CN110070968A - 一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法 - Google Patents

一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110070968A
CN110070968A CN201910211595.8A CN201910211595A CN110070968A CN 110070968 A CN110070968 A CN 110070968A CN 201910211595 A CN201910211595 A CN 201910211595A CN 110070968 A CN110070968 A CN 110070968A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nonlinear conductance
coating
flashover
nonlinear
insulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910211595.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110070968B (zh
Inventor
杜伯学
梁虎成
李进
王泽华
张程
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201910211595.8A priority Critical patent/CN110070968B/zh
Publication of CN110070968A publication Critical patent/CN110070968A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110070968B publication Critical patent/CN110070968B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B19/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing insulators or insulating bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B19/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing insulators or insulating bodies
    • H01B19/04—Treating the surfaces, e.g. applying coatings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Insulators (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法，首先非线性电导涂料的制备：非线性电导涂料基体为双酚A环氧树脂，固化剂为聚酰胺树脂，填料为β型微米碳化硅；绝缘子表层涂覆：由环氧树脂/氧化铝(EP/Al2O3)复合绝缘材料浇注的简化圆台绝缘子；最后电场计算和闪络测试。本发明以简化的圆台绝缘子为原型，采用表面非线性电导涂层的方法来制备具有电场自适应功能的新型绝缘子，从而提高直流闪络电压。

