着我国输电工程电压等级不断提高，以及我国电力发展的需要，为了满足远距离输电的需要，国家电网公司筹备开发±1120kV特高压直流输电工程。±1120kV特高压直流输电工程能支持平波电抗器、母线支柱及开关支柱。适用于该工程的瓷绝缘子的结构及制造技术成为本领域科技人员攻关的课题。目前，瓷绝缘子的成型方式主要分湿法成型和干法成型两种。
发明内容
本发明的目的是提供一种±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子制备方法，使其即保持了瓷绝缘子的强度高、绝缘性能好、不易老化、耐冷热急变性能的特点，又在瓷表面通过喷涂PRTV涂层，使其具有良好的耐污型。保证输电系统的安全可靠性以及绝缘子长期运行的可靠性。
本发明所述的一种±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，制备步骤如下：
（1）把瓷材料进行混合后球磨，筛选与除铁，过滤、压榨脱水；
（2）将压榨脱水的泥饼送入密闭室，存放7-14天进行陈腐；
（3）真空练泥：泥料经切细、搅拌，挤压为泥条后真空处理，挤制成方形泥段；
（4）半干压成型：将方形泥段加压40～60MPa，保压30～60秒进行，压制成圆柱；
（5）将圆柱进行成型、干燥、上釉和上砂；其中，上砂与上釉一起操作，釉上完后，在上砂部位涂上专用胶水，用喷砂机喷上一层沙粒，达到40±5粒/平方厘米；
（6）烧成后的瓷件经瓷检、切割、与金属附件胶装完成后，检验合格得绝缘子；
（7）将绝缘子表面喷一层PRTV得产品。
其中，瓷材料组份重量百分比为：
矾土40～45%、长石5～10%、章村土4～10%、法库土4～9%、英格瓷标准粘土8～12%、广东黑泥5～8%、水曲柳4～8%、龙岩土3～9%和宽城土3～9%。
瓷材料具有巨大的生命力；二是瓷是无机材料，老化速度慢，高强瓷老化速度接近零。
球磨中，材料总重与水的质量比为1：0.9～1.1，球磨时间为13～17个小时，球磨后原料细度达到0.08～0.12%。
筛选采用六角滚筒筛和固定中心振动筛串联使用，筛网密度为200～250孔；采用湿法磁铁分离器除铁，将永久磁和电磁铁共同串联使用，磁力为8000高斯以上。采用六角滚筒筛和固定中心振动筛串联使用，除去有害杂质，进一步清洁泥料，清除粗颗粒、硬泥块、木屑等杂质,控制泥浆的细度、保持泥浆的均匀，采用湿法磁铁分离器除铁，加强磁场强度。
球磨过筛与吸铁的泥料含有50～65%水分。泥料经过滤脱水后，才能用于可塑成型。
所述的密闭室的温度高于20℃，湿度大于85%。
真空练泥：采用卧式练泥机，泥料经过加料槽内的刀片切细、搅拌输送后，经螺旋挤压，通过筛孔成为泥条进入真空室，经真空处理，挤制出最大截面尺寸为650mm×650mm的方形泥段。
真空练泥的真空度为≤-0.095Mpa。
泥段水分为16%～20%。
半干压成型采用圆形模具，冷静压机压制。改变了泥坯内部的分子结构，大大提高了泥坯的可塑性,消除真空练泥所带来的泥段结构缺陷。
成型采用的机器电瓷数控修坯机，采用氧化锆陶瓷刀具。
干燥为采用微波干燥，将坯件水分干燥至1～2%，微波干燥释放功率为3kW～10kW，烘干时间约在48～72小时。缩短了干燥时间，提高了干燥效率。
专用胶水：浓度7%-8%的聚乙烯醇溶液：釉浆=1：1搅拌均匀。
上釉：采用喷釉方式上釉至表面釉层厚度均匀。
最高烧成温度为1250℃。
产品在抽屉窑内通过天然气供热为常规烧成，分低温阶段（0～300℃），氧化分解阶段（300～980℃），排除结构水；有机物和碳的氧化；硅酸盐、硫化物的分解；晶型转变；高温烧结阶段（980～最高温），硫酸盐的分解；液相形成并溶解固相；形成新的晶相和晶体成长；釉的溶解冷却阶段（最高温～室温）液相析晶；液相过冷凝固成玻璃相；晶型转变。
