CN107257116B - 采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管 - Google Patents

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Abstract

一种采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管，包括导杆，所述导杆为杆状结构，所述导杆的外侧包裹有均压层，所述均压层外包裹有限流层，所述限流层外包裹有硅橡胶伞群护套，所述限流层内镶嵌有电极延伸层。其有益效果是：通过采用非线性电导复合材料作为均压层与电极延伸层来均匀主绝缘内部及法兰附近的场强，不仅很好地解决了主绝缘发生击穿和法兰处发生闪络的问题，同时也使得穿墙套管尺寸得到减小，套管的散热性能得到明显改善，生产工艺得到很大的简化，效率与经济效益得到提升。

Description

采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管
技术领域
本发明涉及高压输电连接设备领域，特别是一种采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管。
背景技术
穿墙套管用于将高电压导线穿过墙体，作为电力系统的重要设备，其可靠性对电力系统的安全可靠运行具有重要影响作用。套管由高压电极导杆插入地电极中间法兰的中心而构成，是一种典型的电场具有垂直介质表面分量的绝缘结构，其主绝缘容易发生击穿且法兰边缘处容易发生闪络。为此必须改善法兰和导杆附近的电场，提高介质的绝缘强度，设计和选择合适的绝缘结构及材料。穿墙套管具有多种形式，目前以电容式均压的结构为主。电容式套管内绝缘采用电容芯子结构，强迫套管内部电场均化。但电容芯子的制作对工艺水平具有很高的要求，在生产过程中容易出现各种质量问题，对电容式套管的可靠性产生显著影响；较高要求的技术水平也严重制约了生产成本的降低和生产效率的提高。此外，采用电容芯子的高压直流套管由于尺寸大、内部发热严重，是套管安全可靠运行的重大隐患所在。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管。具体设计方案为：
一种采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管，包括导杆，所述导杆为杆状结构，所述导杆的外侧包裹有均压层，所述均压层外包裹有限流层，所述限流层外包裹有硅橡胶伞群护套，所述限流层内镶嵌有电极延伸层。
所述均压层、电极延伸层均为由无机填料粉体颗粒、高绝缘强度有机材料复合而成的非线性电导复合材料，所述均压层5非线性电导复合材料的阀值场强大于所述电极延伸层非线性电导复合材料的阀值场强。所述导杆的两端设有下法兰，所述下法兰、硅橡胶伞群护套形成密闭空间，所述导杆、均压层、限流层、电极延伸层均位于所述密闭空间内，所述导杆的两端贯穿所述下法兰并连接有接线端子。
所述硅橡胶伞群护套的中部设有上法兰，所述上法兰的两端与所述硅橡胶伞群护套连接，所述法兰的内环与所述电极延伸层相接触，所述硅橡胶伞群护套为管状结构，所述硅橡胶伞群护套的外环设有伞状凸起，所述伞状凸起与所述硅橡胶伞群护套为一次注塑成型的整体结构，所述伞状凸起的数量为多个，多个伞状凸起沿所述硅橡胶伞群护套的轴向方向呈直线阵列分布。
所述无机填料粉体颗粒包括氧化锌压敏陶瓷粉体、SiC粉体，TiO2粉体、SrTiO3粉体、CCTO粉体、SnO2粉体的至少一种，所述高绝缘强度有机材料包括环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶。
所述非线性电导复合材料的阀值场强通过套管中电压选择，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过所述非线性电导复合材料的几何尺寸选择，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的颗粒大小调整，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的体积份数调整，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过引入微量体积分数的导电粉体颗粒进行多元共混掺杂调整。
所述无机填料粉体颗粒大小取值区间为30nm到300μm，所述无机填料粉体颗粒中的各成分的体积份数取值为氧化锌压敏陶瓷粉末5份-80份，或SiC、TiO2、SrTiO3、CCTO、SnO2粉体10份-95份。
通过本发明的上述技术方案得到的采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管，其有益效果是：
通过采用非线性电导复合材料作为均压层与电极延伸层来均匀主绝缘内部及法兰附近的场强，不仅很好地解决了主绝缘发生击穿和法兰处发生闪络的问题，同时也使得穿墙套管尺寸得到减小，套管的散热性能得到明显改善，生产工艺得到很大的简化，效率与经济效益得到提升。
附图说明
图1是本发明所述采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管的结构示意图；
图中，1、接线端子；2、下法兰；3、硅橡胶伞群护套；4、导杆；5、均压层；6、限流层；7、电极延伸层；8、上法兰。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述。
图1是本发明所述采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管的结构示意图，如图1所示，一种采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管，包括导杆4，所述导杆4为杆状结构，所述导杆4的外侧包裹有均压层5，所述均压层5外包裹有限流层6，所述限流层6外包裹有硅橡胶伞群护套3，所述限流层6内镶嵌有电极延伸层7。
