CN108492943A - 一种用于电力设备的绝缘柱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绝缘柱包括绝缘柱主体和喷涂于主体表面的绝缘涂料，所述涂料包括按重量份数计的：成膜树脂20‑80份，改性剂2‑10份，填料10‑35份，稀释剂5‑50份，固化剂2‑20份，增塑剂5‑20份，流平剂5‑10份，在本发明中还加入了重量份数为0.5‑1份的木质素，木质素的加入明显提高了绝缘涂层的耐热性能、防腐性能和抗冲击强度，本发明中通过调整改性剂、成膜树脂的具体成分以及在配方中的含量，制备的涂层应用于绝缘柱，使绝缘柱有很好自清洗能力，即使长时间使用也不会有污秽沾染，保证了电路安全；另外本发明中通过合理调整绝缘伞伞裙倾角的角度和伞裙根部的厚度，可以明显减少覆冰以及污秽的沉积，从而可以明显降低闪络或污闪现象的产生，保证了电网的安全运行。

Description

一种用于电力设备的绝缘柱
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种用于电力设备的高防腐、阻燃并具有自清洁功能的绝缘柱。
背景技术
绝缘柱是为通讯机柜、电力电气、防雷、机械、医疗、风能、变频设备等领域的相关设备提供使用要求、安装方式及周围应用环境需要的特殊部件，它主要起固定支撑、连接及绝缘作用，也叫绝缘子、绝缘间隔柱。在电力系统中送、变电线路，特别是高压送、变电线路中的绝缘子作为承载线路的载荷和绝缘的主要部件，是送、变电线路中不可缺少的部件。
绝缘子的作用是支持和固定母线与带电导体，并使带电导体间或导体与大地之间有足够的距离，已达到绝缘的目的。作为一种特殊的绝缘控件，绝缘子在架空输电线路中至关重要，然而经过一段时间的使用，在绝缘子的表面或多或少会粘附一些污垢。在干燥的状态下，这些污垢层的电阻变得很大，流过污垢层的泄漏电流很小，对绝缘子的绝缘强度影响不显著；但是在受潮湿润的情况下，污垢层中的电解质会溶解，使污垢层的表面电导增加，泄漏电流增大，进而产生局部电弧，严重时甚至会击穿绝缘子，即发生污闪现象。
如中国专利申请2016106272282中公开了一种防污闪绝缘子，包括绝缘子主体和涂覆在主体表面的涂料，所属涂料为纳米氟碳涂层，所述纳米氟碳涂层包括按质量百分含量的以下组分：纳米二氧化硅5-10％，交联剂5-10％，有机金属化合物8-14％，其余为氟碳涂料。该申请中使用纳米氟碳涂层具有较好的成膜性能，较强的遮盖力和硬度，并且具有可靠的粘结性能使本发明公开的绝缘子具有优异的憎水性，可以显著降低污闪发生的几率。但是对该绝缘子覆冰闪络现象并没有提到，该申请中对该绝缘子的覆冰闪络现象也没有任何记载。
随着我国″西气东送″战略的实施，国家对超高压、特高压技术发展即相配套设备国产化高度重视，未来我国高吨位、大容量远程输电线路越来越多，而相应的对绝缘柱的需求量也越来越大。绝缘柱的核心是绝缘和支持，其以耐高压、耐酸、抗腐蚀和强度高等被用于输电线，被称之为输电线路的″生命线″。绝缘任务基本上是与输电线路周围空气共同完成的。所以在国标及IEC对绝缘子型式检验时最关心的是某一个强度等级能在何等条件下起到绝缘作用，即绝缘破坏。现有的瓷绝缘柱在输电线路运行过程中，电场强度升到某一个值时绝缘就会被破坏，称之为绝缘被击穿或者放电。在输电线路中承受压应力的强度是承受拉应力的数十倍，而且受力是多方面的，有输电导线的重量、张力、复冰重量、风力、振动和电动力等。而且，我国是覆冰事故发生较多的国家之一，时常发生输电线路绝缘子的覆冰闪络现象，威胁着输电线路的安全运行。
又如，中国专利申请201510073019.3中公开了一种抑制覆冰的绝缘子，所述绝缘子表面形成有抑冰涂层，并且所述抑冰涂层与水的接触角为130°以上。所述处理液由5.0～5.5wt％的乙二醇二甲基丙烯酸酯、3.5～5.0wt％的甲基丙烯酸缩水甘油酯、1.2～1.5wt％的烷基酚醚磺化琥珀酸酯、2.0～2.2wt％的丙烯酰胺、1.0～1.2wt％的二氯甲基三乙氧基硅烷、0.6～0.8wt％的改性纳米SiO2单体、1.0～1.2wt％的氢氧化铝和余量的溶剂组成。本发明所述的绝缘子表面涂覆有抑冰涂层，在雨、露、霜和雪等不同气候条件下可有效抑制覆冰形成，具有良好的防闪络性能。即该申请中公开的绝缘子虽然具有很好的防闪络性能，但是对防污闪性能并没有涉及，因此无法判断该绝缘子是否有防污闪的性能，能否保证该绝缘子长期使用的安全性能。