PRTV的厚度为0.3～0.4mm。
釉浆质量百分比为：
石英25～30%,钾长石20～25%,龙岩土4～8%,硅灰石4～10%,熟大同土15～20%,熟滑石2～5%,章村土4～8%,碳酸钡2～4%,氧化锰5～6%,氧化铁1～2%,氧化铬1～2%。
喷涂PRTV:将绝缘子放置于旋转平台上，在瓷绝缘子表面均匀喷一层厚度为0.3～0.4mm厚的PRTV，以提高绝缘子的耐污型能。绝缘子表面喷一层PRTV涂层不仅完全与硅橡胶套耐污性能一样，而且可以重复喷涂，不需要进行大规模更换。
大尺寸练泥挤制，半干压成型、氧化锆陶瓷刀修坯成型、微波干燥使瓷材料具有强度高、分散性小、产品尺寸精度高、生产周期短、合格率高。
本发明所用产品均为市售产品。
本发明的具体步骤如下：
（1）把瓷材料进行混合后球磨；
（2）球磨：将混合材料与水，材料：水=1：0.9～1.1，在球磨机内进行13～17个小时球磨，使其细度达到0.08～0.12%；
（3）筛选与除铁：采用六角滚筒筛和固定中心振动筛串联使用，筛网密度为200～250孔，采用湿法磁铁分离器除铁，将永久磁和电磁铁共同串联使用，使磁力达到8000高斯以上；
（4）榨泥：经球磨、过筛与吸铁的泥料含有50～65%水分，过滤压榨脱水；
（5）陈腐：将压榨脱水的泥饼送入密闭室，存放7-14天，密闭室的温度不低于20℃，湿度大于85%；
（6）真空练泥：采用直径1m的卧式练泥机，泥料经过加料槽内的刀片切细、搅拌输送后，经螺旋挤压，成为泥条进入真空室，经真空处理，挤制出最大截面尺寸为650mm×650mm的方形泥段，泥段水分为16%～20%；
（7）半干压成型：将方形泥段，采用圆形模具，在冷静压机内施加40～60MPa的压力，保压30～60秒，压制成圆柱；
（8）成型：将圆柱形泥段利用电瓷数控修坯机，采用氧化锆陶瓷刀具，制成坯件；
（9）微波干燥：将成型坯件采用微波干燥技术将坯件水分干燥至1～2%，微波干燥释放功率为3kW～10kW，烘干时间约在48～72小时；
（10）上釉：采用喷釉方式上釉至表面釉层厚度均匀。
（11）上砂：上砂与上釉一起操作，釉上完后，在上砂部位涂上专用胶水，用喷砂机喷上厚度均匀的一层沙粒，达到40±5粒/平方厘米；
（12）烧成：将已上完釉和砂的坯体装入窑车入窑，在最高温度1250℃以下烧制而成；
（13）烧成后的瓷件经瓷检、切割、与金属附件胶装完成后，经检验合格；
（14）喷涂PRTV:将绝缘子放置于旋转平台上，在瓷绝缘子表面均匀喷一层厚度为0.3～0.4mm厚的PRTV。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明产品设计结构好，工艺性能独特，耐受防污能力优异，生产制作周期短，产品性能好，外形美观；具有强度高、分散性小、产品尺寸精度高、生产周期短、合格率高；刚性好、不易产生弯曲变形，特别是瓷抗压强度非常高，适用于支持高度很大、很重的物体；抗扭强度高，且不易产生扭曲变形；不存在绝缘主体内部介面问题，其内部绝缘强度高，陡波冲击强，支持结构简单；瓷绝缘子喷涂PRTV可以在工厂内进行，喷涂条件和环境好，喷涂质量相当高，外观非常美观。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
本发明实施例所用原料化学成份质量百分比如下：
矾土：Al2O3：≥85.0；Fe2O3：≤1.5；TiO2：≤4.4；K2O：0.8±0.3；Na2O：≤0.2；
长石：SiO2:69.0±2.0;Al2O3:18±2.0;TiO2≤0.7;Na2O11±2.0；
章村土：SiO2：44.0～50.0；Al2O3：34.0～40.0；K2O：8.0±1.2；Na2O：≤1.5；
