CN105913983B - 瓷芯复合绝缘子的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合绝缘子技术领域，具体涉及一种瓷芯复合绝缘子的生产方法。原料处理，成型，烧成，过渡层处理，注射成型，检验，即得。本发明以工业氧化铝、煅烧铝矾土粉、长石、黏土、煅烧高岭土为主要原料生产轻质高强陶瓷芯，并增加涂层处理工艺，生产出了成本较低、质量较轻、力学性能好、电气绝缘性能高、可靠性好，用作超高压、特高压输变电工程中的关键绝缘器件，支持特高压快速发展。

Description

瓷芯复合绝缘子的生产方法
技术领域
本发明属于复合绝缘子技术领域，具体涉及一种瓷芯复合绝缘子的生产方法。
背景技术
复合绝缘子技术近几年来发展较快，复合绝缘子与瓷绝缘子、玻璃绝缘子相比具有明显的优点——产品体积小、重量轻、制造工艺简单、耐污性能好等。目前，线路复合悬式绝缘子在新建输电线路上的使用量已达40％以上；电站用电器类复合绝缘子已基本完成产品开发、标准研究、并积累了运行经验，正逐步向规模化、产业化发展。我国已经建设的交流1000kV输变电工程用电站电器产品中，在特定使用场合下，由于瓷绝缘子的某些特性所限，已开始采用复合绝缘子；而±800kV、±1000kV等几乎所有的新建直流输变电工程的电站设备外绝缘，80％以上采用硅橡胶复合绝缘子，电容器使用的少量瓷绝缘子也要求必须表面喷涂RTV进行复合化，以提高防污闪水平。
复合绝缘子主要由内绝缘体、硅橡胶护套和金属连接附件等组成，而其成型方法因绝缘体的不同有所差别，主要有以下几种：
一种是由玻璃纤维增强环氧树脂实芯棒或空心筒体为内绝缘体与法兰通过胶装后，再通过注射硫化机硫化，在芯棒外面形成硅橡胶外套。
另一种是由瓷芯棒或瓷空心筒体做内绝缘体与法兰通过胶装后，再通过注射硫化机硫化，在芯棒外面形成硅橡胶外套。
上面两种复合绝缘子在制造过程中都有缺陷，运行时存在安全隐患。
1.以玻璃钢复合材料为内绝缘体时，由于其抗屈挠较差，在震动下影响相关设备的运行安全；空心填充泡沫材料在电场作用下，场强较高端的填充气孔会被部分击穿，并逐步向场强较低端发展，对长期运行安全不利；外绝缘老化后，放电电弧会灼烧内绝缘体，致使其炭化，甚至发生脆性断裂，危及高压电网的运行安全。
2.瓷芯复合绝缘子具有瓷和硅橡胶复合外套的双重优点，如抗弯抗震性能好、刚度高、变形量小、绝缘性能可靠、重量较轻等显著特点，这类瓷复合绝缘子越来越受到关注，应用在云广工程的瓷芯复合支柱绝缘子已经安全稳定运行10年。但是，瓷芯设计直径较大，并且在瓷与热硫化硅橡胶的成型过程中，瓷芯表面过渡层处理方法不当甚至无过渡层，导致瓷芯与硅橡胶粘接不好，使绝缘子在运行过程中的可靠性大大降低，影响相关电气设备的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种瓷芯复合绝缘子的生产方法，大大提高了瓷芯与热硫化硅橡胶的粘结强度，提高了瓷芯复合绝缘子的力学性能和电气绝缘性能，保证了瓷芯复合绝缘子的的运行可靠性。
本发明所述的瓷芯复合绝缘子的生产方法，步骤如下：
(1)原料处理：将称取的坯体原料混合，湿法研磨至粉料粒度小于10μm，得到泥浆，将合格泥浆喷雾制粉(干法)或压榨真空炼泥(湿法)；
(2)成型：干法压制或湿法挤出成实芯或空芯泥段，在车床上修坯成圆柱，烘干，然后喷涂或浸涂釉浆，得到带有釉层的半成品；
