CN103709936A

CN103709936A - 一种可视化变色绝缘子涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN103709936A
Application number: CN201310701234.4A
Authority: CN
Inventors: 唐国初; 马建强; 孙超
Original assignee: Beijing Dingyi Weixin Technology Development Co Ltd
Current assignee: Beijing Dingyi Weixin Technology Development Co Ltd
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明公开了一种可视化变色绝缘子涂料，其由如下质量份数的原料组成：硅橡胶40-50份；酞菁蓝4-7份；碳酸钙1-6份；碳酸铅0.1-1.0份；滑石粉1-3份；镉红15-20份；海碧蓝10-15份；二氧化钛1-3份；偏硼酸钡1-5份；分散助剂1-3份；粘结剂1-3份。使用含有本发明所述可视化变色绝缘子涂料的可视化橡胶绝缘子，不用登杆即可明显的看到闪络位置并可以判断闪络起因。

Description

一种可视化变色绝缘子涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种绝缘子涂料的原料组成，特别是涉及一种可视化变色绝缘子涂料的原料组成及包括所述涂料的可视化橡胶绝缘子。

背景技术

高压输电线路的绝缘子(盘式绝缘子串或复合绝缘子)在运行中常因表面积污、线路遭受雷击或线路上出现操作过电压等原因发生闪络。绝缘子的闪络导致短路接地,不仅会烧坏绝缘子,还引起变电站的断路器跳闸,使线路短时或长时间停电,造成重大损失。如表1所示，绝缘子闪络占据了绝缘子故障比例的85%以上。

表1.我国复合绝缘子不同原因的大致故障比例

故障原因	雷击闪络	鸟粪闪络	不明闪络	污秽闪络	界面击穿	机械故障	合计
								%	47	18	14	8	5	8	100

通常供电部门仍需派人巡查线路,并靠工人登杆确认闪络点。为此花费大量的人力物力,还可能影响恢复供电的时间,给供电企业和用户造成损失。安装在输电线路上的绝缘子,在运行过程中因长期经受机电负荷、日晒雨淋、冷热变化等作用,可能出现绝缘电阻降低、开裂甚至击穿等故障,对供电可靠性带来潜在威胁,因此,绝缘子在线检测意义重大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不用登杆即可明显的看到闪络位置、并可以判断闪络起因的可视化变色绝缘子涂料及含有所述涂料的可视化橡胶绝缘子。

一种可视化变色绝缘子涂料，其由如下质量份数的原料组成：硅橡胶40-50份；酞菁蓝4-7份；碳酸钙1-6份；碳酸铅0.1-1.0份；滑石粉1-3份；镉红15-20份；海碧蓝10-15份；二氧化钛1-3份；偏硼酸钡1-5份；分散助剂1-3份；粘结剂1-3份。

其中，所述镉红颜料为混合物，化学式为CdS/CdSe；所述酞菁蓝颜料为BGS LA-61-02无金属酞菁蓝，艳绿光蓝色棒状晶体。

本发明所述的可视化变色绝缘子涂料，其中所述分散助剂由如下质量份数的原料制备而成：石英粉1-3份；玻璃粉1-3份；硅藻土1-3份；钛白1-4份。

本发明所述的可视化变色绝缘子涂料，其中所述碳酸钙、碳酸铅、滑石粉、二氧化钛、偏硼酸钡和分散助剂的质量总和为镉红质量的一半；所述酞菁蓝颜料的质量为所有原料质量的5.7～6.3%。

本发明所述的可视化变色绝缘子涂料，其中所述粘结剂由正硅酸乙酯、有机硅树脂和环氧改性有机硅树脂混合而成。

本发明所述的可视化变色绝缘子涂料，其中所述硅橡胶的含胶量大于等于45%；所述碳酸钙、滑石粉的细度为1250目；所述石英粉的细度为1200目；所述玻璃粉的细度为800目，所述酞菁蓝为α或β型。

本发明所述的可视化橡胶绝缘子，其中所述绝缘子的外表面颜色随温度的变化而变化，所述绝缘子的外表面颜色随温度的变化而变化，在400℃及其以下为红色，在400℃以上为白色。