Description

一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法
技术领域
本发明属于新型绝缘子技术领域，具体涉及一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法。
背景技术
高压直流管道输电具有传输容量大、可靠性高和占地面积小等诸多优点。支柱绝缘子沿面闪络是直流GIL(Gas Insulated Lines)的常见故障形式与限制因素。因此，设法提高直流GIL支柱绝缘子的沿面闪络电压，对于提高GIL的工作可靠性和进一步缩小管道尺寸具有重要意义。非线性电导材料的电导率随电场强度变化，具有自动调节直流电场的功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，以简化的圆台绝缘子为原型，旨在设计一种闪络电压较高的新型直流绝缘子，从而提高直流GIL的工作可靠性和进一步缩小管道尺寸。因此，本发明以简化的圆台绝缘子为原型，采用表面非线性电导涂层的方法来制备具有电场自适应功能的新型绝缘子，从而提高直流闪络电压。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法，包括如下步骤：
1)非线性电导涂料的制备
本发明非线性电导涂料基体为双酚A环氧树脂，固化剂为聚酰胺树脂，填料为β型微米碳化硅。首先，采用机械共混的方法将一定体积分数(15，20，25vol％)的填料均匀分散在双酚A环氧树脂和聚酰胺树脂固化剂中(环氧树脂与固化剂的质量比为3:1)，获得不同填料浓度的环氧树脂/碳化硅混合(EP/SiC-15、EP/SiC-20和EP/SiC-25)。然后，在真空箱中除去混合料中的气泡。最后，将已除去气泡的混合料在50℃条件下水浴加热，目的是降低非线性电导涂料粘度，为下一步的绝缘子表层涂覆工作做准备。此外，取适量上述非线性电导涂料压制片状试样并进行电导测量，从而获得非线性电导涂层的电导率。
2)绝缘子表层涂覆
本发明采用的绝缘子为由环氧树脂/氧化铝(EP/Al2O3)复合绝缘材料浇注的简化圆台绝缘子，非线性电导涂层绝缘子的制备过程如附图1所示。首先，将圆台表面用砂纸打磨，目的是增强绝缘子表面与非线性电导涂料的结合能力。然后，将打磨后的圆台浸入水浴中的非线性电导涂料中，约一分钟后取出。水平悬挂放置以去掉表面多余的涂料，约24小时后圆台表面的非线性电导涂层一次固化完成。最后，将一次固化的非线性电导涂层绝缘子放置在80℃的烤箱中进行二次固化，二次固化时间不小于4小时。最终获得的非线性电导涂层绝缘子如图2所示。本发明共制备了三种非线性电导涂层绝缘子，并与传统绝缘子进行对比试验。依据非线性电导涂层的填料体积分数，将传统绝缘子与三种非线性电导涂层绝缘子分别命名为I0、I15、I20和I25。
3)电场计算和闪络测试
利用有限元仿真软件建立1:1模型对传统绝缘子和非线性电导涂层绝缘子的电场分布进行计算，其中绝缘子本体和非线性电导涂层的电导率均可通过压制相同配方的片状试样测量获得。测量获得电导率数据如图二所示，仿真获得的绝缘子沿面电场分布如图3所示。
采用1kV/min的升压速率在空气中对绝缘子进行闪络实验，实验温度为20℃，空气湿度约为30％。每组实验重复10次，以减少误差干扰。闪络实验的结果如图4所示。
有益效果
由附图2可见，相比于环氧树脂/氧化铝复合绝缘材料，环氧树脂/碳化硅复合绝缘材料具有明显的非线性电导率。随着碳化硅含量增加，非线性电导阈值降低，电导率增加。
由附图3可见，非线性电导涂层绝缘子具有明显的均匀电场的效果，碳化硅含量越高，效果越好。
由附图4可见，非线性电导涂层绝缘子相比于传统绝缘子具有较高的闪络电压，且随着涂层碳化硅含量的增加而增加。
附图说明
图1为非线性电导涂层绝缘子的制备过程。
图2为绝缘子本体和非线性电导涂层的电导率。
图3为绝缘子沿面电场分布。
图4为绝缘子沿面闪络电压。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。
一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法，具体步骤：
1)非线性电导涂料的制备
本发明非线性电导涂料基体为双酚A环氧树脂，固化剂为聚酰胺树脂，填料为β型微米碳化硅。首先，采用机械共混的方法将一定体积分数(15，20，25vol％)的填料均匀分散在双酚A环氧树脂和聚酰胺树脂固化剂中(环氧树脂与固化剂的质量比为3:1)，获得不同填料浓度的环氧树脂/碳化硅混合(EP/SiC-15、EP/SiC-20和EP/SiC-25)。然后，在真空箱中除去混合料中的气泡。最后，将已除去气泡的混合料在50℃条件下水浴加热，目的是降低非线性电导涂料粘度，为下一步的绝缘子表层涂覆工作做准备。此外，取适量上述非线性电导涂料压制片状试样并进行电导测量，从而获得非线性电导涂层的电导率。
2)绝缘子表层涂覆
本发明采用的绝缘子为由环氧树脂/氧化铝(EP/Al2O3)复合绝缘材料浇注的简化圆台绝缘子，非线性电导涂层绝缘子的制备过程如附图1所示。首先，将圆台表面用砂纸打磨，目的是增强绝缘子表面与非线性电导涂料的结合能力。然后，将打磨后的圆台浸入水浴中的非线性电导涂料中，约一分钟后取出。水平悬挂放置以去掉表面多余的涂料，约24小时后圆台表面的非线性电导涂层一次固化完成。最后，将一次固化的非线性电导涂层绝缘子放置在80℃的烤箱中进行二次固化，二次固化时间不小于4小时。最终获得的非线性电导涂层绝缘子如图2所示。本发明共制备了三种非线性电导涂层绝缘子，并与传统绝缘子进行对比试验。依据非线性电导涂层的填料体积分数，将传统绝缘子与三种非线性电导涂层绝缘子分别命名为I0、I15、I20和I25。
3)电场计算和闪络测试
利用有限元仿真软件建立1:1模型对传统绝缘子和非线性电导涂层绝缘子的电场分布进行计算，其中绝缘子本体和非线性电导涂层的电导率均可通过压制相同配方的片状试样测量获得。测量获得电导率数据如图2所示，仿真获得的绝缘子沿面电场分布如图3所示。
采用1kV/min的升压速率在空气中对绝缘子进行闪络实验，实验温度为20℃，空气湿度约为30％。每组实验重复10次，以减少误差干扰。闪络实验的结果如图4所示
最佳实施例如下：
1、涂层基体最佳配方(质量比)如下：双酚A环氧树脂：聚酰胺树脂＝3:1。碳化硅含量越高，非线性电导越好，均匀电场的效果越好。碳化硅含量过高，会造成过大的泄露电流和过低的界面击穿电压，一般不允许超过30vol％，具体含量应依据实际情况而定。
2、机械共混制备非线性电导涂料的具体操作如下：首先，将适量干燥的碳化硅粉末加入300份双酚A环氧树脂中，机械搅拌1小时，超声分散1小时。然后再加入100份聚酰胺树脂，机械搅拌10分钟。在真空环境下去除涂料中的气泡，真空度为-0.1MPa。最后，将涂料放在50℃的水浴锅中备用，水浴时间不得少于10分钟，不得超过30分钟。
3、绝缘子表层涂覆的具体操作如下：首先，将绝缘子表面用砂纸均匀打磨。然后，将打磨过的绝缘子完全浸入提前准备好的涂料中，时间不得少于1分钟，不得超过5分钟。最后，将绝缘子从涂料中捞起并且水平悬挂，使表层多余的涂料在重力作用下顺势淌下。常温下一次固化24小时，80℃环境下二次固化不少于4小时。
应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)非线性电导涂料的制备：非线性电导涂料基体为双酚A环氧树脂，固化剂为聚酰胺树脂，填料为β型微米碳化硅；
2)绝缘子表层涂覆：由环氧树脂/氧化铝(EP/Al2O3)复合绝缘材料浇注的简化圆台绝缘子；
3)电场计算和闪络测试：利用有限元仿真软件建立1:1模型对传统绝缘子和非线性电导涂层绝缘子的电场分布进行计算，其中绝缘子本体和非线性电导涂层的电导率均可通过压制相同配方的片状试样测量获得。
2.根据权利要求1所述的一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：
1)采用机械共混的方法将分数为15，20，25vol％的填料均匀分散在双酚A环氧树脂和聚酰胺树脂固化剂中，双酚A环氧树脂和聚酰胺树脂固化剂的质量比为3:1，获得不同填料浓度的环氧树脂/碳化硅混合EP/SiC-15、EP/SiC-20和EP/SiC-25；
2)在真空箱中除去混合料中的气泡；
3)将已除去气泡的混合料在50℃条件下水浴加热。
3.根据权利要求1所述的一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：
1)将圆台表面用砂纸打磨；
2)将打磨后的圆台浸入水浴中的非线性电导涂料中，约一分钟后取出，水平悬挂放置以去掉表面多余的涂料，约24小时后圆台表面的非线性电导涂层一次固化完成；
3)将一次固化的非线性电导涂层绝缘子放置在80℃的烤箱中进行二次固化，二次固化时间不小于4小时。
CN201910211595.8A 2019-03-20 2019-03-20 一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法 Expired - Fee Related CN110070968B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910211595.8A CN110070968B (zh) 2019-03-20 2019-03-20 一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910211595.8A CN110070968B (zh) 2019-03-20 2019-03-20 一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110070968A true CN110070968A (zh) 2019-07-30
CN110070968B CN110070968B (zh) 2021-11-23