(3)烧成：将成型好的半成品送入窑炉烧成，冷却后卸车切割，检查，即得符合要求的瓷芯；
(4)过渡层处理：用水泥胶合剂将符合要求的瓷芯和金属法兰附件连接在一起，通过例行试验后，清洗釉层和法兰表面，釉层表面喷涂或浸涂室温硫化硅橡胶涂层，露出水泥的法兰外端面1-2cm处刷涂硅烷胶黏剂，涂层固化，用微波对涂层表面进行等离子处理；
(5)注射成型：将处理好涂层的瓷芯放入硅橡胶注射机，硅橡胶在硅橡胶注射机里高温硫化进行外套及伞裙成型，脱模取出产品；
(6)检验：将产品水平浸入装有水的超声波容器中，探头位于伞裙下方作水平移动扫描，发射波频率为0.5-3MHz，检测涂层结合界面无气泡缺陷后，再进行抗弯试验和外观检查；产品进行包装，检验后入库。
步骤(1)中所述的坯体由如下重量份数的原料制成：
步骤(2)中所述的烘干温度为30-50℃。
步骤(2)中所述的釉层厚度为0.2-0.3mm。
步骤(3)中所述的烧成中烧成温度为1200-1270℃，窑炉内温度由室温以2-3℃/min的速度升温，氧化气氛，保温时间0.5-1h。
步骤(3)中所述的冷却至70-100℃。
步骤(4)中所述的室温硫化硅橡胶涂层厚度为0.05-0.1mm。
步骤(4)中所述的硅烷胶黏剂的刷涂厚度为0.03-0.05mm。
步骤(4)中所述的固化时间为1-2h。
步骤(5)中所述的硫化温度为150-180℃，硫化时间为0.5-1h。
本发明提高瓷芯的设计许用强度，降低瓷芯直径和重量；提出瓷芯、过渡层和硅橡胶外套结合界面处理的方法和粘接质量的检测方法。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明以工业氧化铝、煅烧铝矾土粉、长石、黏土、煅烧高岭土为主要原料生产轻质高强陶瓷芯，并增加涂层处理工艺，生产出了成本较低、质量较轻、力学性能好、电气绝缘性能高、可靠性好，用作超高压、特高压输变电工程中的关键绝缘器件，支持特高压快速发展。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
将2t的工业氧化铝粉、1t的煅烧铝矾土、1.7t的钾长石、2.6t的煅烧高岭土和2.7t黏土，加水湿法研磨至粉料粒度小于10μm。将合格泥浆喷雾干燥制成粉体，把粉体装入橡胶模具中密封，在冷等静压机中110MPa成型，在立式数控车床上修成￠180*1800mm圆柱体，然后表面喷釉、上砂，和达到C130成分要求(IEC 60672-3:1997 C130)的上釉及未上釉的瓷芯一起入窑，按3℃/min的升温速度升至1245℃，保温35min，然后降温至100℃卸车切割、胶装。检验合格的带法兰瓷芯经清洗，釉层表面喷涂RTV至0.1mm厚，法兰端面刷涂硅烷胶黏剂，1h后过渡涂层固化，然后对RTV涂层表面进行等离子处理，随后放入注射机模具中注射硅橡胶外套和伞裙，155℃下保温38min后取出瓷芯复合支柱绝缘子，进行超声波检验、四项抗弯试验、破坏试验，和同等条件下制作的同杆径C130配方瓷芯复合支柱绝缘子(无釉层、无RTV涂层)对比。
所得轻质高强产品相关性能测试结果为：瓷块体积密度2.68g/cm3，抗折强度89.7Mpa，破坏试验后进行外套剥离试验，外套和瓷芯釉层粘接牢固，全部不能正常剥离。
没有中间过渡层的C130配方瓷芯复合支柱绝缘子的相关性能测试结果为：瓷芯体积密度2.59g/cm3，抗折强度65.2Mpa，破坏试验后进行外套剥离试验，基本正常剥离、与瓷芯无粘连。
