CN113593794A - 自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管及其制造方法。本发明的方法包括步骤：（1）环氧树脂浸渍玻璃纤维固化成型的套管绝缘芯子，套管绝缘芯子的上端部分按尺寸车削成等径圆柱，表面涂抹偶联剂，烘干，放入模腔内；（2）通过自动压力凝胶的方法将增强的环氧树脂混合料打入模具型腔内在所述套管绝缘芯子前端外部固化而成自动压力凝胶伞裙，然后脱模即可。本发明彻底解决了传统工艺过程中，注膏或注气带来的不确定因素，真正意义上的纯干式电容型绝缘套管。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管及其制造方法，属于高压绝缘套管技术领域。
背景技术
传统的高压绝缘套管（主绝缘中含有电容屏的套管）分为油纸电容型绝缘套管和干式电容型绝缘套管，所谓的油纸电容型绝缘套管（以下简称油套）是指套管主绝缘卷制的电容芯子直接浸在绝缘油中起到主绝缘作用的套管。而干式电容型绝缘套管（以下简称干套）主要分成以下几种：
一种是胶浸纸绝缘套管或者胶浸纤维绝缘套管。胶浸纸套管和胶浸纤维套管均是采用环氧树脂浸渍固化成型，采用浸渍皱纹纸或者是浸渍玻璃纤维。干套绝缘芯子浸渍固化成型后，均具有较好的机加工性能，按所需的尺寸车削成预先设计的尺寸，即干套的电容芯子。电容芯子属于套管的主绝缘，即套管的内绝缘。
一种干式套管外绝缘的制作方法，即，直接在车削的圆柱表面注射硫化硅橡胶伞裙或者直接粘接硅橡胶伞裙，逐个粘接硅橡胶伞裙因为人员操作的不确定性，容易粘接不牢，粘接剂涂抹不均等，造成粘合面分层，空腔等缺陷，给电气性能带来诸多不利的影响。硅橡胶伞裙普遍耐老化水平差，经历风吹日晒，风霜雨露极易脆裂，随着时间的推移，外绝缘水平逐渐降低，最终粉化。最后硅橡胶价格昂贵，所需硫化设备也相对昂贵的多。
无论是油套还是干套，其仍需要赋予外绝缘完成整支套管的绝缘作用，外绝缘成伞裙状，增加爬电距离，可有效防止污秽环境下的外部闪络。外绝缘实施的办法通常是将套管的空气端内绝缘芯子置于瓷套或者空心复合绝缘子中，并在其中填充绝缘油或者绝缘膏或者六氟化硫气体，卷制的电容芯子直接填充绝缘油即是油套，环氧树脂浸渍的电容芯子填充绝缘膏或六氟化硫气体即是干套。
绝缘膏是膏状，通过压力打入外绝缘的瓷套或者空心复合绝缘子内，其粘度较大，有一定的流动性，且受温度影响，温度较高时粘度会小，流动性较好。所以，从严格意义上来讲，填充绝缘膏并非真正意义上的干式套管。
绝缘油和六氟化硫气体膨胀系数相较于绝缘膏更大，绝缘油填充的套管需要加油枕和压力监测装置，六氟化硫气体填充的套管也需要加压力监测装置，通常这些会给密封带来很大困难，一旦密封不好造成泄漏将严重影响套管的安全运行。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管及其制造方法，无填充绝缘介质，不充油、不填膏、且不充气。实现真正意义上的干式绝缘电容型套管。本发明为国内首次运用于电容型套管上，即采用自动压力凝胶的办法，将增强过后的环氧树脂混合料通过持续加压的办法，打入含有电容芯子的预制模腔内保压固化形成。成型后将模具脱出，得到完整的纯干式绝缘电容型套管。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，该方法包括如下步骤：
（1）环氧树脂混合料浸渍玻璃纤维固化成型的套管绝缘芯子，套管绝缘芯子的上端部分按尺寸车削成等径圆柱，表面涂抹偶联剂，烘干，放入模腔内；
（2）通过自动压力凝胶的方法将环氧树脂混合料打入模具型腔内在所述套管绝缘芯子前端外部固化而成自动压力凝胶伞裙，然后脱模即可。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，所述环氧树脂混合料包括双酚A型环氧树脂100份、固化剂100份、增韧剂5~15份、促进剂0.1~1份、二氧化硅填料300份。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，步骤（1）中所述环氧树脂浸渍玻璃纤维固化成型的具体方法是将带状玻璃纤维按照60°~80°角度缠绕在金属管上，缠绕为循环往复的交叉缠绕，每缠绕一层带状玻璃纤维，铺设一层金属或半导体电容屏，缠绕过程中，浸渍环氧树脂混合料，外施加热模块在100±10℃的温度下对环氧树脂混合料进行预固化，当缠绕至设计要求尺寸后，保温2~3小时，再将其放入烘箱后在温度130±10℃下固化8小时。