一种可视化绝缘子，包括本发明所述的可视化变色绝缘子涂料。

一种可视化橡胶绝缘子的制备方法，包括如下步骤：

（1）内衬管的制备：加工玻璃钢芯棒，把所述玻璃钢芯棒夹在缠绕机上，将玻璃纤维带通过边刮低温胶边缠绕方式半迭包缠绕到需要的尺寸，缠绕后用热缩带紧包三层，再在外面包两层脱模四氟带，并用胶带固定好；最后垂直放在烘箱内固化；

（2）粘结端管：制备端管，并对其进行表面处理，将两个所述端管分别采用粘结剂粘结在所述内衬管的两端形成粘结件；

（3）外围缠绕补强：将检验合格的所述粘结件固定在缠绕机上，通过边涂胶边缠绕的方式，将多股无捻玻璃先纤维丝缠绕补强至设计尺寸，缠绕完玻璃纤维后，在外面再包三层热缩带和两层脱模四氟带，并且用胶带固定好，放进烘箱内固化成型，形成复合绝缘子；

（4）清理所述复合绝缘子的表面后，制备所述可视化变色绝缘子涂料：在PH>5且PH<7的酸性条件下将示温涂料溶于除粘结剂和室温原料以外的其它原料中，得到混合均匀的透明溶胶之后再其中加入粘结剂；使用绝缘子制备设施将所述溶胶制成膜状附着在已经制备好的所述复合绝缘子上。

本发明所述的可视化橡胶绝缘子的制备方，步骤（1）中，所述玻璃纤维带的缠绕过程中预紧力为2kg，里紧外松，所述低温胶选用低温中心的DWG胶，固化机制为80度1小时，100度1小时，120度1小时，130度1小时，随炉降温。

本发明所述的可视化橡胶绝缘子的制备方法，步骤（2）的表面处理方法包括如下步骤：把酸洗液加热到60度，将所述端管在所述酸洗液里酸洗20分钟，所述酸洗液为硫酸和盐酸的混合物；酸洗后采用水冲洗，然后在去离子水中超声清洗1分钟，并置于60度烘干2小时。本发明所述可视化橡胶绝缘子的工作原理：利用绝缘子表面的热效应原理以及示色涂料对绝缘子的温度变化进行显示,对于涂有示色涂料的耐污绝缘子的遥测相当有效。

良好的绝缘子在线带电运行时，正常情况下，绝缘子的表面(硅橡胶材质)电流较大，因此表面温升较高，处于变色临界值以上，示色涂料中对热敏感的颜料产生物理或化学变化，导致分子结构以及分子形态变化，呈现为铁红颜色。然而当绝缘子被雷击或者内部损坏时，由于内部的绝缘线下降导致绝缘子的表面的流电子减少，从而温度比正常绝缘子温度上差异性很大，这样温度处于示色涂料临界值以下，由于采用不可逆示色材料，其显示为白色，用示色涂料显示为的特性易于识别。从而减轻电力巡检人员劳动负荷，带来轻便。高电压作用下，气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电。其放电时的电压称为闪络电压。发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零，绝缘子的表面(硅橡胶材质)电流较大，闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化将电能转换为热能因此表面温升较高,处于变色临界值以上，可视硅橡胶绝缘子中示色分子中对热敏感的颜料产生物理或化学变化，导致分子结构以及分子形态变化，由红色变成白色。

本发明可视化橡胶绝缘子与现有技术不同之处在于：

本发明所述可视化橡胶绝缘子在出现闪络或者雷击绝缘子时使绝缘子的颜色由红色变为白色，在工人巡线时,不用登杆,在杆下可确认该杆塔上的绝缘子是否发生了闪络;从根本上解决减少和简化工人巡线的问题。可明显的看到闪络位置、并可判断闪络的起因属于雷击或是污秽等其它原因,从而从根本上解决了依靠工人巡线、登杆查找闪络点的问题。

