CN105513723A - 盆式绝缘子及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种盆式绝缘子及其制造工艺，盆式绝缘子包括盆体和中心导体，中心导体机加工成型，外圆柱面呈“Ω”型，增大法向承载面积，制造工艺主要包括中心导体预处理和环氧树脂浇注两个阶段，中心导体经过机加工、清洗、喷砂和涂覆环氧基树脂粘结剂后装模预热，再将真空混料完成的料浇注到模具中，经过两次固化最终成型，此工艺由于在中心导体增加了加工形状、喷砂、涂覆粘接剂处理，电场分布更加合理，界面结合强度显著提高，使浇注成型后的盆式绝缘子具有优良的电气、机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及高压电器领域，尤其是指盆式绝缘子及其制造工艺。
背景技术
盆式绝缘子是高压GIS设备的关键部件，在GIS的连接母线中，盆式绝缘子起着隔离气室、支撑导体及绝缘的作用。目前的盆式绝缘子结构主要由环氧树脂浇注盆体与中心导体嵌件及外法兰组成，外金属法兰也可以取消，以埋入树脂的螺母嵌件作为联接件。在高压输配电工程中，输电容量大，需要确保GIS设备的长期安全稳定运行，尤其是作为GIS关键部件的盆式绝缘子性能稳定，因此在盆式绝缘子的设计及生产过程中，对于电气性能和机械性能的要求也越来越苛刻。
在盆式绝缘子结构中，位于高电位端的SF6气体、金属导体嵌件和绝缘环氧树脂三者相交的区域以及金属嵌件和环氧树脂粘接面，对于盆式绝缘子的电气性能和机械性能影响都很大，金属导体和粘接面结构的合理设计能够有效地改善电场的分布，对机械强度特别是水压强度问题，更多的是依赖经验及沿用已有设计，难以获得稳定的水压破坏强度，产品质量稳定性不够，使得现有盆式绝缘子机械强度普遍偏低，容易在受压情况下产生裂纹，影响隔离及绝缘性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改进的盆式绝缘子及其制造工艺，提供一种电气性能良好和机械强度较高的盆式绝缘子，改善了绝缘子三交区域内易产生高压放电、水压强度偏低和承受SF6气体压力时容易产生裂纹甚至破裂的情况。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：盆式绝缘子，包括盆体和中心导体，中心导体嵌入盆体中，所述的中心导体包括两个平行的端面和连接两个端面的外圆柱面，所述的外圆柱面为多个连续相接的圆弧面组成，其中具有一个向外侧外弯曲的第一圆弧面和两个向内侧弯曲的第二圆弧面，所述的外圆柱面与端面连接处采用钝角过渡。
进一步的，所述的中心导体沿着中心轴剖开的截面左右对称，其中外圆柱面呈增大法向承载面积的“Ω”型。
进一步的，所述的外圆柱面与端面连接处的钝角范围在160°-180°。
盆式绝缘子的制造工艺，包括以下步骤：
步骤1：将中心导体机加工一次连续成型，加工完成后用有机溶剂进行超声波清洗，去除表面油污和金属粉末，再进行烘干；
步骤2：烘干完成的中心导体对外圆柱面进行喷砂处理，喷砂完成后用有机溶剂进行超声波清洗，去除表面油污和金属粉末，再进行烘干；
步骤3：烘干完成的中心导体对外圆柱面涂覆环氧基树脂粘结剂，涂覆完成后开始装入浇注模具预热；
步骤4：将树脂、填料和固化剂称重处理后进行真空混料；
步骤5：完成混料后将料浇注到模具中，加温加压，进行一次固化；
步骤6：一次固化完成后脱模，再进行第二次固化。
进一步的，步骤1中烘干的温度为130°，时间20min。
进一步的，步骤2中喷砂时用硅胶保护套保护两个端面，喷砂完成后，喷砂的外圆柱面的表面粗糙度的规格为：10μm≤Ra≤30μm，Rz≤120μm。
