CN111916265A - 一种绝缘件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝缘件，包括绝缘浇注体；所述绝缘浇注体的内部设有N个绝缘层，各所述绝缘层依次层叠设置，所述绝缘层由不同比例的树脂基材与填充材料混合制成，使得绝缘件内部的介电特性呈梯度变化；其中，N≥2。本发明还公开了一种绝缘件的制备方法，包括：调整树脂基材与填充材料的比例；将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，以形成复合材料；将所述复合材料注入模具，并进行微波固化，以形成一绝缘层；重复执行以上步骤，直至形成N个绝缘层；其中，N≥2。本发明能有效解决现有技术中绝缘件周围的电场不均匀的问题，实现调控绝缘件内部的梯度特性及周围的电场，能有效提高绝缘子内部及周围电场的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘器件技术领域，尤其涉及一种绝缘件及其制备方法。
背景技术
电力设备的绝缘件(例如气体绝缘开关的盆式绝缘子、变压器套管、电缆附件、线路悬式绝缘子)起到绝缘、电气隔离、均匀电场、机械支撑等关键作用，然而根据电网公司的运维数据显示，电力设备的绝缘件面临故障频发的问题，目前电力设备绝缘件的故障已经成为电力设备最为主要的故障原因。
绝缘件周围的电场不均匀是造成绝缘件绝缘失效的主要原因。例如气体绝缘开关中，盆式绝缘子与金属导体、绝缘气体之间的三交界点处存在电场集中的情况，电缆中间接头的应力锥附件存在电场畸变的情况。局部的电场集中会造成局部放电，甚至进一步发展为沿面闪络或者绝缘击穿。
发明内容
本发明实施例提供一种绝缘件及其制备方法，本发明的绝缘件内部的介电特性呈梯度变化，能有效解决现有技术中绝缘件周围的电场不均匀的问题。
本发明一实施例提供一种绝缘件，包括绝缘浇注体；所述绝缘浇注体的内部设有N个绝缘层，各所述绝缘层依次层叠设置，所述绝缘层由不同比例的树脂基材与填充材料混合制成，使得绝缘件内部的介电特性呈梯度变化；其中，N≥2。
作为上述方案的改进，所述绝缘浇注体呈盆状结构，所述绝缘件还包括第一金属附件和第二金属附件；
所述第一金属附件设置于所述绝缘浇注体的盆底内侧，所述第二金属附件设置于所述绝缘浇注体的盆底外侧；
所述绝缘浇注体的盆底中心设有第一通孔，所述第一金属附件和所述第二金属附件的中心处均设有与所述第一通孔相适配的第二通孔，使得所述绝缘件通过所述第一通孔和所述第二通孔与导电杆连接。
作为上述方案的改进，所述绝缘件还包括第三金属附件；
所述绝缘浇注体的盆沿处安装有所述第三金属附件，所述第三金属附件呈环形结构；
所述第三金属附件上设有若干个第三通孔，使得所述绝缘件通过所述第三通孔与接地侧连接。
作为上述方案的改进，所述第二通孔的孔径不小于所述第一通孔的孔径。
作为上述方案的改进，所述填充材料包括二氧化钛、钛酸锶、钛酸钡、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。
相比于现有技术，本发明实施例公开的一种绝缘件，具有如下有益效果：
所述绝缘件包括绝缘浇注体；所述绝缘浇注体的内部设有N个绝缘层，各所述绝缘层依次层叠设置，所述绝缘层由不同比例的树脂基材与填充材料混合制成，使得绝缘件内部的介电特性呈梯度变化；其中，N≥2。通过以上结构，实现盆式绝缘子内部的介电特性呈梯度变化，能有效解决现有技术中绝缘件周围的电场不均匀的问题，能有效提高绝缘子内部及周围电场的均匀性。
本发明另一实施例对应提供了一种绝缘件的制备方法，所述制备方法用于制备上述的绝缘件，所述制备方法包括以下步骤：
调整树脂基材与填充材料的比例；
将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，以形成复合材料；
将所述复合材料注入模具，并进行微波固化，以形成一绝缘层；
重复执行以上步骤，直至形成N个绝缘层；其中，N≥2。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
在各所述绝缘层的制备过程中，调整所述绝缘层的厚度。
作为上述方案的改进，所述将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，以形成复合材料，具体包括：
将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，后进行脱气处理，得到复合材料。
相比于现有技术，本发明实施例公开的一种绝缘件的制备方法，具有如下有益效果：