Family

ID=67366369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910211595.8A Expired - Fee Related CN110070968B (zh) 2019-03-20 2019-03-20 一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110070968B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111180150A (zh) * 2020-01-03 2020-05-19 天津大学 一种最优化表面电导非线性绝缘子的制备方法
CN111331767A (zh) * 2020-01-03 2020-06-26 天津大学 一种离心技术制造表面电导非线性绝缘子的方法
CN117116576A (zh) * 2023-06-06 2023-11-24 武汉大学 原位电场诱导的高电导率非线性系数涂层制备方法及装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1171967A (en) * 1967-11-01 1969-11-26 Doulton & Co Ltd Improvements in Resin Insulators
JPS507099A (zh) * 1973-05-21 1975-01-24
US3982048A (en) * 1975-11-03 1976-09-21 General Electric Company Method of making an insulator with a non-linear resistivity coating of glass bonded silicon carbide
CN1604237A (zh) * 2004-10-22 2005-04-06 西安交通大学 可提高沿面闪络电压的真空绝缘子涂层及制备工艺
CN102694352A (zh) * 2012-06-07 2012-09-26 甘肃省电力公司电力科学研究院 改善架空输电线路中绝缘子电位分布的方法
CN106537545A (zh) * 2014-07-17 2017-03-22 西门子公司 中压和/或高压应用的电开关设备
CN107033545A (zh) * 2017-04-22 2017-08-11 天津大学 一种新型复合绝缘材料制备方法及新型复合绝缘材料应用
CN107266863A (zh) * 2017-07-25 2017-10-20 南方电网科学研究院有限责任公司 非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料及其制备方法
CN108364730A (zh) * 2018-02-01 2018-08-03 清华大学 基于非线性材料的盆式绝缘子内的均压电极