本发明可视化橡胶绝缘子还具有如下优点：

（1）减少劳动强度

电力线路维护人员通过利用绝缘子示色进行判断绝缘子的生命状态，从而方便了维护人员对设备的检修以及排查隐患点。

（2）有效判断雷击点

通过对示色绝缘子的颜色指示，可以初步判断雷击的方位以及雷击的类型，从而为保证线路的正常运行作出贡献。

（3）增加爬电比距

当其表面涂有示色涂料时,水分就会凝聚成粒粒水珠,而形成不了连续的导电水膜,使其绝缘子表面操持越高的绝缘电阻,限制泄漏电流的增大,从而有效地防止了污秽闪络。可以有效的增加爬电比距。

下面结合具体实施例对本发明的可视化橡胶绝缘子作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

一种可视化变色绝缘子涂料，其由如下质量份数的原料组成：硅橡胶45份；酞菁蓝6份；碳酸钙3份；碳酸铅0.5份；滑石粉2份；镉红20份；海碧蓝12份；二氧化钛2份；偏硼酸钡3份；分散助剂1份；粘结剂2份；其中所述分散助剂由如下质量份数的原料制备而成：石英粉1份；玻璃粉1份；硅藻土1.1份；钛白2份。

所述酞菁蓝颜料的质量为所有原料质量的6.2%；所述粘结剂由正硅酸乙酯、有机硅树脂和环氧改性有机硅树脂（HW-28粘结剂）混合而成；所述硅橡胶的含胶量大于等于45%；所述碳酸钙、滑石粉的细度为1250目；所述石英粉的细度为1200目；所述玻璃粉的细度为800目，所述酞菁蓝为α或β型。

表2.传统绝缘子与本发明所述绝缘子性能的比较

通过上表可以看出，示色绝缘子的优势不仅在对降低维护人员劳动强度以及判断雷击点上有优势，而且在保护电力设备的保护上有突出作用。

本发明所述可视绝缘子通过硅橡胶和几种具有不同变色温度的颜料相互组合，形成具有可变色的硅橡胶绝缘子，这种绝缘子在对应的温度范围内经过热分解、氧化等多种化学反应，使硅橡胶外皮层呈现不同的颜色变化，便于电力检修。因为闪络的温度很高，所以原材料中需要添加在高温下产生化学反应的特殊物质，以此来实现高温段的颜色变化。

可视化绝缘子由以下几部分组成:

粘结剂：起到成膜和均匀展色的作用，并且很好的附着在底料上，选用粘结剂最主要的是能够承受高温（绝缘子闪络温度之下）。

填料（除示温原料、硅橡胶及粘结剂外均为填料）:填料在示温原料中起到助色，耐温、增加附着力等的辅助作用，并且可使涂层发色鲜艳、稳定、色调均匀，调节变色温度值作用，包括：碳酸钙、碳酸铅、滑石粉、二氧化钛（R930）、偏硼酸钡、石英粉、玻璃粉、硅藻土。本发明中所述碳酸铅、镉红、海碧蓝、偏硼酸钡、分散助剂均为化学纯。

示温原料:绝缘子变色的关键原料，包括酞菁蓝、镉红、海碧蓝。

硅橡胶硫化的温度为180～200摄氏度，时间约为1小时。硅橡胶绝缘子（复合式合成绝缘子）在150摄氏度以下使用性能不会发生改变，但是随着温度的升高硅橡胶的性能发生变化，200摄氏度下，硅橡胶只能够连续工作1万小时，一旦超过350摄氏度，硅橡胶使用寿命大幅缩短。

镉红是硫化镉(CdS)和硒化镉(CdSe)的同体物，是带有由橙色到亮蓝红色等色光而且非常饱和的鲜艳红色颜料，通式为nCdS·CdSe，在不同的温度条件下会发生一系列复杂的氧化分解反应，可呈现出不同的颜色变化，是非常理想的热色颜料。镉红在空气气氛中不加树脂条件下的热性能如表3所示：