进一步的，步骤3所述的涂覆环氧基树脂粘结剂包括以下步骤：
步骤a：步骤2处理完成的中心导体置于旋转工作台上，在室温下用毛刷进行涂覆，第一遍涂覆完成后自然晾干15分钟；
步骤b：晾干后再在室温下用毛刷进行涂覆，第二遍涂覆完成后自然晾干；
步骤c：完成步骤b的中心导体在室温下放置4小时后进行检查，涂抹位置均匀等厚、无堆积、无气泡，完成涂覆。
进一步的，步骤3中的预热温度，步骤4中的混料温度和步骤5中的浇注温度相同，范围在110℃-135℃，步骤4中的真空混料的压强为1-10mbar。
进一步的，步骤5中的一次固化的压力为0.2-0.3MPa，持续时间为凝胶时间加上30min。
进一步的，步骤6中的二次固化的温度为110℃-135℃，持续时间为6-8h。
本发明通过中心导体外圆截面型线加工及浇注前的特殊工艺处理，电场分布更加合理，改善了金属嵌件与浇注环氧树脂间的界面状态，增强了金属嵌件与环氧树脂的表面结合力，显著提升了盆式绝缘子的水压强度。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构截面示意图；
图2是本发明中心导体的侧视图；
图3是本发明制造工艺流程图；
图4是本发明喷砂位置图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1、图2所示，盆式绝缘子，包括盆体10和中心导体20，中心导体20嵌入盆体10中，所述的中心导体20包括两个平行的端面21和连接两个端面21的外圆柱面22，所述的外圆柱面22为多个连续相接的圆弧面组成，其中具有一个向外侧外弯曲的圆弧面221和两个向内侧弯曲的圆弧面222，中心导体20沿着中心轴剖开的截面左右对称，其中外圆柱面20呈增大法向承载面积的“Ω”型，所述的外圆柱面22与端面21连接处采用钝角过渡，钝角范围在160°-180°。
如图3所述的盆式绝缘子制造工艺，包括以下步骤：
步骤1：将中心导体机加工一次连续成型，加工完成后用有机溶剂进行超声波清洗，去除表面油污和金属粉末，再进行烘干；
步骤2：烘干完成的中心导体对外圆柱面进行喷砂处理，喷砂完成后用有机溶剂进行超声波清洗，去除表面油污和金属粉末，再进行烘干；
步骤3：烘干完成的中心导体对外圆柱面涂覆环氧基树脂粘结剂，涂覆完成后开始装入浇注模具预热；
步骤4：将树脂、填料和固化剂称重处理后进行真空混料；
步骤5：完成混料后将料浇注到模具中，加温加压，进行一次固化；
步骤6：一次固化完成后脱模，再进行第二次固化。
上述制造工艺中具体的参数如下：
步骤1中烘干的温度为130°，时间20min；
步骤2中喷砂时用硅胶保护套保护两个端面，喷砂位置如图4所示的，喷砂完成后，喷砂的外圆柱面的表面粗糙度的规格为：10μm≤Ra≤30μm，Rz≤120μm；
步骤3中的预热温度，步骤4中的混料温度和步骤5中的浇注温度相同，范围在110℃-135℃，步骤4中的真空混料的压强为1-10mbar；
步骤5中的一次固化的压力为0.2-0.3MPa，持续时间为凝胶时间加上30min；
步骤6中的二次固化的温度为110℃-135℃，持续时间为6-8h。
上述工艺中，步骤3所述的涂覆环氧基树脂粘结剂包括以下步骤：
步骤a：步骤2处理完成的中心导体置于旋转工作台上，在室温下用毛刷进行涂覆，第一遍涂覆完成后自然晾干15分钟；
步骤b：晾干后再在室温下用毛刷进行涂覆，第二遍涂覆完成后自然晾干；
步骤c：完成步骤b的中心导体在室温下放置4小时后进行检查，涂抹位置均匀等厚、无堆积、无气泡，完成涂覆。