实施例2
将1.9t的工业氧化铝粉、1.1t的煅烧铝矾土、1.8t的钾长石、2.1t的煅烧高岭土和3.1t黏土，加水湿法研磨至粉料粒度小于10μm。将合格泥浆压榨成泥饼真空炼泥成泥段陈腐，用挤出机挤出圆柱体后阴干，在立式数控车床上修成￠185*1820mm圆柱体，然后表面浸釉、上砂，和C130配方的上釉及未上釉瓷芯一起入窑，按2℃/min的升温速度升至1240℃，保温30min，然后降温至100℃卸车切割、胶装。检验合格的带法兰瓷芯经清洗，釉层表面浸涂RTV至0.08mm厚，法兰端面刷涂硅烷胶黏剂至0.04mm厚，1h后过渡涂层固化，然后对RTV涂层表面进行等离子处理，随后放入注射机模具中注射外套和伞裙，165℃下保温32min后取出瓷芯复合支柱绝缘子，进行超声波检验、四项抗弯试验、破坏试验，和同等条件下制作的同杆径C130配方瓷芯复合支柱绝缘子(无釉层、无RTV涂层)对比。
所得轻质高强产品相关性能测试结果为：瓷块体积密度2.61g/cm3，抗折强度83.3Mpa，破坏试验后进行外套剥离试验，全部不能正常剥离。
没有中间过渡层的C130配方瓷芯支柱复合绝缘子的相关性能测试结果为：瓷块体积密度2.52g/cm3，抗折强度61.2Mpa，破坏试验后进行外套剥离试验，基本正常剥离、与瓷芯无粘连。
实施例3
将2.3t的工业氧化铝粉、0.8t的煅烧铝矾土、1.8t的钾长石、2.4t的煅烧高岭土和2.7t黏土，加水湿法研磨至粉料粒度小于10μm。将合格泥浆喷雾干燥制成粉体，把粉体装入橡胶模具中密封，在冷等静压机中80MPa压成圆筒，在立式数控车床上修成￠298*￠208*2500mm的圆筒，然后内外表面喷釉、上砂，和C130配方的上釉的瓷筒一起入窑，按3℃/min的升温速度升至1230℃，保温40min，然后降温至80℃卸车切割、胶装。检验合格的带法兰瓷空心筒体经清洗，外釉层表面喷涂RTV至0.09mm厚，法兰端面刷涂硅烷胶黏剂至0.05mm，1h后过渡涂层固化，然后对RTV涂层表面进行等离子处理，把合适的圆柱模具放入瓷内筒中，随后一起放入注射机模具中注射硅橡胶外套和伞裙，170℃下保温30min后取出瓷复合空心绝缘子，进行超声波检验、四项抗弯试验、破坏试验，和同等条件下制作的同杆径C130配方瓷芯复合支柱绝缘子(无釉层、无RTV涂层)对比。
所得轻质高强产品相关性能测试结果为：瓷块体积密度2.70g/cm3，抗折强度85.6Mpa，破坏试验后进行外套剥离试验，外套和瓷芯釉层粘接牢固，全部不能正常剥离。
没有中间过渡层的C130配方瓷芯复合支柱绝缘子的相关性能测试结果为：瓷芯体积密度2.60g/cm3，抗折强度63.7Mpa，破坏试验后进行外套剥离试验，基本正常剥离、与瓷芯无粘连。
实施例4
将2.0t的工业氧化铝粉、0.8t的煅烧铝矾土、2.0t的钾长石、2.2t的煅烧高岭土和3.0t黏土，加水湿法研磨至粉料粒度小于10μm。将合格泥浆压榨成泥饼真空炼泥成泥段陈腐，用挤出机挤出圆管后阴干，在立式数控车床上修成￠308*￠218*2630mm的圆筒，然后表面浸釉、上砂，和C130配方的上釉瓷空心管一起入窑，按2℃/min的升温速度升至1235℃，保温35min，然后降温至70℃卸车切割、胶装。检验合格的带法兰瓷空心筒体经清洗，外釉层表面喷涂RTV至0.08mm厚，法兰端面刷涂硅烷胶黏剂至0.05mm，50min后过渡涂层固化，然后对RTV涂层表面进行等离子处理，把合适的圆柱模具放入瓷内筒中，随后一起放入注射机模具中注射硅橡胶外套和伞裙，170℃下保温40min后取出瓷复合空心绝缘子，进行超声波检验、四项抗弯试验、破坏试验，和同等条件下制作的同杆径C130配方瓷芯复合支柱绝缘子(无釉层、无RTV涂层)对比。
