CN111081435A - 一种氟化的110kV盆式绝缘子 - Google Patents

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杨勇
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颜丙越
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刘芳
刘绪雷
李秀芝
李文强
赵晓博
王灿灿
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Tongji University
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Tongji University
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Abstract

一种氟化的110kV盆式绝缘子，包括绝缘子本体；绝缘子本体的外表面通过氟化装置生成一层氟化层，其中，绝缘子本体由环氧树脂混合料制成；氟化层的的厚度为0.3～2μm；环氧树脂混合料包括环氧树脂和三氧化二铝。本发明利用直接氟化技术氟化环氧绝缘子表层，成本低廉且无需调整配方和生产工艺，氟化后的110kV盆式绝缘子在两个大气压的六氟化硫气体环境下，其直流闪络电压由氟化前的平均250kV提高到平均290kV，其直流闪络性能提高10％‑20％；绝缘子本体表面的电导率由1×10‑19提升到1×10‑13，达到6个数量级以上，可有效抑制其表面电荷积累，大大提高绝缘子本体的使用寿命。

Description

一种氟化的110kV盆式绝缘子
技术领域
本发明涉及环氧盆式绝缘子表面处理技术领域，尤其涉及一种氟化的110kV盆式绝缘子。
背景技术
盆式绝缘子是GIS组合电器高压开关的关键绝缘零部件，在高压开关中起到分割气室、支撑内部导体及带电导体与外壳绝缘的作用，其质量优劣将直接影响GIS组合电器开关的运行质量。尽管GIS和GIL在高压交流(HVAC)输配电系统中已成功应用了约半个世纪，但现有的研究结果和实际应用已表明设计制造具有与HVAC GIS和GIL相同绝缘可靠性的高压直流(HVDC)GIS和GIL仍然是一项挑战，其主要原因是在HVDC下、比在HVAC下环氧绝缘子的表面更易于积累电荷。
在气体绝缘输电设备中，环氧绝缘子的表面是该系统绝缘最薄弱的区域，这是因为一方面绝缘子表面易积累电荷，系统的电击穿最容易沿着绝缘子表面发生，另一方面长期运行过程中绝缘子表面会因局部放电而老化降解、表面介电强度降低，从而使其绝缘性能丧失而不得不进行更换，不仅会带来直接经济损失，而且由于断电可能会引起重大的间接经济损失；为此，本申请中提出一种氟化的110kV盆式绝缘子。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种氟化的110kV盆式绝缘子，本发明提供的氟化的110kV盆式绝缘子利用直接氟化技术氟化绝缘子本体表层，成本低廉且无需调整配方和生产工艺，氟化后的110kV盆式绝缘子的直流闪络电压提高10％-20％，绝缘子的表面电导率高了3个数量级，以达到提高其直流闪络性能的目的。
(二)技术方案
本发明提供了一种氟化的110kV盆式绝缘子，包括绝缘子本体；
绝缘子本体的外表面通过氟化装置生成一层氟化层，其中，绝缘子本体由环氧树脂混合料制成。
优选的，氟化层的的厚度为0.3～2μm。
优选的，环氧树脂混合料包括环氧树脂和三氧化二铝。
优选的，氟化装置包括用于存放多个绝缘子本体的氟化箱、抽真空装置、气体收集装置和送气装置；
氟化箱内设有加热装置和温度传感器，氟化箱上设有排气孔和进气孔；
抽真空装置的进气端连接排气孔，抽真空装置的出气端连接气体收集装置的进气端；其中，气体收集装置、抽真空装置和氟化箱并排分布；
送气装置的出气端连接进气孔，送气装置的进气端连接输送含有氟气和氮气的混合气体的输气管。
优选的，氟化箱内多个绝缘子本体的氟化温度为25～120℃。
优选的，氟化箱内多个绝缘子本体的氟化压力为10～200KPa。
优选的，氟化箱上设有压力表。
