CN107068236A - 一种断路器用线性电阻材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压断路器用线性电阻材料，包括以下重量份的原料：石墨粉100‑140份、二氧化硅5‑15份、氧化铝10‑60份、氧化钛1‑5份、三氧化二铋10‑20份、氧化硼5‑20份、氧化钙5‑10份、滑石粉1‑3份、耐高温粘结剂20‑40份。本发明的高压断路器用线性电阻材料其物理化学性能稳定、耐高温、耐高压、耐大电流冲击、力学强度高、比热容大，且材料成本较低、原料易得、制备方法简单，具有良好的应用前景。

Description

一种断路器用线性电阻材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电力电子生产技术领域，具体涉及一种断路器用线性电阻材料及其制备方法。

背景技术

在电力系统中，存在着种类繁多，特性各异的操作过电压，断路器操作是大部分操作过电压的起因，特别是长距离的超高电压输电线的空载线路合闸，过电压更严重、为了限制空线过电压，在长距离的超高压输电线路中，将断路器装设并联电阻，即合闸电阻，作用是断路器在断开时在主触头合上前先退出，在合闸时合闸电阻先投入，当主触头合上时被短接退出,这样做可以防止操作过电压。

线性电阻，简单来说，线性电阻是不会随输入的电压电流值得改变而改变，即电阻值不变，否则称为非线性电阻，即会变化的电阻。石墨陶瓷线性电阻是发展超高压输变电设备的关键电气保护部件之一，用以限制高压断路器在操作过程中产生的过电压，目前国内使用的石墨陶瓷线性电阻主要源自进口。石墨陶瓷线性电阻生产过程中存在电阻率分散性大，产品的热稳定性和机械强度较差等问题，导致技术难度大，成品合格率很低，生产成本高，难以满足电力行业发展的需求。中国专利申请号为CN 200910234651.6“复合陶瓷电阻及其制作方法”的专利公开了一种复合陶瓷电阻配方，但其配方中含有的铝矾土的化学成分会因产地或纯度要求不同而变化，从而造成配方不易控制，给石墨陶瓷线性电阻的制造带来困难，难于大范围推广。

目前市场上应用的粘土炭黑电阻片在低温条件下电阻率温度稳定性很好，但是在350℃以上温漂开始变大，450℃以上变化更大，温漂达到2000ppm/℃。氧化性线性电阻片在低温下温漂也很低，但是在温度在500℃以上时阻值迅速跌落，温漂可达到600ppm，负温漂会造成线路不能及时闭合，形成设备事故。同时氧化锌电阻片属于陶瓷，硬度高、脆性大，震动过程中容易开裂。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高压断路器用线性电阻材料，该高压断路器用线性电阻材料物理化学性能稳定、耐高温、耐高压、耐大电流冲击、力学强度高、比热容大，且材料成本较低、原料易得、制备方法简单，具有较强的实用价值和广泛的应用前景。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了一种高压断路器用线性电阻材料，包括以下重量份的原料：

石墨粉100-140份、二氧化硅5-15份、氧化铝10-60份、氧化钛1-5份、三氧化二铋10-20份、氧化硼5-20份、氧化钙5-10份、滑石粉1-3份、耐高温粘结剂20-40份。

优选地，所述高压断路器用线性电阻材料包括以下重量份的原料：

石墨粉120份、二氧化硅10份、氧化铝35份、氧化钛3份、三氧化二铋15份、氧化硼12份、氧化钙12份、滑石粉2份、耐高温粘结剂30份。

优选地，所述石墨粉为粒径规格过200目以上石墨粉。

优选地，所述耐高温粘结剂为煤沥青、磷酸二氢铝、聚乙烯醇中的一种或几种。

本发明还提供了一种高压断路器用线性电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将二氧化硅、氧化铝、氧化钛、三氧化二铋、氧化硼放入研磨机中充分研磨后过80目筛，过筛后的混合物放入钵中并移入电阻炉内在900-960℃保温30-60分钟，后，取出并依次进行水淬、球磨，过400 目筛得到混合物A；

步骤二，将步骤一制得的混合物A、石墨粉、氧化钙、滑石粉、耐高温粘结剂份混合放入搅拌机中，加入重量为其25%-35%的去离子水，充分搅拌，搅拌转速500-600r/min，搅拌时间1-3小时得到混合物B；