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，步骤（1）中所述偶联剂采用乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，步骤（1）中所述烘干的温度是70±5℃，时间是3~4小时。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，步骤（2）中所述自动压力凝胶的方法是：按重量份数将双酚A型环氧树脂100份、固化剂100份、增韧剂5~15份、促进剂0.1~1份、二氧化硅填料300份混料罐中均匀混合成料液，真空脱气，在不低于0.2MPa的压力下将料液注射进入模具，使得料液充满整个型腔，在130℃~150℃的模温下，料液与模壁接触后迅速固化，注射口始终对模腔保持不低于0.2MPa的压力10~30分钟，不断对模腔进行收缩补偿，注射完成后在140℃下固化8~10小时。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，所述真空脱气的真空度为-0.1MPa，真空脱气时间在1小时以上。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，步骤（2）中所述模具包括支架，所述支架一侧安装有液压机一，所述液压机一的推杆端连接设置在导杆上并且在所述液压机一的推动下能沿着所述导轨滑动的活动加热板，所述活动加热板连接活动模具组，所述支架上与所述活动加热板相对的另一侧安装有固定加热板，所述固定加热板连接固定模具组，所述固定加热板上设置有连通所述固定模具内部的进料口，所述进料口通过进料管道连接真空混料管的放料口，所述支架上位于所述固定加热板的一侧还设置有用于脱模的液压机二。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，所述模具的支架上还设置有电机、电控柜，所述电控柜上设置有显示屏，所述真空混料罐上还设置有压力表。
一种用上述方法制造的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管，包括套管绝缘芯子，所述套管绝缘芯子的上端部分为等径圆柱且外部通过所述自动压力凝胶的方法加工并固化成型有自动压力凝胶伞裙。
有益效果：
1.本发明彻底解决了工艺过程中，注膏或注气带来的不确定因素，例如：膏中含杂质，膏的热膨胀系数大导致瓷套爆裂，六氟化硫气中含微水，气体密封和压力警报监测不及时，从而影响产品电气性能和质量品质，真正意义上的纯干式电容型绝缘套管。
2.本发明的方法加工的套管强度更高，抗震能力更强，套管的性能指标中，有一条重要指标即抗震水平，保证地震多发地带电力套管运行的可靠及安全性至关重要。
3.本发明使得套管结构得到简化，性能得到大幅提升，包括电气性能和机械性能。以往注膏或注气需要对压力进行监控，受环境温度影响，较大的温差对套管内压力造成较大影响。压力较大可能造成密封损坏，漏油漏膏，甚至爆裂。
4.本发明的加工工艺得到简化，品质得到极大控制。
5.本发明通过对套管绝缘芯子行预热，表面涂抹偶联剂，同时对凝胶之前胶浸纤维环氧树脂填料进行配置，达到增强型环氧树脂混合料固化后与胶浸纤维玻璃钢套管绝缘芯子有相同的热胀冷缩比，不会出现应力开裂等现象。
附图说明
图1是背景技术中所述传统的高压绝缘套管的结构示意图，图1中a表示传统套管芯体：按内部电容屏尺寸，车削成锥度。b表示绝缘介质，是传统套管芯体与外绝缘护套之间填充绝缘介质，一般采用变压器油，绝缘膏，或者六氟化硫气体，c表示外绝缘护套。
图2是本发明的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的结构示意图。
图3是本发明的模具的结构示意图。
图2-3中：1、套管绝缘芯子；2、自动压力凝胶伞裙；3、固定加热板；4、活动加热板；5、固定模具组；6、活动模具组；7、液压机一；8、电机一；9、液压机二；10、电机二；11、真空混料罐；12、压力表；13、放料口；14、进料口；15、电控柜；16、显示/触控屏；17、支架。
具体实施方式
本实施例的一种自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，该方法包括如下步骤：
（1）环氧树脂浸渍玻璃纤维固化成型的套管绝缘芯子，套管绝缘芯子的上端部分按尺寸车削成等径圆柱，不含锥度，车削面具有一定粗糙度，表面涂抹偶联剂，烘干，放入模腔内；