由于现有绝缘柱在制备过程中只能针对其中的一种性能进行改进，但是绝缘柱在使用过程中各种性能都会对输电线路的安全运行造成影响，目前对绝缘柱损坏的主要原因是污闪和闪络。污闪是介质表面沾染污秽时所引起的沿面放电，会严重影响电力系统的安全运行，所以绝缘子需要定期清洗，但是一般绝缘柱安装在高空，并且都有高压线，所以清洗较困难，危险系数较大，所以生产一种具有自清洗功能涂料，将其使用于的绝缘柱十分必要；闪络是指固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时，沿固体绝缘子表面放电的现象，闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘，因此绝缘子的防闪络性能也尤为重要。
发明内容
为了能解决现有技术中的上述技术问题，本发明目的在于提供一种既可以解决绝缘子表面极性大，具有亲水性和灰尘聚集的问题，又可以有效抑制覆冰具有良好防闪络性能，还具有高防腐、阻燃作用的绝缘柱。
本发明提供了一种用于电力设备的绝缘柱，包括一个绝缘柱，所述的绝缘柱的两端均设有螺纹孔；所述的绝缘柱包括绝缘柱本体和设置在本体上的绝缘伞；所述绝缘伞伞裙的倾角为10°-18°；所述的伞裙根部厚度为6-12mm；所述的绝缘柱的外表面涂有一层绝缘涂料。
作为本发明的优选技术方案，所述的绝缘伞的伞裙的倾角为15°。采用此结构可以有效的防止覆冰现象，从而有效的预防闪络现象，并且此结构结合本发明提供的绝缘涂层可以很好的预防爬电现象的产生。
作为本发明的另一个优选技术方案，所述的伞裙的根部的厚度为10mm。采用此厚度目的是为了更好而控制绝缘伞的伞裙的倾角以及伞裙的长度，从而可以减少污秽的附着面积，从而减少污闪现象的产生。
所述的绝缘柱的下端设有起固定作用的固定块，所述固定块下端设置有两个梯形凹槽，所述的梯形凹槽内设有橡胶垫圈。采用此种结构后，所述的梯形凹槽对绝缘柱起到固定的作用，可使绝缘柱可以稳定地安装在电气设备上。
作为本发明的再一个优选技术方案，所述绝缘柱的绝缘涂料，各组分按重量份数计为：成膜树脂20-80份，改性剂2-10份，填料10-35份，稀释剂5-50份，固化剂2-20份，增塑剂5-20份，流平剂5-10份。
作为一个优选技术方案，上述涂料还包含按重量份数计为0.5-1份的木质素。
优选地，上述绝缘涂料中各组分按重量份数计为：成膜树脂30-70份，改性剂5-8份，填料10-33份，稀释剂10-40份，固化剂10-15份，增塑剂10-20份，流平剂6-8份，木质素0.6-0.8份。
进一步优选地，上述绝缘涂料中各组分按重量份数计为：成膜树脂40-60份，改性剂6-7份，填料25-30份，稀释剂20-30份，固化剂12-15份，增塑剂12-18份，流平剂7-8份，木质素0.7-0.8份。
所述成膜树脂可选自双酚A性环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂中的至少两种；
优选地，上述成膜树脂可选自双酚A性环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂中的至少两种。
所述改性剂可选自乙烯基间苯二酚二氯硅烷、乙烯基二氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷和乙二胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种；
优选地，上述改性剂可选自乙烯基二氯硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷和乙二胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种；
进一步优选地，上述改性剂可选自丙烯基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷和乙二胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。
改性剂与成膜树脂的质量比为1∶5-10。
所述填料为瓷粉或玻璃纤维。
所述稀释剂可选自丙酮、甲乙酮、环己酮、苯、甲苯、二甲苯、正丁醇和苯乙烯中的一种；
优选地，上述稀释剂可选自丙酮、环己酮、苯、甲苯和正丁醇中的一种；