优选的，多个绝缘子本体在氟化箱内的氟化处理时间为10min～24h。
优选的，混合气体中的氟气的体积百分比为2～50％。
优选的，氟化箱包括箱体、多个紧定件和端盖；
箱体的上端开口侧端面上设有环形的凸缘板；凸缘板上设有多个第一螺纹孔；
端盖上设有多个第二螺纹孔，端盖压紧凸缘板；多个紧定件分别一一依次螺纹旋入多个第二螺纹孔和第一螺纹孔内；其中，凸缘板与端盖压紧的端面上设有密封层。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明提供的氟化的110kV盆式绝缘子，通过直接对环氧树脂混合料101制成的绝缘子本体1进行氟化，以在绝缘子表面生产氟化层102，仅通过改变绝缘子本体1表层的化学组成与化学和物理结构，调控绝缘子本体1表面电学性能，以达到提高其直流闪络性能的目的；
其中，氟化后的110kV盆式绝缘子具有的性能为：
(1)绝缘子本体1在两个大气压的六氟化硫气体环境下，其直流闪络电压由氟化前的平均250kV提高到平均290kV，其直流闪络性能提高10％-20％；
(2)绝缘子本体1表面的电导率由1×10-19提升到1×10-13，达到6个数量级以上；
本发明对绝缘子本体进行氟化生产的工艺简单、技术成熟、制得的氟化绝缘子成本低廉的，无需调整配方和生产工艺，绝缘子本体表面形成的氟化层与未氟化的内层间为有机结合，可有效抑制其表面电荷积累，大大提高绝缘子本体的使用寿命。
附图说明
图1为本发明提出的一种氟化的110kV盆式绝缘子中绝缘子本体的结构示意图。
图2为本发明提出的一种氟化的110kV盆式绝缘子的结构示意图。
附图标记：1、绝缘子本体；101、环氧树脂混合料；102、氟化层；2、氟化箱；3、加热装置；4、排气孔；5、抽真空装置；6、气体收集装置；7、送气装置；8、输气管；9、进气孔；10、温度传感器；11、箱体；12、凸缘板；13、紧定件；14、端盖。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-2所示，本发明提出的一种氟化的110kV盆式绝缘子，包括绝缘子本体1；
绝缘子本体1的外表面通过氟化装置生成一层氟化层102，其中，绝缘子本体1由环氧树脂混合料101制成。
本发明提供的氟化的110kV盆式绝缘子，通过直接对环氧树脂混合料101制成的绝缘子本体1进行氟化，以在绝缘子表面生产氟化层102，仅通过改变绝缘子本体1表层的化学组成与化学和物理结构，调控绝缘子本体1表面电学性能，以达到提高其直流闪络性能的目的；
其中，氟化后的110kV盆式绝缘子具有的性能为：
(1)绝缘子本体1在两个大气压的六氟化硫气体环境下，其直流闪络电压由氟化前的平均250kV提高到平均290kV，其直流闪络性能提高10％-20％；
(2)绝缘子本体1表面的电导率由1×10-19提升到1×10-13，达到6个数量级以上。
在一个可选的实施例中，氟化层102的的厚度为0.3～2μm。
在一个可选的实施例中，环氧树脂混合料101包括环氧树脂和三氧化二铝。
在一个可选的实施例中，氟化装置包括用于存放多个绝缘子本体1的氟化箱2、抽真空装置5、气体收集装置6和送气装置7；
氟化箱2内设有加热装置3和温度传感器10，氟化箱2上设有排气孔4和进气孔9；
抽真空装置5的进气端连接排气孔4，抽真空装置5的出气端连接气体收集装置6的进气端；其中，气体收集装置6、抽真空装置5和氟化箱2并排分布；
送气装置7的出气端连接进气孔9，送气装置7的进气端连接输送含有氟气和氮气的混合气体的输气管8；
本发明中，使用时通过抽真空装置5将密闭的氟化箱2内部抽真空，以排出氟化箱2内的空气；送气装置7将输气管8内氟气和氮气的混合气体由进气孔9输送至密封的氟化箱2内，在一定的温度和反应压力下，使用氟气与氮气的混合气对氟化箱2内的多个绝缘子本体1进行氟化处理，在绝缘子本体1表面形成含有C-F键的表层，即在绝缘子本体1表面形成氟化层，用以提高绝缘子本体1的耐放电性能，通过气体收集装置6对氟化箱2内反应后的剩余气体进行收集。
在一个可选的实施例中，氟化箱2内多个绝缘子本体1的氟化温度为25～120℃。
在一个可选的实施例中，氟化箱2内多个绝缘子本体1的氟化压力为10～200KPa。