步骤三，将步骤二制得混合物B送入喷雾造粒设备制成颗粒，颗粒的粒径控制在100-150微米范围内，再将颗粒送入烘干机在50-60℃下烘干1-3小时，得到高压断路器用线性电阻材料。

优选地，所述步骤一中保温温度为930℃、保温时间为45分钟。

优选地，所述步骤二中去离子水的重量为混合物重量的30%，搅拌速度为550r/min、搅拌时间为2小时。

优选地，所述步骤三中粒径控制在110-120微米之间，烘干温度55℃、烘干时间为2小时。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明的高压断路器用线性电阻材料以石墨作为导电材料，物理化学性能稳定，由此形成的石墨陶瓷线性电阻具有体电阻固有的无电感性能，同时电阻使用温度高，可以耐受更大的冲击电流、又有较高热容、能吸收更多的能量、并能在高压下工作。

（2）本发明的高压断路器用线性电阻材料以二氧化硅、氧化铝、氧化钛、三氧化二铋、氧化硼作为添加成分，能大大提高电阻的可靠性，增强电阻的耐高压、和耐大电流冲击的性能。

（3）本发明的高压断路器用线性电阻材料采用了耐高压的粘结剂，使得应用本材料制作的电阻的耐高温性能大大增强。

（4）本发明的高压断路器用线性电阻材料可以根据不同的需要，添加适量的氧化铝，从而满足不同的需求，同时用本发明制成的电阻可靠性较高，不存在如膜类、线绕类电阻的失效现象。

（5）本发明的高压断路器用线性电阻材料的制备方法材料成本较低、原料易得、制备方法简单，具有较强的实用价值和广泛的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1.

本实施例的高压断路器用线性电阻材料，包括以下重量份的原料：

石墨粉100份、二氧化硅5份、氧化铝10份、氧化钛1份、三氧化二铋10份、氧化硼5份、氧化钙5份、滑石粉1份、耐高温粘结剂20份。

上述石墨粉为粒径规格过200目以上石墨粉；

上述述耐高温粘结剂为磷酸二氢铝。

本实施例的高压断路器用线性电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将二氧化硅、氧化铝、氧化钛、三氧化二铋、氧化硼放入研磨机中充分研磨后过80目筛，过筛后的混合物放入钵中并移入电阻炉内在900℃保温30分钟，后，取出并依次进行水淬、球磨，过400 目筛得到混合物A；

步骤二，将步骤一制得的混合物A、石墨粉、氧化钙、滑石粉、耐高温粘结剂份混合放入搅拌机中，加入重量为其25%的去离子水，充分搅拌，搅拌转速500r/min，搅拌时间1小时得到混合物B；

步骤三，将步骤二制得混合物B送入喷雾造粒设备制成颗粒，颗粒的粒径控制在100微米范围内，再将颗粒送入烘干机在50℃下烘干1小时，得到高压断路器用线性电阻材料。

实施例2.

本实施例的高压断路器用线性电阻材料，包括以下重量份的原料：

石墨粉140份、二氧化硅15份、氧化铝60份、氧化钛5份、三氧化二铋20份、氧化硼20份、氧化钙10份、滑石粉3份、耐高温粘结剂40份。

上述石墨粉为粒径规格过200目以上石墨粉；

上述耐高温粘结剂为聚乙烯醇。

本实施例的高压断路器用线性电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将二氧化硅、氧化铝、氧化钛、三氧化二铋、氧化硼放入研磨机中充分研磨后过80目筛，过筛后的混合物放入钵中并移入电阻炉内在960℃保温60分钟，后，取出并依次进行水淬、球磨，过400 目筛得到混合物A；

步骤二，将步骤一制得的混合物A、石墨粉、氧化钙、滑石粉、耐高温粘结剂份混合放入搅拌机中，加入重量为其35%的去离子水，充分搅拌，搅拌转速600r/min，搅拌时间3小时得到混合物B；

步骤三，将步骤二制得混合物B送入喷雾造粒设备制成颗粒，颗粒的粒径控制在150微米范围内，再将颗粒送入烘干机在60℃下烘干3小时，得到高压断路器用线性电阻材料。

实施例3.