所得轻质高强产品相关性能测试结果为：瓷块体积密度2.67g/cm3，抗折强度79.2Mpa，破坏试验后进行外套剥离试验，外套和瓷芯釉层粘接牢固，全部不能正常剥离。
没有中间过渡层的C130配方瓷芯复合空心绝缘子的相关性能测试结果为：瓷块体积密度2.58g/cm3，抗折强度64.1Mpa，破坏试验后进行外套剥离试验，基本正常剥离、与瓷芯无粘连。

Claims (9)

1.一种瓷芯复合绝缘子的生产方法，其特征在于步骤如下：
（1）原料处理：将称取的坯体原料混合，湿法研磨至粉料粒度小于10μm，得到泥浆，将合格泥浆喷雾制粉或压榨真空炼泥；
（2）成型：干法压制或湿法挤出成实芯或空芯泥段，在车床上修坯成圆柱，烘干，然后喷涂或浸涂釉浆，得到带有釉层的半成品；
（3）烧成：将成型好的半成品送入窑炉烧成，冷却后卸车切割，检查，即得符合要求的瓷芯；
（4）过渡层处理：用水泥胶合剂将符合要求的瓷芯和金属法兰附件连接在一起，通过例行试验后，清洗釉层和法兰表面，釉层表面喷涂或浸涂室温硫化硅橡胶涂层，露出水泥的法兰外端面1-2cm处刷涂硅烷胶黏剂，涂层固化，用微波对涂层表面进行等离子处理；
（5）注射成型：将处理好涂层的瓷芯放入硅橡胶注射机，硅橡胶在硅橡胶注射机里高温硫化进行外套及伞裙成型，脱模取出产品；
（6）检验：将产品水平浸入装有水的超声波容器中，探头位于伞裙下方作水平移动扫描，发射波频率为0.5-3MHz，检测涂层结合界面无气泡缺陷后，再进行抗弯试验和外观检查；产品进行包装，检验后入库；
步骤（1）中所述的坯体由如下重量份数的原料制成：
工业氧化铝粉 18-28份
煅烧铝矾土粉 7-13份
长石 16-26份
黏土 25-35份
煅烧高岭土 20-34份。
2.根据权利要求1所述的瓷芯复合绝缘子的生产方法，其特征在于步骤（2）中所述的烘干温度为30-50℃。
3.根据权利要求1所述的瓷芯复合绝缘子的生产方法，其特征在于步骤（2）中所述的釉层厚度为0.2-0.3mm。
4.根据权利要求1所述的瓷芯复合绝缘子的生产方法，其特征在于步骤（3）中所述的烧成中烧成温度为1200-1270℃，窑炉内温度由室温以2-3℃/min的速度升温，氧化气氛，保温时间0.5-1h。
5.根据权利要求1所述的瓷芯复合绝缘子的生产方法，其特征在于步骤（3）中所述的冷却至70-100℃。
6.根据权利要求1所述的瓷芯复合绝缘子的生产方法，其特征在于步骤（4）中所述的室温硫化硅橡胶涂层厚度为0.05-0.1mm。
7.根据权利要求1所述的瓷芯复合绝缘子的生产方法，其特征在于步骤（4）中所述的硅烷胶黏剂的刷涂厚度为0.03-0.05mm。
8.根据权利要求1所述的瓷芯复合绝缘子的生产方法，其特征在于步骤（4）中所述的固化时间为1-2h。
9.根据权利要求1所述的瓷芯复合绝缘子的生产方法，其特征在于步骤（5）中所述的硫化温度为150-180℃，硫化时间为0.5-1h。
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