所述均压层5、电极延伸层7均为由无机填料粉体颗粒、高绝缘强度有机材料复合而成的非线性电导复合材料，所述均压层5非线性电导复合材料的阀值场强大于所述电极延伸层7非线性电导复合材料的阀值场强。所述导杆4的两端设有下法兰2，所述下法兰2、硅橡胶伞群护套3形成密闭空间，所述导杆4、均压层5、限流层6、电极延伸层7均位于所述密闭空间内，所述导杆4的两端贯穿所述下法兰2并连接有接线端子。所述硅橡胶伞群护套3的中部设有上法兰8，所述上法兰8的两端与所述硅橡胶伞群护套3连接，所述法兰8的内环与所述电极延伸层7相接触，所述硅橡胶伞群护套3为管状结构，所述硅橡胶伞群护套3的外环设有伞状凸起，所述伞状凸起与所述硅橡胶伞群护套3为一次注塑成型的整体结构，所述伞状凸起的数量为多个，多个伞状凸起沿所述硅橡胶伞群护套3的轴向方向呈直线阵列分布。
所述无机填料粉体颗粒包括氧化锌压敏陶瓷粉体、SiC粉体TiO2粉体、SrTiO3粉体、CCTO粉体、SnO2粉体的单一粉体或两种及多种粉体的组合，所述高绝缘强度有机材料包括环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶。
所述非线性电导复合材料的阀值场强通过套管中电压选择，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过所述非线性电导复合材料的几何尺寸选择，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的颗粒大小调整，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的体积份数调整，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过引入微量体积分数的导电粉体颗粒进行多元共混掺杂调整。
所述无机填料粉体颗粒中的氧化锌压敏陶瓷粉末颗粒大小取值区间为30μm到300μm，所述无机填料粉体颗粒中的各成分的体积份数取值为氧化锌压敏陶瓷粉体5份-80份，或SiC、TiO2、SrTiO3、CCTO、SnO2任一种粉体10份-95份。
实施例1
所述无机填料粉体颗粒包括氧化锌压敏陶瓷粉体，所述高绝缘强度有机材料包括环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶。
所述非线性电导复合材料的阀值场强通过套管中电压选择，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的体积份数调整，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过引入微量体积分数的炭黑进行多元共混掺杂调整。所述无机填料粉体颗粒中的氧化锌压敏陶瓷粉体颗粒大小取值区间为30-50μm，所述无机填料粉体颗粒中的各成分的体积份数取值为氧化锌压敏陶瓷粉体40份。
实施例2
所述无机填料粉体颗粒包括氧化锌压敏陶瓷粉体、SiC粉体，所述高绝缘强度有机材料包括环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶。
所述非线性电导复合材料的阀值场强通过所述非线性电导复合材料的几何尺寸选择，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的颗粒大小调整，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的体积份数调整，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过引入微量体积分数的石墨进行多元共混掺杂调整。所述无机填料粉体颗粒中的氧化锌压敏陶瓷粉体颗粒大小取值区间为150-200μm，SiC粉体颗粒大小为300-500nm，所述无机填料粉体颗粒中的各成分的体积份数取值为氧化锌压敏陶瓷粉体20份，SiC粉体40份。
实施例3
所述无机填料粉体颗粒包括氧化锌压敏陶瓷粉体、SiC粉体，所述高绝缘强度有机材料包括环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶。
所述非线性电导复合材料的阀值场强通过套管中电压选择，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过所述非线性电导复合材料的几何尺寸选择，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的体积份数调整，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过引入微量体积分数的碳纤维进行多元共混掺杂调整。
所述无机填料粉体颗粒中的氧化锌压敏陶瓷粉体颗粒大小取值区间为250-300μm，SiC粉体颗粒大小为600-800nm，所述无机填料粉体颗粒中的各成分的体积份数取值为氧化锌压敏陶瓷粉末10份，SiC粉体60份。
穿墙套管采用非线性电导复合材料为主的三层结构主绝缘，均压层5采用具有大阀值场强非线性电导复合材料，用于限制并均匀主绝缘内场强分布，而在上法兰处8的电极延伸层7，用于实现地电极延伸作用而减小法兰2处场强集中问题；非线性电导复合材料性能参数与空间场强大小能够自适应匹配，起到智能改善空间场强的作用；当套管局部场强过大时，非线性复合材料电导率增加而使得这一部分分压减小、局部场强降低，从而降低了主绝缘击穿与沿面发生闪络的概率。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管，包括导杆(4)，其特征在于，所述导杆(4)为杆状结构，所述导杆(4)的外侧包裹有均压层(5)，所述均压层(5)外包裹有限流层(6)，所述限流层(6)外包裹有硅橡胶伞群护套(3)，所述限流层(6)内镶嵌有电极延伸层(7)，