本实施例的高压断路器用线性电阻材料，包括以下重量份的原料：

石墨粉120份、二氧化硅10份、氧化铝35份、氧化钛3份、三氧化二铋15份、氧化硼12份、氧化钙12份、滑石粉2份、耐高温粘结剂30份。

上述石墨粉为粒径规格过200目以上石墨粉；

上述耐高温粘结剂为煤沥青。

本实施例的高压断路器用线性电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将二氧化硅、氧化铝、氧化钛、三氧化二铋、氧化硼放入研磨机中充分研磨后过80目筛，过筛后的混合物放入钵中并移入电阻炉内在930℃保温45分钟，后，取出并依次进行水淬、球磨，过400 目筛得到混合物A；

步骤二，将步骤一制得的混合物A、石墨粉、氧化钙、滑石粉、耐高温粘结剂份混合放入搅拌机中，加入重量为其30%的去离子水，充分搅拌，搅拌转速550/min，搅拌时间2小时得到混合物B；

步骤三，将步骤二制得混合物B送入喷雾造粒设备制成颗粒，颗粒的粒径控制在110-120微米范围内，再将颗粒送入烘干机在55℃下烘干2小时，得到高压断路器用线性电阻材料。

以上三个实施例制得的断路器用线性电阻的性能测试结果如下：

本发明的高压断路器用线性电阻材料以石墨作为导电材料，物理化学性能稳定，由此形成的石墨陶瓷线性电阻具有体电阻固有的无电感性能，同时电阻使用温度高，可以耐受更大的冲击电流、又有较高热容、能吸收更多的能量、并能在高压下工作；以二氧化硅、氧化铝、氧化钛、三氧化二铋、氧化硼作为添加成分，能大大提高电阻的可靠性，增强电阻的耐高压、和耐大电流冲击的性能；采用了耐高压的粘结剂，使得应用本材料制作的电阻的耐高温性能大大增强；可以根据不同的需要，添加适量的氧化铝，从而满足不同的需求，同时用本发明制成的电阻可靠性较高，不存在如膜类、线绕类电阻的失效现象；制备方法中材料成本较低、原料易得、制备方法简单，具有较强的实用价值和广泛的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种高压断路器用线性电阻材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

石墨粉100-140份、二氧化硅5-15份、氧化铝10-60份、氧化钛1-5份、三氧化二铋10-20份、氧化硼5-20份、氧化钙5-10份、滑石粉1-3份、耐高温粘结剂20-40份。

2.根据权利要求1所述的高压断路器用线性电阻材料，其特征在于，所述电阻材料包括以下重量份的原料：

石墨粉120份、二氧化硅10份、氧化铝35份、氧化钛3份、三氧化二铋15份、氧化硼12份、氧化钙12份、滑石粉2份、耐高温粘结剂30份。

3.根据权利要求1或2所述的高压断路器用线性电阻材料，其特征在于，所述石墨粉为粒径规格过200目以上石墨粉。

4.根据权利要求1或2所述的高压断路器用线性电阻材料，其特征在于，所述耐高温粘结剂为煤沥青、磷酸二氢铝、聚乙烯醇中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的高压断路器用线性电阻材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将二氧化硅、氧化铝、氧化钛、三氧化二铋、氧化硼放入研磨机中充分研磨后过80目筛，过筛后的混合物放入钵中并移入电阻炉内在900-960℃保温30-60分钟，后，取出并依次进行水淬、球磨，过400 目筛得到混合物A；

步骤二，将步骤一制得的混合物A、石墨粉、氧化钙、滑石粉、耐高温粘结剂份混合放入搅拌机中，加入重量为其25%-35%的去离子水，充分搅拌，搅拌转速500-600r/min，搅拌时间1-3小时得到混合物B；

步骤三，将步骤二制得混合物B送入喷雾造粒设备制成颗粒，颗粒的粒径控制在100-150微米范围内，再将颗粒送入烘干机在50-60℃下烘干1-3小时，得到高压断路器用线性电阻材料。

6.根据权利要求5所述的高压断路器用线性电阻材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中保温温度为930℃、保温时间为45分钟。

7.根据权利要求5所述的高压断路器用线性电阻材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中去离子水的重量为混合物重量的30%，搅拌速度为550r/min、搅拌时间为2小时。

8.根据权利要求5所述的高压断路器用线性电阻材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中粒径控制在110-120微米之间，烘干温度55℃、烘干时间为2小时。