进一步优选地，上述稀释剂可选自丙酮、甲苯和正丁醇中的一种。
所述固化剂可选自对羟基苯磺酸、乙二胺、己二胺、顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐中的一种或几种；
优选地，上述固化剂为质量比为2∶1∶1的对羟基苯磺酸、己二胺和邻苯二甲酸酐三种。
优选地，上述稀释剂和固化剂的质量比为1-2.5∶1。
上述增塑剂可选自邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。
上述流平剂为聚二甲基硅氧烷。
本发明还提供了一种用于电力设备的绝缘柱的绝缘涂料的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)首先按配比将成膜树脂、改性剂、稀释剂和木质素加入到分散罐中，搅拌分散均匀后，即得到混合料A；
(2)将填料、增塑剂和步骤(1)中得到的混合料加入到磨漆罐中，搅拌研磨后，得到混合物B；
(3)将流平剂和固化剂加入到步骤(2)中得到的混合物B中，充分搅拌，即得到绝缘涂料。
上述步骤(2)中所述的研磨，最终研磨粒度为50-55μm。
本发明的有益效果为：
(1)本发明中公开了一种绝缘柱用绝缘涂层，该涂层具有很好的防腐、耐热性能，本申请中使用环氧树脂为成膜树脂，还加入了一定含量的木质素，木质素可以作为的橡胶补强剂，但是在本发明中意外地发现木质素的加入可以明显提高涂料的耐热性能、防腐性能和抗冲击强度，并且可以很好地预防爬电现象的产生。
(2)由于绝缘柱长时间暴露在空气中会因为表面沾染污秽而引起的沿面放电，会严重影响电力系统的安全运行，所以绝缘子需要定期清洗，但是一般绝缘柱安装在高空，并且都有高压线，所以清洗较困难，危险系数较大，所以本发明中配方中加入了一定量的流平剂，并控制流平剂的具体成分以及在配方中的含量，制备的涂层应用于绝缘柱，使绝缘柱有很好自清洗能力，即使长时间使用也不会有污秽沾染，保证了电路安全，本发明中通过合理调整绝缘伞伞裙倾角的角度和伞裙根部的厚度，可以明显减少覆冰以及污秽的沉积，从而减少了危险的发生，保证了绝缘柱的安全使用。
(3)本发明为了使绝缘柱涂层有很好的固化作用，固化剂使用时调整了固化剂的种类以及质量比，意外地发现此固化剂的使用使涂层与绝缘柱基体之间具有很好的结合力，涂层可以很好的附着于绝缘柱基体上，不会出现鼓泡或脱落的现象。
(4)为了进一步使该涂层具有好的防闪络性能，本申请在实施过程中控制了稀释剂和固化剂的质量比，并结合使用成膜树脂和改性剂，发现制备的绝缘柱涂层具有很好的疏水性能，从而使绝缘柱具有一定程度的防闪络性能。
附图说明
图1是本发明的用于电力设备的绝缘柱主视结构示意图。
1、绝缘伞，2、绝缘柱本体，3、固定块，4、梯形凹槽，5、橡胶垫圈，h、伞裙根部的厚度，β绝缘伞伞裙的倾角。
具体实施方式
基础实施例一种用于电力设备的绝缘柱
如图1所述一种用于电力设备的绝缘柱，包括一个绝缘柱，所述的绝缘柱的两端均设有螺纹孔；所述的绝缘柱包括绝缘体本体和设置在本体上的绝缘伞；所述绝缘伞伞裙的倾角为15°；所述的伞裙根部厚度为10mm；所述的绝缘柱的外表面涂有一层绝缘涂料。
所述的绝缘柱的下端设有起固定作用的固定块，所述固定块下端设置有两个梯形凹槽，所述的梯形凹槽内设有橡胶垫圈。采用此种结构后，所述的梯形凹槽对绝缘柱起到固定的作用，可使绝缘柱可以稳定地安装在电气设备上。
实施例1一种用于绝缘柱的绝缘涂料，
配方：各组分按重量份数计为：双酚A性环氧树脂10份，缩水甘油酯型环氧树脂10份，丙烯基三乙氧基硅烷2份，瓷粉10份，丙酮5份，对羟基苯磺酸2份，邻苯二甲酸二正辛酯5份，聚二甲基硅氧烷5份。
制备方法：
包括以下具体步骤：
(1)首先按配比将双酚A性环氧树脂，缩水甘油酯型环氧树脂，丙烯基三乙氧基硅烷和丙烷加入到分散罐中，搅拌分散均匀后，即得到混合料A；
(2)将瓷粉、对羟基苯磺酸和步骤(1)中得到的混合料加入到磨漆罐中，搅拌研磨后，得到粒径为50μm混合物B；
(3)将邻苯二甲酸二正辛酯和聚二甲基硅氧烷加入到步骤(2)中得到的混合物B中，充分搅拌，即得到绝缘涂料。
实施例2一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：各组分按重量份数计为：缩水甘油酯型环氧树脂15份，缩水甘油胺型环氧树脂15份，乙烯基二氯硅烷3份，瓷粉12份，甲苯8份，乙二胺4份，邻苯二甲酸二丁酯7份，聚二甲基硅氧烷6份。