所述均压层(5)、电极延伸层(7)均为由无机填料粉体颗粒、高绝缘强度有机材料复合而成的非线性电导复合材料，所述均压层(5)非线性电导复合材料的阀值场强大于所述电极延伸层(7)非线性电导复合材料的阀值场强。
2.根据权利要求1中所述的采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管，其特征在于，所述导杆(4)的两端设有下法兰(2)，所述下法兰(2)、硅橡胶伞群护套(3)形成密闭空间，所述导杆(4)、均压层(5)、限流层(6)、电极延伸层(7)均位于所述密闭空间内，所述导杆(4)的两端贯穿所述下法兰(2)并连接有接线端子。
3.根据权利要求1中所述的采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管，其特征在于，所述硅橡胶伞群护套(3)的中部设有上法兰(8)，所述上法兰(8)的两端与所述硅橡胶伞群护套(3)连接，所述法兰(8)的内环与所述电极延伸层(7)相接触，
所述硅橡胶伞群护套(3)为管状结构，所述硅橡胶伞群护套(3)的外环设有伞状凸起，所述伞状凸起与所述硅橡胶伞群护套(3)为一次注塑成型的整体结构，所述伞状凸起的数量为多个，多个伞状凸起沿所述硅橡胶伞群护套(3)的轴向方向呈直线阵列分布。
4.根据权利要求1中所述的采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管，其特征在于，所述无机填料粉体颗粒包括氧化锌压敏陶瓷粉体、SiC粉体，TiO2粉体、SrTiO3粉体、CCTO粉体、SnO2粉体的至少一种，
所述高绝缘强度有机材料包括环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶。
5.根据权利要求4中所述的采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管，其特征在于，所述非线性电导复合材料的阀值场强通过套管中电压选择，
所述非线性电导复合材料的阀值场强通过所述非线性电导复合材料的几何尺寸选择，
所述非线性电导复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的颗粒大小调整，
所述非线性电导复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的体积份数调整，
所述非线性电导复合材料的阀值场强通过引入微量体积分数的导电粉体颗粒进行多元共混掺杂调整。
6.根据权利要求5中所述的采用非线性电导复合材料均压结构的穿墙套管，其特征在于，所述无机填料粉体颗粒大小取值区间为30nm到300μm，
所述无机填料粉体颗粒中的各成分的体积份数取值为氧化锌压敏陶瓷粉末5份-80份，或SiC、TiO2、SrTiO3、CCTO、SnO2粉体10份-95份。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112018686A (zh) * 2020-07-17 2020-12-01 清华大学 一种低压交直流穿墙套管及其制备方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107785133B (zh) * 2017-10-31 2019-09-27 清华大学 采用电导率自适应调控复合材料的设备出线套管
CN107768045B (zh) * 2017-10-31 2019-08-16 清华大学 一种具有非线性电导材料均压结构的复合绝缘子
CN109796765A (zh) * 2019-01-09 2019-05-24 清华大学 高机械性能的非线性电导复合物材料
CN110010312A (zh) * 2019-04-09 2019-07-12 天津大学 基于非线性电导环氧树脂的高压直流套管均压装置和方法
CN112002463B (zh) * 2020-07-17 2021-11-19 清华大学 一种35kV以上的高压交直流穿墙套管及其制备方法
CN113936873B (zh) * 2021-11-09 2022-09-30 清华大学 基于胶浸纤维工艺的干式高压自均场套管的制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2430802Y (zh) * 2000-04-24 2001-05-16 方静 干式高压套管
JP5060800B2 (ja) * 2007-03-01 2012-10-31 株式会社フジクラ 自立型乾式終端接続部
CN106159868A (zh) * 2016-08-03 2016-11-23 清华大学 采用非线性预制橡胶应力锥的交流电缆端头

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2430802Y (zh) * 2000-04-24 2001-05-16 方静 干式高压套管
JP5060800B2 (ja) * 2007-03-01 2012-10-31 株式会社フジクラ 自立型乾式終端接続部
CN106159868A (zh) * 2016-08-03 2016-11-23 清华大学 采用非线性预制橡胶应力锥的交流电缆端头

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
改善不均匀电场的非线性复合材料研究进展;何金良;《高电压技术》;20140331;第40卷(第3期);全文

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112018686A (zh) * 2020-07-17 2020-12-01 清华大学 一种低压交直流穿墙套管及其制备方法
CN112018686B (zh) * 2020-07-17 2022-04-01 清华大学 一种35kV及以下的高压交直流穿墙套管及其制备方法

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