表3镉红在空气气氛中不加树脂条件下的热性能

注：S-强，MS-中强，M-中，MW-中弱，W-弱。

注：S一强，MS一中强，M一中，MW一中弱，W一弱。

从表中看出镉红在空气中随着温度的升高发生氧化分解，同时CdSe也发生氧化作用，生成CdO(黑色)，结果逐渐消耗CdS—CdSe(红色)体系中的CdS(红色)，并逐渐变成CdSO。(白色)和2CdO—CdSO。(粉棕色)，在700℃以焙烧试验，结果如表4所示。

表4.镉红焙烧试验结果

注：S一强，MS～中强.M一中，MW一中弱，W～弱。

从表中可以看出，在镉红中加入树脂后，其物相变色与不加树脂的基本相同。但由于树脂的加入，使镉红的氧化作用受到阻碍，CdS、CdSO和CdSe的氧化分解均推迟30～70℃，此外，还生成一种未知的物质x。因此，树脂对颜料的变色会产生一定的影响，在满足附着力的条件下，应尽可能少地使用粘结剂。

不同填料对镉红热性能的影响不同，将镉红和粘结剂适量配比，分别加入不同的填料配漆，填料的用量为镉红的50％(质量份)；不同填料的试验研究证明填料的加入，对镉红的热性能会产生较大的影响，其中玻璃和氢氧化铝能够降低镉红的热反应温度，并增加热反应的复杂性，为体系颜色的多变性起到较理想的作用。氧化钛的加入尽管作用不是很明显，但由于其原色为白色，对整个体系的颜色影响不大，而且在高温条件下会出现黄色调，故可用其作为辅助颜料。橙黄和氧化镁对镉红热反应作用不大。Cd—12硅橡胶外皮层随温度而产生的颜色变色是由红色向绿色和黄色方向转变，在530℃出现了非常理想的颜色突变。

实施例2

一种可视化变色绝缘子涂料，其由如下质量份数的原料组成：硅橡胶40份；酞菁蓝7份；碳酸钙1份；碳酸铅1.0份；滑石粉1份；镉红20份；海碧蓝10份；二氧化钛3份；偏硼酸钡1份；分散助剂3份；粘结剂1份；所述分散助剂由如下质量份数的原料制备而成：石英粉3份；玻璃粉1份；硅藻土3份；钛白1份。

所述粘结剂由正硅酸乙酯、有机硅树脂和环氧改性有机硅树脂混合而成；所述硅橡胶的含胶量大于等于45%；所述碳酸钙、滑石粉的细度为1250目；所述石英粉的细度为1200目；所述玻璃粉的细度为800目，所述酞菁蓝为α或β型。

所述绝缘子的外表面颜色随温度的变化而变化，在400℃及其以下为红色，在400℃以上为白色。

实施例3

一种可视化变色绝缘子涂料，其由如下质量份数的原料组成：硅橡胶50份；酞菁蓝4份；碳酸钙6份；碳酸铅0.1份；滑石粉3份；镉红15份；海碧蓝15份；二氧化钛1份；偏硼酸钡5份；分散助剂1份；粘结剂3份；所述分散助剂由如下质量份数的原料制备而成：石英粉1份；玻璃粉3份；硅藻土1份；钛白4份。

实施例4

一种可视化变色绝缘子涂料，其由如下质量份数的原料组成：硅橡胶48份；酞菁蓝5.38份；碳酸钙2份；碳酸铅1份；滑石粉1份；镉红18份；海碧蓝12份；二氧化钛1份；偏硼酸钡2份；分散助剂2份；粘结剂2份；所述分散助剂由如下质量份数的原料制备而成：石英粉2份；玻璃粉2份；硅藻土2份；钛白3份。

所述碳酸钙、碳酸铅、滑石粉、二氧化钛、偏硼酸钡和分散助剂的质量总和为镉红质量的一半；所述酞菁蓝颜料的质量为所有原料质量的5.7%；所述粘结剂由正硅酸乙酯、有机硅树脂和环氧改性有机硅树脂混合而成；所述硅橡胶的含胶量大于等于45%；所述碳酸钙、滑石粉的细度为1250目；所述石英粉的细度为1200目；所述玻璃粉的细度为800目，所述酞菁蓝为α或β型。