盆式绝缘子在设计使用条件下，需要承受一定的SF6气体压力。《GB7674-2008额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备》中规定，破坏强度需要达到3倍的设计压力，约在1.8~2.4MPa范围内。盆式绝缘子破坏强度通常以注水加压至破裂来衡量，目前普通的盆式绝缘子水压破坏强度基本保持在3倍设计压力的合格线附近，余量不够充分。根据上述标准规定的测试参数进行测试，本发明的测试数据如表1所示，明显高于目前普通盆式绝缘子的水压破坏值；
表1本发明盆绝缘子水压强度测试破坏值数据
| 盆式绝缘子样品 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 水压值（MPa） | 3.16 | 3.19 | 3.24 | 3.20 | 3.24 | 3.21 |
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.盆式绝缘子，包括盆体和中心导体，中心导体嵌入盆体中，其特征在于：所述的中心导体包括两个平行的端面和连接两个端面的外圆柱面，所述的外圆柱面为多个连续相接的圆弧面组成，其中具有一个向外侧外弯曲的第一圆弧面和两个向内侧弯曲的第二圆弧面，所述的外圆柱面与端面连接处采用钝角过渡。
2.根据权利要求1所述的盆式绝缘子，其特征在于：所述的中心导体沿着中心轴剖开的截面左右对称，其中外圆柱面呈增大法向承载面积的“Ω”型。
3.根据权利要求1所述的盆式绝缘子，其特征在于：所述的外圆柱面与端面连接处的钝角范围在160°-180°。
4.根据权利要求1-3中任一所述的盆式绝缘子的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将中心导体机加工一次连续成型，加工完成后用有机溶剂进行超声波清洗，去除表面油污和金属粉末，再进行烘干；
步骤2：烘干完成的中心导体对外圆柱面进行喷砂处理，喷砂完成后用有机溶剂进行超声波清洗，去除表面油污和金属粉末，再进行烘干；
步骤3：烘干完成的中心导体对外圆柱面涂覆环氧基树脂粘结剂，涂覆完成后开始装入浇注模具预热；
步骤4：将树脂、填料和固化剂称重处理后进行真空混料；
步骤5：完成混料后将料浇注到模具中，加温加压，进行一次固化；
步骤6：一次固化完成后脱模，再进行第二次固化。
5.根据权利要求4所述的盆式绝缘子制造工艺，其特征在于：步骤1中烘干的温度为130°，时间20min。
6.根据权利要求4所述的盆式绝缘子制造工艺，其特征在于：步骤2中喷砂时用硅胶保护套保护两个端面，喷砂完成后，喷砂的外圆柱面的表面粗糙度的规格为：10μm≤Ra≤30μm，Rz≤120μm。
7.根据权利要求4所述的盆式绝缘子制造工艺，其特征在于：步骤3所述的涂覆环氧基树脂粘结剂包括以下步骤：
步骤a：步骤2处理完成的中心导体置于旋转工作台上，在室温下用毛刷进行涂覆，第一遍涂覆完成后自然晾干15分钟；
步骤b：晾干后再在室温下用毛刷进行涂覆，第二遍涂覆完成后自然晾干；
步骤c：完成步骤b的中心导体在室温下放置4小时后进行检查，涂抹位置均匀等厚、无堆积、无气泡，完成涂覆。
8.根据权利要求4所述的盆式绝缘子制造工艺，其特征在于：步骤3中的预热温度，步骤4中的混料温度和步骤5中的浇注温度相同，范围在110℃-135℃，步骤4中的真空混料的压强为1-10mbar。
9.根据权利要求4所述的盆式绝缘子制造工艺，其特征在于：步骤5中的一次固化的压力为0.2-0.3MPa，持续时间为凝胶时间加上30min。
10.根据权利要求4所述的盆式绝缘子制造工艺，其特征在于：步骤6中的二次固化的温度为110℃-135℃，持续时间为6-8h。
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