所述制备方法包括调整树脂基材与填充材料的比例，将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，以形成复合材料，将所述复合材料注入模具，并进行微波固化，以形成一绝缘层，重复执行以上步骤，直至形成N个绝缘层。通过调整各绝缘层的树脂基材与填充材料的比例，并结合微波技术，实现带有梯度特性的绝缘件的制备，使得绝缘件内部的介电特性呈梯度变化，实现调控绝缘件内部的梯度特性，以及调控绝缘件周围的电场。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种绝缘件的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种绝缘件的制备方法的流程示意图；
图3是本发明一实施例提供的盆式绝缘子的模具的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的模具放入微波固化装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种绝缘件的结构示意图，所述绝缘件包括绝缘浇注体1；所述绝缘浇注体1的内部设有N个绝缘层11，各所述绝缘层11依次层叠设置，所述绝缘层11由不同比例的树脂基材与填充材料混合制成，使得绝缘件内部的介电特性呈梯度变化；其中，N≥2。
需要说明的是，本发明的绝缘件包括气体绝缘开关的盆式绝缘子、变压器套管、电缆附件、线路悬式绝缘子，但不限于此。通过在绝缘件的绝缘浇注体1内设置由不同比例的树脂基材与填充材料混合制成的绝缘层11，结合绝缘件中绝缘层的层数和各层的厚度，实现绝缘件内部的介电特性呈梯度变化。
在一些实施例中，所述填充材料包括二氧化钛、钛酸锶、钛酸钡、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。
在一具体实施例中，请参见图1，所述绝缘浇注体1呈盆状结构，所述绝缘件还包括第一金属附件21和第二金属附件22；
所述第一金属附件21设置于所述绝缘浇注体1的盆底内侧，所述第二金属附件22设置于所述绝缘浇注体1的盆底外侧；
所述绝缘浇注体1的盆底中心设有第一通孔12，所述第一金属附件21和所述第二金属附件22的中心处均设有与所述第一通孔12相适配的第二通孔23，使得所述绝缘件通过所述第一通孔12和所述第二通孔23与导电杆连接。
优选的，所述第二通孔23的孔径不小于所述第一通孔12的孔径。
优选的，请参见图1，所述绝缘件还包括第三金属附件3；
所述绝缘浇注体1的盆沿处安装有所述第三金属附件3，所述第三金属附件3呈环形结构；
所述第三金属附件3上设有若干个第三通孔31，使得所述绝缘件通过所述第三通孔31与接地侧连接。
需要说明的是，本实施例中的绝缘件为盆式绝缘子，如图1所示，第一金属附件21和第二金属附件22作为盆式绝缘子的内侧电极2，通过设于第一金属附件21中的第二通孔231与设于第二金属附件22中的第二通孔232，及第一通孔12，实现盆式绝缘子与导电杆连接。第三金属附件3作为盆式绝缘子的外侧电极，以实现与气体绝缘开关的外壳(即接地侧)连接。
示例性的，以220kV盆式绝缘子为例，层数为10，每层厚度为1.2cm，绝缘层共计为10层，材料配方体系全部使用环氧树脂(及固化剂、固化促进剂等)+二氧化钛的材料体系。由此，各绝缘层具体如下：
绝缘层1：二氧化钛体积百分比(vol％)0％，环氧树脂体积百分比(vol％)100％，对应介电常数3.5；
绝缘层2：二氧化钛体积百分比(vol％)2％，环氧树脂体积百分比(vol％)98％，对应介电常数3.7；
绝缘层3：二氧化钛体积百分比(vol％)4％，环氧树脂体积百分比(vol％)96％，对应介电常数4；
绝缘层4：二氧化钛体积百分比(vol％)6％，环氧树脂体积百分比(vol％)94％，对应介电常数4.3；
绝缘层5：二氧化钛体积百分比(vol％)8％，环氧树脂体积百分比(vol％)92％，对应介电常数4.6；
绝缘层6：二氧化钛体积百分比(vol％)10％，环氧树脂体积百分比(vol％)90％，对应介电常数4.9；
绝缘层7：二氧化钛体积百分比(vol％)12％，环氧树脂体积百分比(vol％)88％，对应介电常数5.3；
绝缘层8：二氧化钛体积百分比(vol％)14％，环氧树脂体积百分比(vol％)86％，对应介电常数5.7；
绝缘层9：二氧化钛体积百分比(vol％)16％，环氧树脂体积百分比(vol％)84％，对应介电常数6.1；
绝缘层10：二氧化钛体积百分比(vol％)18％，环氧树脂体积百分比(vol％)82％，对应介电常数6.6。
本发明实施例提供的一种绝缘件，所述绝缘件包括绝缘浇注体；所述绝缘浇注体的内部设有N个绝缘层，各所述绝缘层依次层叠设置，所述绝缘层由不同比例的树脂基材与填充材料混合制成，使得绝缘件内部的介电特性呈梯度变化；其中，N≥2。通过在绝缘件的绝缘浇注体内设置由不同比例的树脂基材与填充材料混合制成的绝缘层，实现盆式绝缘子内部的介电特性呈梯度变化，能有效解决现有技术中绝缘件周围的电场不均匀的问题，能有效提高绝缘子内部及周围电场的均匀性。
参见图2，是本发明一实施例提供的一种绝缘件的制备方法的流程示意图，所述制备方法用于制备上述实施例所述的绝缘件，所述制备方法包括步骤S101至S104。
S101、调整树脂基材与填充材料的比例。
S102、将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，以形成复合材料。
在一些实施例中，所述将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，以形成复合材料，具体包括：
将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，后进行脱气处理，得到复合材料。
S103、将所述复合材料注入模具，并进行微波固化，以形成一绝缘层。
S104、重复执行以上步骤，直至形成N个绝缘层；其中，N≥2。
示例性的，以盆式绝缘子为例，参见图3，是本发明一实施例提供的盆式绝缘子的模具的结构示意图，及图4是本发明一实施例提供的模具4放入微波固化装置的示意图，将第一个绝缘层的复合材料注入模具4的绝缘浇注体1部分，进而，将模具放入微波固化装置进行微波固化，以形成第一个绝缘层。同理的，将第二个绝缘层的复合材料注入模具的绝缘浇注体部分，第二个绝缘层依次层叠在第一个绝缘层上方，微波固化后形成两个绝缘层，依次类推，在此不再赘述，直至获得N个绝缘层。
在一些实施例中，所述方法还包括：
在各所述绝缘层的制备过程中，调整所述绝缘层的厚度。
具体的，通过在绝缘件的绝缘浇注体内设置由不同比例的树脂基材与填充材料混合制成的绝缘层，结合绝缘件中绝缘层的层数和各层的厚度，实现绝缘件内部的介电特性呈梯度变化。
本发明实施例公开的一种绝缘件的制备方法，通过调整树脂基材与填充材料的比例，将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，以形成复合材料，将所述复合材料注入模具，并进行微波固化，以形成一绝缘层，重复执行以上步骤，直至形成N个绝缘层。通过调整各绝缘层的树脂基材与填充材料的比例，并结合微波技术，实现带有梯度特性的绝缘件的制备，使得绝缘件内部的介电特性呈梯度变化，实现调控绝缘件内部的梯度特性，以及调控绝缘件周围的电场。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种绝缘件，其特征在于，包括绝缘浇注体；所述绝缘浇注体的内部设有N个绝缘层，各所述绝缘层依次层叠设置，所述绝缘层由不同比例的树脂基材与填充材料混合制成，使得绝缘件内部的介电特性呈梯度变化；其中，N≥2。
2.如权利要求1所述的绝缘件，其特征在于，所述绝缘浇注体呈盆状结构，所述绝缘件还包括第一金属附件和第二金属附件；
所述第一金属附件设置于所述绝缘浇注体的盆底内侧，所述第二金属附件设置于所述绝缘浇注体的盆底外侧；
所述绝缘浇注体的盆底中心设有第一通孔，所述第一金属附件和所述第二金属附件的中心处均设有与所述第一通孔相适配的第二通孔，使得所述绝缘件通过所述第一通孔和所述第二通孔与导电杆连接。
3.如权利要求2所述的绝缘件，其特征在于，所述绝缘件还包括第三金属附件；
所述绝缘浇注体的盆沿处安装有所述第三金属附件，所述第三金属附件呈环形结构；
所述第三金属附件上设有若干个第三通孔，使得所述绝缘件通过所述第三通孔与接地侧连接。
4.如权利要求2所述的绝缘件，其特征在于，所述第二通孔的孔径不小于所述第一通孔的孔径。
5.如权利要求1所述的绝缘件，其特征在于，所述填充材料包括二氧化钛、钛酸锶、钛酸钡、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。
6.一种绝缘件的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备如权利要求1至5任一项所述的绝缘件，所述制备方法包括以下步骤：
调整树脂基材与填充材料的比例；
将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，以形成复合材料；
将所述复合材料注入模具，并进行微波固化，以形成一绝缘层；
重复执行以上步骤，直至形成N个绝缘层；其中，N≥2。
7.如权利要求6所述的绝缘件的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：
在各所述绝缘层的制备过程中，调整所述绝缘层的厚度。
8.如权利要求6所述的绝缘件的制备方法，其特征在于，所述将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，以形成复合材料，具体包括：
将树脂基材和填充材料按所述比例均匀混合，后进行脱气处理，得到复合材料。
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