制备方法：与实施例1相同。
实施例3一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：各组分按重量份数计为：缩水甘油酯型环氧树脂30份，丙烯基三乙氧基硅烷5份，瓷粉15份，甲苯10份，顺丁烯二酸酐5份，邻苯二甲酸二丁酯8份，聚二甲基硅氧烷6份，木质素0.5份。
制备方法：与实施例1相同。
实施例4一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：各组分按重量份数计为：双酚A性环氧树脂15份，缩水甘油酯型环氧树脂10份，缩水甘油胺型环氧树脂10份，苯胺甲基三乙氧基硅烷6份，玻璃纤维15份，正丁醇10份，对羟基苯磺酸2份，己二胺1份，邻苯二甲酸酐1份，邻苯二甲酸二辛酯8份，聚二甲基硅氧烷7份，木质素0.6份。
制备方法：与实施例1的区别在于步骤(2)中研磨后，得到粒径为52μm混合物B。
实施例5一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：各组分按重量份数计为：多酚型缩水甘油醚环氧树脂30份，丙烯基三乙氧基硅烷5份，玻璃纤维16份，二甲苯15份，对羟基苯磺酸4份，己二胺2份，邻苯二甲酸二乙酯10份，聚二甲基硅氧烷8份，木质素0.7份。
制备方法：与实施例1的区别在于步骤(2)中研磨后，得到粒径为54μm混合物B。
实施例6一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：各组分按重量份数计为：双酚A性环氧树脂30份、缩水甘油酯型环氧树脂30份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷8份，玻璃纤维20份，甲苯20份，对羟基苯磺酸4份，己二胺2份，邻苯二甲酸酐2份，邻苯二甲酸二正辛酯15份，聚二甲基硅氧烷6份，木质素0.8份。
制备方法：与实施例1的区别在于步骤(2)中研磨后，得到粒径为55μm混合物B。
实施例7一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：各组分按重量份数计为：双酚A性环氧树脂35份、缩水甘油酯型环氧树脂35份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷10份，瓷粉25份，甲苯40份，对羟基苯磺酸8份，己二胺4份，邻苯二甲酸酐4份，邻苯二甲酸二丁酯18份，聚二甲基硅氧烷8份，木质素0.8份。
制备方法：与实施例6相同。
实施例8一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：各组分按重量份数计为：缩水甘油酯型环氧树脂40份，缩水甘油胺型环氧树脂40份，乙二胺甲基三乙氧基硅烷10份，瓷粉35份，正丁醇50份，对羟基苯磺酸10份，己二胺5份，邻苯二甲酸酐5份，邻苯二甲酸二丁酯20份，聚二甲基硅氧烷10份，木质素1份。
制备方法：与实施例6相同。
对比例1一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：与实施例8的区别在于：改性剂与成膜树脂的质量比为3∶1。
对比例2一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：与实施例8的区别在于：改性剂与成膜树脂的质量比为1∶12。
对比例3一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：与实施例8的区别在于：稀释剂和固化剂的质量比为5∶1。
对比例4一种用于绝缘柱的绝缘涂料
配方：与实施例8的区别在于：稀释剂和固化剂的质量比为1∶2。
性能测试
表1
由上表1中的数据可以看出，实施例1-8所制备的绝缘柱涂料的水接触角最高可高达146°，附着力优于2级，抗冲击强度可高达73Kg·cm，可燃性优于FV-2级。实施例1和实施例2中所使用的原料中没有加入木质素，从上表数据可以看出对涂料的抗冲击强度会产生一定程度的影响，抗冲击强度明显降低仅能达到54Kg·cm左右。实施例5的原料中只加入了一种成膜树脂，由上表数据可以看出对涂料的水接触角和附着力造成了一定程度的影响。
表2