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1171967A (en) * 1967-11-01 1969-11-26 Doulton & Co Ltd Improvements in Resin Insulators
JPS507099A (zh) * 1973-05-21 1975-01-24
US3982048A (en) * 1975-11-03 1976-09-21 General Electric Company Method of making an insulator with a non-linear resistivity coating of glass bonded silicon carbide
CN1604237A (zh) * 2004-10-22 2005-04-06 西安交通大学 可提高沿面闪络电压的真空绝缘子涂层及制备工艺
CN102694352A (zh) * 2012-06-07 2012-09-26 甘肃省电力公司电力科学研究院 改善架空输电线路中绝缘子电位分布的方法
CN106537545A (zh) * 2014-07-17 2017-03-22 西门子公司 中压和/或高压应用的电开关设备
CN107033545A (zh) * 2017-04-22 2017-08-11 天津大学 一种新型复合绝缘材料制备方法及新型复合绝缘材料应用
CN107266863A (zh) * 2017-07-25 2017-10-20 南方电网科学研究院有限责任公司 非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料及其制备方法
CN108364730A (zh) * 2018-02-01 2018-08-03 清华大学 基于非线性材料的盆式绝缘子内的均压电极

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.H. WANG: "Effect of Coating on Surface Charge Accumulation and DC Flashover of Epoxy/Al2O3 Nanocomposites", 《2018 IEEE 2ND INTERNATIONAL CONFERENCE ON DIELECTRICS (ICD)》 *
凌超: "碳化硅表面改性对固体绝缘介质表面电荷聚散特性的影响研究", 《绝缘材料》 *
李昂: "基于高压直流GIS盆式绝缘子基材的环氧树脂表面电荷积累与抑制方法研究", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111180150A (zh) * 2020-01-03 2020-05-19 天津大学 一种最优化表面电导非线性绝缘子的制备方法
CN111331767A (zh) * 2020-01-03 2020-06-26 天津大学 一种离心技术制造表面电导非线性绝缘子的方法
CN117116576A (zh) * 2023-06-06 2023-11-24 武汉大学 原位电场诱导的高电导率非线性系数涂层制备方法及装置
CN117116576B (zh) * 2023-06-06 2024-03-22 武汉大学 原位电场诱导的高电导率非线性系数涂层制备方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110070968B (zh) 2021-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110070968A (zh) 一种耐直流闪络的非线性电导涂层绝缘子制备方法
CN103814415B (zh) 具有改进的抗局部放电性的绝缘体系及其制备方法
CN106221666B (zh) 一种高导热、高粘接强度有机硅灌封胶及其制备方法和其封装电机端部的方法
US9589699B2 (en) Insulation systems having improved partial discharge resistance, and method for producing same
CN103003345B (zh) 用于旋转电机的绝缘
CN112063262B (zh) 一种环氧基非线性电导涂层及其制备工艺
CN102942895B (zh) 一种导热电子灌封胶及其制备方法
EP2804184B1 (en) Electrical apparatus encapsulant
CN108251033A (zh) 一种汽车薄膜电容器灌封专用环氧树脂胶及其制备方法
CN106244069B (zh) 一种汽车电容用环氧树脂胶粘剂及其制备方法
CN106753026B (zh) 对银粉进行表面改性的方法、改性银粉及包含其的导电银胶
CN107266863B (zh) 非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料及其制备方法
CN105295720B (zh) 一种有机硅浸渍漆的制备方法
CN102337097A (zh) 粉体填充型高导热云母带用粘合剂的制备方法
CN105609163A (zh) 一种耐高温导电银浆及其制备方法
CN110468368A (zh) 一种耐高温耐磨绝缘涂层制作方法
CN111349415A (zh) 一种单组份环氧树脂组合物及其制备方法
CN108806831A (zh) 一种电缆用的导电涂料以及石墨烯导电层
CN109575339B (zh) 一种耐直流闪络的纳米涂层绝缘子及制备方法
CN109266313A (zh) 一种吸/导热材料及其制备方法
CN111822223B (zh) 介质层浆料涂布装置及平面电容的制作方法
CN106634752B (zh) 一种点火线圈专用环氧树脂灌封胶及其制备方法
CN115116723A (zh) 基于电场驱动浸润的变压器封装方法
CN114798378A (zh) 一种碳片及其铝硅复合材料
JP5254359B2 (ja) 硬化可能な反応性樹脂系

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20211123

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee