CN107275014B - 一种高强度长棒形绝缘子的制备方法 - Google Patents

一种高强度长棒形绝缘子的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度长棒形绝缘子的制备方法，包括以下步骤：基料与水打浆，经球磨、过筛、除铁、榨泥，陈腐后修坯成型，修坯时在绝缘子坯件上方增加吊烧头，绝缘子坯件下方增加底座，坯体阴干后烘干、浸釉，垂直装入窑炉，在窑炉中用支架固定吊烧头，烧结，切去吊烧头和底座，两端胶装附件即得。本发明中坯件烧成采用吊烧工艺，大大提高了瓷件的垂直度；铅锑合金胶合剂具有连接强度高、胶装时间短、热膨胀系数差异小的优点，不会对脆性的瓷件产生局部过高的应力而使瓷件受损，产品不偏芯，外绝缘厚度均匀，极大提高产品的机电性能，确保产品长期运行稳定可靠。

Description

一种高强度长棒形绝缘子的制备方法
技术领域
本发明属于电力工业领域，具体涉及一种高强度长棒形绝缘子的制备方法。
背景技术
近年来，我国电力建设输电工程，交、直流特高压输电技术迅猛发展，但同时大气污染日益严重，线路污闪时有发生，对绝缘子电气特性提出了更高的要求。由于悬式瓷绝缘子和悬式玻璃绝缘子属于可击穿型，存在一定安全隐患；虽然棒形复合绝缘子是不可击穿型的但其寿命较短，一般为8-10年，而棒形瓷绝缘子是不可击穿型寿命长，一般50年；长棒形瓷绝缘子自身还具有不可击穿性、优良的自洁耐污性能以及直流条件下优良的耐腐蚀性能和无劣化率等特性，可以大大提高线路的运行安全可靠性。因此，长棒形瓷绝缘子优良的技术特性越来越被广泛认知和认可，市场需求量逐年快速增加，但我国现使用的架空线路用长棒形瓷绝缘子均依赖进口，不但价格昂贵，且维护更换非常不便，因此，实现架空线路用长棒形瓷绝缘子产品的国产化，迫在眉睫。
长棒形绝缘子是在智能电网中实现线路安全输送、低成本、高寿命的新型复合绝缘输电装置关键部件之一，其通过不同数量元件的组合后，可用于500kV～1000kV交流及±400kV～±800kV直流输电线路上，作为高压架空输电线路上的绝缘和固定导线用。产品主要特点有：不可击穿性，无“零”值，电气性能良好且稳定；自洁性能优，其盐度和灰密值不到盘型绝缘子的三分之一；耐污闪性能好，污闪电压比盘型绝缘子平均高18％；直流输电系统中耐腐蚀性能优，几乎无离子迁移；机械性能好，稳定性高，免清洗，运行费用低，使用寿命长达50年。
现有的长棒形瓷绝缘子采用坐烧工艺，由于长度大于一米，在烧结的过程中会发生或多或少的弯曲变形，同时由于长棒形瓷绝缘子强度要求极高，普通的硅酸盐水泥胶合剂已经不能满足强度的要求，在受外力拉伸的过程中，往往是胶合剂发生破碎断裂，胶合剂已经成为了长棒形瓷绝缘子的短板。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种采用连接强度高、胶装时间短、热膨胀系数差异小的胶合剂和采用吊烧工艺的高强度长棒形绝缘子的制备方法。
为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的。
一种高强度长棒形绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
(1)修坯：将基料与水打浆得到浆料，经球磨、过筛、除铁、榨泥，水分控制在16.5-17％，陈腐后垂直修坯成型，修坯时在绝缘子坯件上方增加吊烧头，绝缘子坯件下方增加底座；
(2)干燥：将步骤(1)所得坯件平稳转运至阴干区域，绑坯高度与吊烧头高度保持适当距离，防止收缩过程中吊烧头碰到横杆，坯件要有一定的收缩余地，自然阴干三天以上或伞盘略发灰白色，进行烘干，烘干至水分1.5-2.5％；
(3)浸釉烧结：将步骤(2)烘干后坯件待温度降为常温后，通过在浸釉池浸釉的方式上釉，之后平稳起吊，垂直装入窑炉，在窑炉中用支架固定吊烧头，烧结；坯件的吊烧头卡在卡板上，在烧结过程中，坯件收缩，底部离开窑炉底面，呈吊起状，大大提高了瓷件的垂直度；
(4)修瓷：将步骤(3)烧结的绝缘子瓷件出窑后切去吊烧头和底座；
(5)胶装：将步骤(4)修整的绝缘子瓷件两端胶装附件即得。
进一步地所述步骤(1)中吊烧头为T形圆台，吊烧头上部直径为绝缘子坯件顶端直径的1.4～1.8倍，吊烧头下部直径等于或略大于绝缘子坯件顶端直径，吊烧头上部厚度为绝缘子坯件长度的0.03～0.08倍，吊烧头下部厚度为绝缘子坯件长度的0.04～0.08倍。
进一步地所述步骤(1)中底座为圆柱形，底座直径为绝缘子坯件底端直径的1.1～1.4倍，底座厚度为绝缘子坯件长度的0.02～0.05倍。
进一步地所述步骤(1)中基料按重量份包含如下组分：黑粘土2-5，工业氧化铝35-45，樟村土5-10，泾阳土8-20，左云土6-15，青草岭7-15，白胶泥11-20，长石5-15，宁海土1-5，新会土1-5。
进一步地所述步骤(2)中中将坯件垂直固定，自然阴干三天以上或伞盘略发灰白色，放入烘房，烘房内初始温度不超过室温以上10度，以0.5℃/h～3℃/h的升温速率,，不同的温度点对应不同的升温速率，低温时升温速率低，高温时升温速率高，升温至90～95℃，烘干至坯件水分1.1～2.0％时，冷至室温取出待用。
进一步地所述步骤(3)中支架由左右对称的两部分组成，分别包括立柱和卡板，卡板位于立柱顶端，卡板边缘开有半圆形孔，孔径大于吊烧头下部直径小于吊烧头上部部直径，卡板厚度小于吊烧头下部厚度，卡板顶端到立柱低端的距离等于或略小于绝缘子坯件底座下方到吊烧头上部下方的距离。
进一步地所述步骤(5)中进行铅锑合金胶装，胶装温度为380±20℃，胶装后瓷件与附件的同轴度≤1mm，上下附件的同轴度≤0.5mm。采用同轴度控制工装工艺，保证整支产品不偏芯，外绝缘厚度均匀，极大提高产品的机电性能，确保产品长期运行稳定可靠。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)坯件烧成采用吊烧工艺，大大提高了瓷件的垂直度；
2)铅锑合金胶合剂具有胶装周期短，胶装的生产效率高，占用场地少，允许使用的温度范围比较广，稳定性、延展性好，不易发生体积变化、抵抗有害应力的作用较强，且不会对脆性的瓷件产生局部过高的应力而使瓷件受损；
3)产品不偏芯，外绝缘厚度均匀，极大提高产品的机电性能，确保产品长期运行稳定可靠。
附图说明
图1增加吊烧头和底座的绝缘子坯件示意图；
其中1.绝缘子坯件，2.吊烧头，3.底座。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种高强度长棒形绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
(1)修坯：按重量份将如下组分：黑粘土4，工业氧化铝40，樟村土8，泾阳土14，左云土10，青草岭10，白胶泥16，长石10，宁海土3，新会土3按配比称料，混合后得基料；加入基料总重量30％水得浆料，然后对浆料进行球磨8～12h,再经过筛、除铁，进行榨泥，泥段水分控制在16.5-17％，陈腐至少两天后即可成型，成型采用数控自动修坯机垂直修坯成型，修坯时在绝缘子坯件上方增加吊烧头，绝缘子坯件下方增加底座；如图1所示，绝缘子坯件长1946±3mm，顶端直径162±2mm，底端直径162±2mm，吊烧头上部直径为260±20mm，上部厚度80±10mm，下部直径166±2mm，下部厚度100±10mm，底座直径200±15mm，底座厚度50±5mm；
(2)干燥：将步骤(1)所得坯件垂直放入架子车，绑稳绑牢，不得倾斜，绑坯高度与吊烧头高度保持适当距离，防止收缩过程中吊烧头碰到横杆，使坯件有一定的收缩余地；平稳转运至阴干区域，自然阴干三天以上，或者伞盘略发白后方推入烘房，这样入烘时水分含量已经减少，减少烘干过程的开裂损失；在烘房烘干时，烘房起始温度不得超过室温以上10度，否则需待冷却后方可烘干，严格控制升温速度，以0.5～3℃/h的升温速率(10～40℃时升温速率为0.5℃/h，40～50℃时升温速率为1℃/h，50～60℃时升温速率为2℃/h，60～95℃时升温速率为3℃/h，)升温至90～95℃，烘干至坯件水分1.1～2.0％时，冷至室温取出待用；
(3)浸釉烧结：将步骤(2)烘干后坯件待温度降为常温后，通过在浸釉池浸釉的方式上釉，之后平稳起吊，垂直装入窑炉，在窑炉中用支架固定吊烧头，烧结；支架由左右对称的两部分组成，分别包括立柱和卡板，卡板位于立柱顶端，卡板边缘开有半圆形孔，孔径大于吊烧头下部直径小于吊烧头上部部直径，卡板厚度小于吊烧头下部厚度，卡板顶端到立柱低端的距离等于或略小于绝缘子坯件底座下方到吊烧头上部下方的距离，左右两支架将坯件的吊烧头卡在卡板上，在烧结过程中，坯件收缩，底部离开窑炉底面，呈吊起状；
(4)修瓷：将步骤(3)烧结的绝缘子瓷件出窑后切去吊烧头和底座；
(5)胶装：将步骤(4)修整后的绝缘子瓷件进行铅锑合金胶装，铅锑合金配方为86％铅，13％锑，1％砷，胶装温度为380±20℃，采用同轴度控制工装工艺，使胶装瓷件与附件的同轴度≤1mm，使上下附件的同轴度≤0.5mm。
实施例2
与实施例1基本相同，所不同的是基料为按重量份的如下组分：黑粘土2，工业氧化铝45，樟村土5，泾阳土20，左云土6，青草岭15，白胶泥11，长石15，宁海土1，新会土5；绝缘子坯件长1946±3mm，顶端直径162±2mm，底端直径162±2mm，吊烧头上部直径为260±20mm，上部厚度75±10mm，下部直径166±2mm，下部厚度100±10mm，底座直径200±15mm，底座厚度45±5mm；铅锑合金配方为91％铅，8％锑，1％砷。
实施例3
与实施例1基本相同，所不同的是基料为按重量份的如下组分：黑粘土5，工业氧化铝35，樟村土10，泾阳土8，左云土15，青草岭7，白胶泥20，长石5，宁海土5，新会土1；绝缘子坯件长1946±3mm，顶端直径162±2mm，底端直径162±2mm，吊烧头上部直径为260±20mm，上部厚度85±10mm，下部直径166±2mm，下部厚度100±10mm，底座直径200±15mm，底座厚度55±5mm；铅锑合金配方为85.5％铅，13％锑，1.5％砷。
对照例
基料与实施例1的配方相同，烧制方法为传统平烧，使用普通的硅酸盐水泥胶合剂胶装瓷件与附件。
采用实施例1至实施例3的方法进行制备，得到的绝缘子的性能如下表所示：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对照例
成品拉伸强度 556kN 558kN 535kN 120kN
胶装温度 375℃ 388℃ 373℃ 常温
瓷件合格率 90％ 85％ 90％ 30％
通过比较，本发明的高强度长棒形瓷绝缘子的制备方法，明显比传统工艺在瓷件合格率、成品拉伸强度上有大幅度的提高。
本发明按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高强度长棒形绝缘子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）修坯：将基料与水打浆得到浆料，经球磨、过筛、除铁、榨泥，水分控制在16.5-17%，陈腐后修坯成型，修坯时在绝缘子坯件上方增加吊烧头，绝缘子坯件下方增加底座；吊烧头为T形圆台，吊烧头上部直径为绝缘子坯件顶端直径的1.4~1.8倍，吊烧头下部直径等于或略大于绝缘子坯件顶端直径，吊烧头上部厚度为绝缘子坯件长度的0.03~0.08倍，吊烧头下部厚度为绝缘子坯件长度的0.04~0.08倍；底座为圆柱形，底座直径为绝缘子坯件底端直径的1.1~1.4倍，底座厚度为绝缘子坯件长度的0.02~0.05倍；
（2）干燥：将步骤（1）所得坯件自然阴干或伞盘发灰白色，进行烘干，烘干至水分1.5-2.5%；将坯件垂直固定，自然阴干三天以上或伞盘略发灰白色，放入烘房，烘房内初始温度不超过室温以上10度，以0.5 ~3℃/h的升温速率升温至90~95℃，烘干至坯件水分1.1~2.0%时，冷至室温取出待用；其中以0.5 ~3℃/h的升温速率具体为：10~40℃时升温速率为 0.5℃/h，40~50℃时升温速率为 1℃/h，50~60℃时升温速率为 2℃/h，60~95℃时升温速率为3℃/h；
（3）浸釉烧结：将步骤（2）烘干后坯件在浸釉池中浸釉，垂直装入窑炉，在窑炉中用支架固定吊烧头，烧结；支架由左右对称的两部分组成，分别包括立柱和卡板，卡板位于立柱顶端，卡板边缘开有半圆形孔，孔径大于吊烧头下部直径小于吊烧头上部直径，卡板厚度小于吊烧头下部厚度，卡板顶端到立柱低端的距离等于或略小于绝缘子坯件底座下方到吊烧头上部下方的距离；
（4）修瓷：将步骤（3）烧结的绝缘子瓷件出窑后切去吊烧头和底座；
（5）胶装：将步骤（4）修整的绝缘子瓷件两端胶装附件即得；进行铅锑合金胶装，胶装温度为380±20℃，胶装后瓷件与附件的同轴度≤1mm，上下附件的同轴度≤0.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种高强度长棒形绝缘子的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中基料按重量份包含如下组分：黑粘土2-5，工业氧化铝35-45，樟村土5-10，泾阳土8-20，左云土6-15，青草岭7-15，白胶泥11-20，长石5-15，宁海土1-5，新会土1-5。
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