通过上表测试数据可以看出，由对比例1和对比例2的测试数据可以看出当改性剂与成膜树脂比例不在本发明公开比例范围内时，会影响涂料的水接触角，即对涂料的疏水性有一定程度的影响，当改性剂的含量过多或者过少使都会使涂料的疏水性不同程度的降低，只有使用本发明提供范围内含量的成膜树脂和改性剂制备的涂料才具有很好的疏水性，从而可以有更好地防污效果。由对比例3和对比例4的测试数据可以看出稀释剂和固化剂比例不在本发明公开范围内时，会影响涂料的附着力和抗冲击性，即稀释剂过多或过少会在很大程度上影响涂料的粘结，从而使涂料的不能很好地附着于绝缘体上，从而使抗冲击强度降低，由上表数据可知，当稀释剂与固化剂的比例不在本发明公开范围内时，涂料抗冲击强度只能达到55Kg·cm左右，明显低于实施例8的测试结果。
为了证明本发明制备的涂料用于绝缘柱具有很好的抗冻性，将实施例4-8制备的涂料喷涂在基础实施例中公开的绝缘子上，模仿冻雨天的气候特征条件下防止130小时，无任何冰屑残留，满足预期的低温抗冻效果。
为了进一步证明本发明提供的绝缘体涂料性能优异，将实施例4-8制备的涂料喷涂在基础实施例中公开的绝缘子上置于室外并工作运行，运行时间为以年，环境为湿热环境，一年后发现本发明提供的绝缘体综合性能优异，长时间运行不老化，疏水性能优异，耐污性能和融雪性能都优于现有的绝缘体，可以明显降低闪络或污闪现象的产生，保证了电网的安全运行。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一个绝缘柱，其特征在于：所述的绝缘柱的两端均设有螺纹孔；所述的绝缘柱包括绝缘柱本体和设置在本体上的绝缘伞；所述绝缘伞伞裙的倾角为10°-18°；所述的伞裙根部厚度为6-12mm；所述的绝缘柱的外表面涂有一层绝缘涂料。
2.根据权利要求1所述的绝缘柱，其特征在于：所述的绝缘伞的伞裙的倾角为15°；所述的伞裙的根部的厚度为10mm。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘柱，其特征在于：所述的绝缘柱的下端设有起固定作用的固定块，所述固定块下端设置有两个梯形凹槽，所述的梯形凹槽内设有橡胶垫圈。
4.根据权利要求1所述的绝缘柱，其特征在于：所述绝缘柱的绝缘涂料，各组分按重量份数计为：成膜树脂20-80份，改性剂2-10份，填料10-35份，稀释剂5-50份，固化剂2-20份，增塑剂5-20份，流平剂5-10份。
5.根据权利要求4所述的绝缘柱，其特征在于：所述绝缘涂料还包含按重量份数计为0.5-1份的木质素。
6.根据权利要求4或5所述的绝缘柱，其特征在于：所述成膜树脂为双酚A性环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂中的至少两种；所述改性剂为乙烯基间苯二酚二氯硅烷、乙烯基二氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷和乙二胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种；改性剂与成膜树脂的质量比为1∶5-10。
7.根据权利要求4或5所述的绝缘柱，其特征在于：所述填料为瓷粉或玻璃纤维。
8.根据权利要求4或5所述的绝缘柱，其特征在于：所述稀释剂为丙酮、甲乙酮、环己酮、苯、甲苯、二甲苯、正丁醇和苯乙烯中的一种；所述固化剂为对羟基苯磺酸、乙二胺、己二胺、顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐中的一种或几种；所述的稀释剂和所述的固化剂的质量比为1-2.5∶1。
9.根据权利要求4或5所述的绝缘柱，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷。
10.根据权利要求1-9任一项所述的绝缘柱，其特征在于：所述的绝缘涂料的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)首先按配比将成膜树脂、改性剂、稀释剂和木质素加入到分散罐中，搅拌分散均匀后，即得到混合料A；
(2)将填料、增塑剂和步骤(1)中得到的混合料加入到磨漆罐中，搅拌研磨后，得到粒径为50-55μm的混合物B；
(3)将流平剂和固化剂加入到步骤(2)中得到的混合物B中，充分搅拌，即得到绝缘涂料。
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