（2）通过自动压力凝胶的方法将增强的环氧树脂混合料打入模具型腔内在所述套管绝缘芯子前端外部固化而成自动压力凝胶伞裙，然后脱模即可。
所述环氧树脂混合料包括双酚A型环氧树脂100份、固化剂100份、增韧剂5~15份、促进剂0.1~1份、二氧化硅填料300份。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，步骤（1）中所述环氧树脂浸渍玻璃纤维固化成型的具体方法是将带状玻璃纤维按照60°~80°角度缠绕在金属管上，缠绕为循环往复的交叉缠绕，每缠绕一层带状玻璃纤维，铺设一层金属或半导体电容屏，缠绕过程中，浸渍环氧树脂混合料，外施加热模块在100±10℃的温度下对环氧树脂混合料进行预固化，当缠绕至设计要求尺寸后，保温2~3小时，再将其放入烘箱后在温度130±10℃下固化8小时。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，步骤（1）中所述偶联剂采用乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，步骤（1）中所述烘干的温度是70±5℃，时间是3~4小时。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，步骤（2）中所述自动压力凝胶的方法是：按重量份数将双酚A型环氧树脂100份、固化剂100份、增韧剂5-15份、促进剂0.1-1份、二氧化硅填料300份混料罐中均匀混合成料液，真空脱气，在不低于0.2MPa的压力下将料液注射进入模具，使得料液充满整个型腔，在130℃-150℃的模温下，料液与模壁接触后迅速固化，注射口始终对模腔保持不低于0.2MPa的压力10-30分钟，不断对模腔进行收缩补偿，注射完成后在140℃下固化8-10小时。本实施例中各组分如下表所示：
| 组分 | 型号 | 质量比 |
| 双酚A型环氧树脂 | 0164 | 100 |
| 固化剂 | MeTHPA SHY-9602 | 100 |
| 增韧剂 | PF | 5-15 |
| 促进剂 | BDMA | 0.1-1 |
| 填料 | SiO2 | 300 |
| 色浆 | 自拟 |
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，所述真空脱气的真空度为-0.1MPa，真空脱气时间在1小时以上。
所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，步骤（2）中所述模具如图3所示，包括支架17，所述支架17上安装有：
固定加热板3，用于对模具加热，加热片均匀内置，使模具均匀加热，是固定设置在支架17上；
活动加热板4，用于对模具加热，加热片均匀内置，使模具均匀加热。随液压机一的行程范围内沿着导杆移动；
固定模具组5，为半模，片状叠层，模腔伞状，布置多点温度测量热电偶，温度反馈给主控系统，控制系统开闭合加热模块，对固定加热板施加启停动作；
活动模具组6，也为半模，片状叠层，模腔伞状，布置多点温度测量热电偶，温度反馈给主控系统，控制系统开闭合加热模块，对活动加热板施加启停动作；
本实施例中的固定模具组和活动模具组在每片模具伞型最高点设有排气孔，其他位置在合模时有胶条密封。
液压机一7安装在所述支架的一侧，用于合模和开模的行程液压机，需要配置双通油滤机和油缸；
电机一8作为模具合模驱动电机，电机需要配置比例节流阀，有效控制液压机一的进给速率，压力大小；
液压机二9用于推动伞裙固化好的套管，慢慢推出模腔，模具前后各设置一个，同步进给；
电机二10用于驱动液压机二，缓慢将固化好的套管推出；
真空混料罐11用于将按重量份数将双酚A型环氧树脂100份、固化剂100份、增韧剂5-15份、促进剂0.1-1份、二氧化硅填料300份，第一步抽真空均匀搅拌混合料，第二步打开底部阀门，用压力将混合料打入管道和模具型腔。混料罐上配置1-2台电机，通过微机控制，定时给模具型腔内部0.2-0.4MPa的压力，并补充混合料（环氧树脂固化为收缩形式，所以需一遍固化一遍补充，补充量正压力大小与模具温度有关）。对补充量和压力进行微机控制。
压力表12采用真空压力表，环氧树脂混合料真空脱气，用于监控真空度。环氧树脂压力打胶，用以辅助观察压力。
放料口13通过阀门将混合的环氧树脂料打入输送管道。
进料口14及进料管道用于通过管道和阀门对模具型腔内注入混合增强环氧树脂料。
电控柜15用于微机电气控制柜，对系统的自动化控制的电气柜。模具温度，合模压力，打料压力等控制和显示。