法库土：SiO2：78%、Al2O3：15%、K2O：3.25；Na2O：≤0.5；
英格瓷标准粘土：SiO2:46;Al2O3:38；
广东黑泥：SiO2：60.5%、Al2O3：26%、K2O：6.64；Na2O：≤0.25；
水曲柳：SiO2:58.8；Al2O3:27；K2O+Na2O≤1；
龙岩土：SiO2:52.0±2.0;Al2O3:32.5±1.5;CaO+MgO≤0.5;TiO2≤0.5；
宽城土:SiO2:55;Al2O3:27;K2O+Na2O≤2；
石英：SiO2：≥98.5;Fe2O3≤0.2；
钾长石：SiO2<70.0；Al2O3>16.0；K2O：11.0～13.0；Na2O：2.0～3.0；
硅灰石：SiO2：49.0±3.0;CaO:45.0±2.0;Fe2O3≤0.5；
熟大同土：SiO2：53.0±2.0；Al2O3：44.0±1.5；TiO2≤0.6;CaO+MgO≤1.0；
熟滑石：SiO2：≥60；Fe2O3≤0.5CaO≤2.5MgO≥31.5。
实施例1
（1）瓷材料组份重量百分比：
矾土43%、长石8%、章村土5%、法库土7%、英格瓷标准粘土12%、广东黑泥5%、水曲柳8%、龙岩土3%、宽城土9%；
（2）材料混合：把上述材料进行混合，混合备好后送球磨；
（3）球磨：将重量比为1：1的混合材料与水，在球磨机内进行15个小时球磨，使其细度达到0.10%；
（4）筛选与除铁：采用六角滚筒筛和固定中心振动筛串联使用，筛网密度为200孔，采用湿法磁铁分离器除铁，将永久磁和电磁铁共同串联使用，使磁力达到8000高斯以上；
（5）榨泥：经球磨过筛与吸铁的泥料含有58%水分；
（6）陈腐：将压榨脱水的泥饼送入密闭室，存放7天，密闭室温度不低于20℃，湿度大于85%；
（7）真空练泥：采用直径1m的卧式练泥机，泥料经过加料槽内的刀片切细、搅拌输送后，经螺旋挤压，通过筛孔成为泥条进入真空室，经真空处理，挤制出最大截面尺寸为650mm×650mm的方形泥段，泥段水分为18%；
（8）半干压成型：将上述中的方形泥段，采用圆形模具，在冷静压机内施加50MPa的压力，保压50秒，压制成圆柱；
（9）成型：将制备好的圆柱形泥段按照产品尺寸要求，利用电瓷数控修坯机，采用氧化锆陶瓷刀具，制成坯件；
（10）微波干燥：将成型坯件送入烘干房，采用微波干燥技术将坯件水分干燥至1～2%，微波干燥释放功率为5kW，烘干时间约在48小时；
（11）上釉：采用喷釉方式上釉至表面釉层厚度均匀。
釉浆质量百分比为：
石英25%,钾长石23%,龙岩土8%,硅灰石6%,熟大同土17%,熟滑石4%,章村土5%,碳酸钡3%,氧化锰6%,氧化铁1.5%和氧化铬1.5%；
（12）上砂：上砂与上釉一起操作，釉上完后，在上砂部位涂上专用胶水，用喷砂机喷上厚度均匀的一层沙粒，达到40±5粒/平方厘米；
（13）烧成：在抽屉窑内通过天然气供热烧成：
将已上完釉和砂的坯体装入窑车入窑，在最高温度1250℃以下烧制而成；
（14）烧成后的瓷件经瓷检、切割、与金属附件胶装完成后，经检验合格；
（15）喷涂PRTV:将绝缘子放置于旋转平台上，在瓷绝缘子表面喷一层厚度为0.3mm厚的PRTV；
(16)包装。
实施例2
（1）瓷材料组份重量百分比：
矾土45%、长石10%、章村土4%、法库土9%、英格瓷标准粘土10%、广东黑泥8%、水曲柳4%、龙岩土5%、宽城土5%；
（2）材料混合：把上述材料进行混合，混合备好后送球磨；
（3）球磨：将重量比为1：0.9的混合材料与水，在球磨机内进行13个小时球磨，使其细度达到0.12%；
（4）筛选与除铁：采用六角滚筒筛和固定中心振动筛串联使用，筛网密度为220孔，采用湿法磁铁分离器除铁，将永久磁和电磁铁共同串联使用，使磁力达到8000高斯以上；