在一个可选的实施例中，氟化箱2上设有压力表。
在一个可选的实施例中，多个绝缘子本体1在氟化箱2内的氟化处理时间为10min～24h。
在一个可选的实施例中，混合气体中的氟气的体积百分比为2～50％。
在一个可选的实施例中，氟化箱2包括箱体11、多个紧定件13和端盖14；
箱体11的上端开口侧端面上设有环形的凸缘板12；凸缘板12上设有多个第一螺纹孔；
端盖14上设有多个第二螺纹孔，端盖14压紧凸缘板12；多个紧定件13分别一一依次螺纹旋入多个第二螺纹孔和第一螺纹孔内；其中，凸缘板12与端盖14压紧的端面上设有密封层。
本发明还提出了上述用于110kV盆式绝缘子的氟化工艺，包括以下具体步骤：
S1、将多个待处理绝缘子本体1放置在氟化箱2内；
S2、使用抽真空装置5对氟化箱2内部抽真空，以保证氟化箱2内的初始气压不高于-100KPa；
S3、通过送气装置7由输气管8将含有氟气和氮气的混合气体输送至氟化箱2内，使得氟化箱2内的气压为10～200KPa；
S4、使用加热装置3对氟化箱2内进行加热，使得氟化箱2内的温度为25～120℃，并保温10min～24h；得到氟化后绝缘子本体1；
S5、使用抽真空装置5将氟化处理后氟化箱2内的气体输送至气体收集装置6；
S6、取出氟化后绝缘子本体1，并检测氟化后绝缘子本体1表面氟化层的厚度。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种氟化的110kV盆式绝缘子，其特征在于，包括绝缘子本体(1)；
绝缘子本体(1)的外表面通过氟化装置生成一层氟化层(102)，其中，绝缘子本体(1)由环氧树脂混合料(101)制成。
2.根据权利要求1所述的一种氟化的110kV盆式绝缘子，其特征在于，氟化层(102)的的厚度为0.3～2μm。
3.根据权利要求1所述的一种氟化的110kV盆式绝缘子，其特征在于，环氧树脂混合料(101)包括环氧树脂和三氧化二铝。
4.根据权利要求1所述的一种氟化的110kV盆式绝缘子，其特征在于，氟化装置包括用于存放多个绝缘子本体(1)的氟化箱(2)、抽真空装置(5)、气体收集装置(6)和送气装置(7)；
氟化箱(2)内设有加热装置(3)和温度传感器(10)，氟化箱(2)上设有排气孔(4)和进气孔(9)；
抽真空装置(5)的进气端连接排气孔(4)，抽真空装置(5)的出气端连接气体收集装置(6)的进气端；其中，气体收集装置(6)、抽真空装置(5)和氟化箱(2)并排分布；
送气装置(7)的出气端连接进气孔(9)，送气装置(7)的进气端连接输送含有氟气和氮气的混合气体的输气管(8)。
5.根据权利要求4所述一种氟化的110kV盆式绝缘子，其特征在于，氟化箱(2)内多个绝缘子本体(1)的氟化温度为25～120℃。
6.根据权利要求4所述的一种氟化的110kV盆式绝缘子，其特征在于，氟化箱(2)内多个绝缘子本体(1)的氟化压力为10～200KPa。
7.根据权利要求4所述的一种氟化的110kV盆式绝缘子，其特征在于，氟化箱(2)上设有压力表。
8.根据权利要求4所述的一种氟化的110kV盆式绝缘子，其特征在于，多个绝缘子本体(1)在氟化箱(2)内的氟化处理时间为10min～24h。
9.根据权利要求4所述的一种氟化的110kV盆式绝缘子，其特征在于，混合气体中的氟气的体积百分比为2～50％。
10.根据权利要求4所述的一种氟化的110kV盆式绝缘子，其特征在于，氟化箱(2)包括箱体(11)、多个紧定件(13)和端盖(14)；
箱体(11)的上端开口侧端面上设有环形的凸缘板(12)；凸缘板(12)上设有多个第一螺纹孔；
端盖(14)上设有多个第二螺纹孔，端盖(14)压紧凸缘板(12)；
多个紧定件(13)分别一一依次螺纹旋入多个第二螺纹孔和第一螺纹孔内；其中，凸缘板(12)与端盖(14)压紧的端面上设有密封层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113628817A (zh) * 2021-08-18 2021-11-09 天津大学 一种绝缘子表层结构改性的方法及用途

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