显示/触控屏16采用参数化显示屏，模具温度显示及参数设定，合模压力及合模方式设置。
一种用上述方法制造的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管，如图2所示，包括套管绝缘芯子1，所述套管绝缘芯子的上端部分为等径圆柱且外部通过所述自动压力凝胶的方法加工并固化成型有自动压力凝胶伞裙2。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。
Claims (10)
1.一种自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
（1）环氧树脂混合料浸渍玻璃纤维固化成型的套管绝缘芯子，套管绝缘芯子的上端部分按尺寸车削成等径圆柱，表面涂抹偶联剂，烘干，放入模腔内；
（2）通过自动压力凝胶的方法将环氧树脂混合料打入模具型腔内在所述套管绝缘芯子前端外部固化而成自动压力凝胶伞裙，然后脱模即可。
2.根据权利要求1所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，其特征是：所述环氧树脂混合料包括双酚A型环氧树脂100份、固化剂100份、增韧剂5~15份、促进剂0.1~1份、二氧化硅填料300份。
3.根据权利要求1所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，其特征是：步骤（1）中所述环氧树脂浸渍玻璃纤维固化成型的具体方法是将带状玻璃纤维按照60°~80°角度缠绕在金属管上，缠绕为循环往复的交叉缠绕，每缠绕一层带状玻璃纤维，铺设一层金属或半导体电容屏，缠绕过程中，浸渍环氧树脂混合料，外施加热模块在100±10℃的温度下对环氧树脂混合料进行预固化，当缠绕至设计要求尺寸后，保温2~3小时，再将其放入烘箱后在温度130±10℃下固化8小时。
4.根据权利要求1所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，其特征是：步骤（1）中所述偶联剂采用乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，其特征是：步骤（1）中所述烘干的温度是70±5℃，时间是3~4小时。
6.根据权利要求1所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，其特征是：步骤（2）中所述自动压力凝胶的方法是：按重量份数将双酚A型环氧树脂100份、固化剂100份、增韧剂5~15份、促进剂0.1~1份、二氧化硅填料300份混料罐中均匀混合成料液，真空脱气，在不低于0.2MPa的压力下将料液注射进入模具，使得料液充满整个型腔，在130℃~150℃的模温下，料液与模壁接触后迅速固化，注射口始终对模腔保持不低于0.2MPa的压力10~30分钟，不断对模腔进行收缩补偿，注射完成后在140℃下固化8~10小时。
7.根据权利要求6所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，其特征是：所述真空脱气的真空度为-0.1MPa，真空脱气时间在1小时以上。
8.根据权利要求1所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，其特征是：步骤（2）中所述模具包括支架，所述支架一侧安装有液压机一，所述液压机一的推杆端连接设置在导杆上并且在所述液压机一的推动下能沿着所述导轨滑动的活动加热板，所述活动加热板连接活动模具组，所述支架上与所述活动加热板相对的另一侧安装有固定加热板，所述固定加热板连接固定模具组，所述固定加热板上设置有连通所述固定模具内部的进料口，所述进料口通过进料管道连接真空混料管的放料口，所述支架上位于所述固定加热板的一侧还设置有用于脱模的液压机二。
9.根据权利要求8所述的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管的制造方法，其特征是：所述模具的支架上还设置有电机、电控柜，所述电控柜上设置有显示屏，所述真空混料罐上还设置有压力表。
10.一种用上述方法制造的自动压力凝胶纯干式电容型高压绝缘套管，其特征是：包括套管绝缘芯子，所述套管绝缘芯子的上端部分为等径圆柱且外部通过所述自动压力凝胶的方法加工并固化成型有自动压力凝胶伞裙。
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