（5）榨泥：经球磨过筛与吸铁的泥料含有50%水分；
（6）陈腐：将压榨脱水的泥饼送入密闭室，存放10天，密闭室温度不低于20℃，湿度大于85%；
（7）真空练泥：采用直径1m的卧式练泥机，泥料经过加料槽内的刀片切细、搅拌输送后，经螺旋挤压，通过筛孔成为泥条进入真空室，经真空处理，挤制出最大截面尺寸为650mm×650mm的方形泥段，泥段水分为16%；
（8）半干压成型：将上述中的方形泥段，采用圆形模具，在冷静压机内施加40MPa的压力，保压30秒，压制成圆柱；
（9）成型：将制备好的圆柱形泥段按照产品尺寸要求，利用电瓷数控修坯机，采用氧化锆陶瓷刀具，制成坯件；
（10）微波干燥：将成型坯件送入烘干房，采用微波干燥技术将坯件水分干燥至1～2%，微波干燥释放功率为3kW，烘干时间约在60小时；
（11）上釉：采用喷釉方式上釉至表面釉层厚度均匀。
釉浆质量百分比为：
石英27%,钾长石20%,龙岩土4%,硅灰石4%,熟大同土20%,熟滑石5%,章村土8%,碳酸钡4%,氧化锰5%,氧化铁1%和氧化铬2%；
（12）上砂：上砂与上釉一起操作，釉上完后，在上砂部位涂上专用胶水，用喷砂机喷上厚度均匀的一层沙粒，达到40±5粒/平方厘米；
（13）烧成：在抽屉窑内通过天然气供热烧成：
将已上完釉和砂的坯体装入窑车入窑，在最高温度1250℃以下烧制而成；
（14）烧成后的瓷件经瓷检、切割、与金属附件胶装完成后，经检验合格；
（15）喷涂PRTV:将绝缘子放置于旋转平台上，在瓷绝缘子表面喷一层厚度为0.4mm厚的PRTV；
(16)包装。
实施例3
（1）瓷材料组份重量百分比：
矾土40%、长石5%、章村土10%、法库土6%、英格瓷标准粘土8%、广东黑泥6%、水曲柳8%、龙岩土9%、宽城土8%；
（2）材料混合：把上述材料进行混合，混合备好后送球磨；
（3）球磨：将重量比为1：1.1的混合材料与水，在球磨机内进行17个小时球磨，使其细度达到0.08%；
（4）筛选与除铁：采用六角滚筒筛和固定中心振动筛串联使用，筛网密度为250孔，采用湿法磁铁分离器除铁，将永久磁和电磁铁共同串联使用，使磁力达到8000高斯以上；
（5）榨泥：经球磨过筛与吸铁的泥料含有65%水分；
（6）陈腐：将压榨脱水的泥饼送入，存放14天，密闭室温度不低于20℃，湿度大于85%；
（7）真空练泥：采用直径1m的卧式练泥机，泥料经过加料槽内的刀片切细、搅拌输送后，经螺旋挤压，通过筛孔成为泥条进入真空室，经真空处理，挤制出最大截面尺寸为650mm×650mm的方形泥段，泥段水分为20%；
（8）半干压成型：将上述中的方形泥段，采用圆形模具，在冷静压机内施加60MPa的压力，保压60秒，压制成圆柱；
（9）成型：将制备好的圆柱形泥段按照产品尺寸要求，利用电瓷数控修坯机，采用氧化锆陶瓷刀具，制成坯件；
（10）微波干燥：将成型坯件送入烘干房，采用微波干燥技术将坯件水分干燥至1～2%，微波干燥释放功率为10kW，烘干时间约在72小时；
（11）上釉：采用喷釉方式上釉至表面釉层厚度均匀。
釉浆质量百分比为：
石英29%,钾长石24%,龙岩土5%,硅灰石8%,熟大同土18%,熟滑石2%,章村土4%,碳酸钡2%,氧化锰5%,氧化铁2%和氧化铬1%；
（12）上砂：上砂与上釉一起操作，釉上完后，在上砂部位涂上专用胶水，用喷砂机喷上厚度均匀的一层沙粒，达到40±5粒/平方厘米；
（13）烧成：在抽屉窑内通过天然气供热烧成：
将已上完釉和砂的坯体装入窑车入窑，在最高温度1250℃以下烧制而成；
（14）烧成后的瓷件经瓷检、切割、与金属附件胶装完成后，经检验合格；
（15）喷涂PRTV:将绝缘子放置于旋转平台上，在瓷绝缘子表面喷一层厚度为0.35mm厚的PRTV；
(16)包装。