实施例5

一种可视化变色绝缘子涂料，其由如下质量份数的原料组成：与实施例4的区别在于：所述酞菁蓝5.98份；即所述酞菁蓝颜料的质量为所有原料质量的6.3%。

实施例6

本发明所述变色绝缘子的生产方法在铸造模具期间与普通的绝缘子是相同的，不同之处在于变色绝缘子表面的硅橡胶部分，硅橡胶部分的生产方法如下：

一种可视化橡胶绝缘子的制备方法，包括如下步骤：

（1）内衬管的制备：加工玻璃钢芯棒，把所述玻璃钢芯棒夹在缠绕机上，将玻璃纤维带通过边刮低温胶边缠绕方式半迭包缠绕到需要的尺寸，缠绕后用热缩带紧包三层，再在外面包两层脱模四氟带，并用胶带固定好；最后垂直放在烘箱内固化；所述玻璃纤维带的缠绕过程中预紧力为2kg，里紧外松，所述低温胶选用低温中心的DWG胶，固化机制为80度1小时，100度1小时，120度1小时，130度1小时，随炉降温；

所述表面处理方法包括如下步骤：

把酸洗液加热到60度，将所述端管在所述酸洗液里酸洗20分钟，所述酸洗液为硫酸和盐酸的混合物；酸洗后采用水冲洗，然后在去离子水中超声清洗1分钟，并置于60度烘干2小时；

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种可视化变色绝缘子涂料，其特征在于：由如下质量份数的原料组成：硅橡胶40-50份；酞菁蓝4-7份；碳酸钙1-6份；碳酸铅0.1-1.0份；滑石粉1-3份；镉红15-20份；海碧蓝10-15份；二氧化钛1-3份；偏硼酸钡1-5份；分散助剂1-3份；粘结剂1-3份。

2.根据权利要求1所述的可视化变色绝缘子涂料，其特征在于：所述分散助剂由如下质量份数的原料制备而成：石英粉1-3份；玻璃粉1-3份；硅藻土1-3份；钛白1-4份。

3.根据权利要求2所述的可视化变色绝缘子涂料，其特征在于：所述碳酸钙、碳酸铅、滑石粉、二氧化钛、偏硼酸钡和分散助剂的质量总和为镉红质量的一半；所述酞菁蓝颜料的质量为所有原料质量的5.7～6.3%。

4.根据权利要求3所述的可视化变色绝缘子涂料，其特征在于：所述粘结剂由正硅酸乙酯、有机硅树脂和环氧改性有机硅树脂混合而成。

5.根据权利要求2所述的可视化变色绝缘子涂料，其特征在于：所述硅橡胶的含胶量大于等于45%；所述碳酸钙、滑石粉的细度为1250目；所述石英粉的细度为1200目；所述玻璃粉的细度为800目，所述酞菁蓝为α或β型。

6.根据权利要求1～5中任意一种所述的可视化变色绝缘子涂料，其特征在于：所述绝缘子的外表面颜色随温度的变化而变化，在400℃及其以下为红色，在400℃以上为白色。

7.一种可视化绝缘子，其特征在于：包括如权利要求1～5中任意一种所述的可视化变色绝缘子涂料。

8.一种如权利要求7所述的可视化橡胶绝缘子的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的可视化橡胶绝缘子的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述玻璃纤维带的缠绕过程中预紧力为2kg，里紧外松，所述低温胶选用低温中心的DWG胶，固化机制为80度1小时，100度1小时，120度1小时，130度1小时，随炉降温。

10.根据权利要求9所述的可视化橡胶绝缘子的制备方法，其特征在于：步骤（2）的表面处理方法包括如下步骤：把酸洗液加热到60度，将所述端管在所述酸洗液里酸洗20分钟，所述酸洗液为硫酸和盐酸的混合物；酸洗后采用水冲洗，然后在去离子水中超声清洗1分钟，并置于60度烘干2小时。