本发明的±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子不限于上述实施例中的支柱绝缘子，也可以使用其它形式的绝缘子，相关结构可参照上述内容进行相应的改动，这对本领域普通技术人员而言是很清楚的。

Claims (10)

1.一种±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：制备步骤如下：
（1）把瓷材料进行混合后球磨，筛选与除铁，过滤、压榨脱水；
（2）将压榨脱水的泥饼送入密闭室，存放7-14天进行陈腐；
（3）真空练泥：泥料经切细、搅拌，挤压为泥条后真空处理，挤制成方形泥段；
（4）半干压成型：将方形泥段加压40～60MPa，保压30～60秒进行，压制成圆柱；
（5）将圆柱进行成型、干燥、上釉和上砂；其中，上砂与上釉一起操作，釉上完后，在上砂部位涂上专用胶水，用喷砂机喷上一层沙粒，达到40±5粒/平方厘米；
（6）烧成后的瓷件经瓷检、切割、与金属附件胶装完成后，检验合格得绝缘子；
（7）将绝缘子表面喷一层PRTV得产品。
2.根据权利要求1所述的±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：瓷材料组份重量百分比：
矾土40～45%、长石5～10%、章村土4～10%、法库土4～9%、英格瓷标准粘土8～12%、广东黑泥5～8%、水曲柳4～8%、龙岩土3～9%和宽城土3～9%。
3.根据权利要求1所述的±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：
球磨中，混合材料与水的质量比为1：0.9～1.1，球磨时间为13～17个小时，球磨后原料细度达到0.08～0.12%。
4.根据权利要求1所述的±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：筛选采用六角滚筒筛和固定中心振动筛串联使用，筛网密度为200～250孔；采用湿法磁铁分离器除铁，将永久磁和电磁铁共同串联使用，磁力为8000高斯以上。
5.根据权利要求1或4所述的±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：球磨过筛与吸铁后的泥料含有50～65%水分；泥段水分为16%～20%。
6.根据权利要求1所述的±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：所述的密闭室的温度高于20℃，湿度大于85%。
7.根据权利要求1所述的±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：釉浆质量百分比为：
石英25～30%,钾长石20～25%,龙岩土4～8%,硅灰石4～10%,熟大同土15～20%,熟滑石2～5%,章村土4～8%,碳酸钡2～4%,氧化锰5～6%,氧化铁1～2%,氧化铬1～2%。
8.根据权利要求1所述的±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：干燥为采用微波干燥，微波干燥释放功率为3kW～10kW，烘干时间约在48～72小时，坯件水分干燥至1～2%。
9.根据权利要求1所述的±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：最高烧成温度为1250℃。
10.根据权利要求1所述的±1120kV特高压直流棒形瓷绝缘子的制备方法，其特征在于：PRTV的厚度为0.3～0.4mm。
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