CN108305730B - 防覆冰绝缘子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防覆冰绝缘子，包括伞裙、芯棒、连接件和涂覆于伞裙表面的防冰涂层，所述伞裙与芯棒连接，伞裙将芯棒一端包裹，所述连接件位于伞裙顶端，所述连接件与伞裙连接，连接件上设有卡槽或卡扣，芯棒远离伞裙一端设有与连接件上的卡槽或卡扣匹配的卡扣或卡槽。本发明结构简单，使用方便，且自洁性好、憎水性好、防冰疏冰性能好。
Description
技术领域：
本发明涉及绝缘子技术领域，具体涉及一种防覆冰绝缘子。
背景技术：
爬电距离即沿绝缘表面放电的距离，绝缘子是一种增加爬电距离的特殊的绝缘控件，它通常由玻璃或陶瓷制成。早期绝缘子多用于电线杆，慢慢发展应用于高型高压电线连接塔的一端，绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，这两个作用必须得到保证，绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行寿命。
绝缘子通常分为可击穿型和不可击穿型。现在常用的绝缘子有：陶瓷绝缘子，玻璃钢绝缘子，合成绝缘子，半导体绝缘子。
输电线路的积雪覆冰会对通信及电力***网络的安全运行造成严重的威胁。覆冰常引起倒杆、断线等输电线路上的重大事故，会对其安全运行造成严重危害。因此，输电线路相应的防覆冰技术，已成为一个重要而紧迫的难题。严重覆冰会引起输电线路机械和电气性能降低。覆冰对输电线路机械和电气性能的影响导致覆冰事故频繁发生，已严重威胁了中国电力***的安全运行，并造成了重大的经济损失和社会影响。覆冰的危害主要体现在几个方面：严重覆冰引起超过荷载、不均匀覆冰或不同期脱冰引起张力差、绝缘子串覆冰闪络和不对称覆冰引起导线舞动。目前，国内还没有相关电力行业防覆冰绝缘子的报道。
发明内容：
本发明的目的是提供一种防覆冰绝缘子，该绝缘子自洁性好、憎水性好、防冰疏冰性能好。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种防覆冰绝缘子，包括伞裙、芯棒、连接件和涂覆于伞裙表面的防冰涂层，所述伞裙与芯棒连接，伞裙将芯棒一端包裹，所述连接件位于伞裙顶端，所述连接件与伞裙连接，连接件上设有卡槽或卡扣，芯棒远离伞裙一端设有与连接件上的卡槽或卡扣匹配的卡扣或卡槽。
通过防冰涂层的涂覆，提高该绝缘子的自洁性，疏水性和防冰疏冰性能，降低绝缘子表面结冰发生的可能性，并有效的降低了输电线路承受的结冰带来的危害，降低维护所需的人力、物力成本。
通过相互卡接的卡槽和卡扣将两个或多个绝缘子连接在一起，组成绝缘子串使用。该连接方式具有方便、简易的优点，可按设计要求，灵活的组装绝缘子串。
在其中一些实施例中，所述防冰涂层由防覆冰绝缘涂料涂覆而成。所述防覆冰绝缘涂料，包括以下重量份的原料：氟改性硅树脂90-110份、纳米二氧化硅30-40份、纳米二氧化钛20-30份、氧化镁1-5份、氧化铝1-5份、纳米级尖晶石型过渡金属氧化物FeMnCuO40.3-0.4份、硅烷偶联剂0.5-1.5份、交联剂1.3-1.6份、烷烃混合溶剂50-60份。
其中：氟改性硅树脂为主要成膜物质，同时起到增强憎水性能的作用，纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化镁、氧化铝、纳米级尖晶石型过渡金属氧化物为纳米添加剂填料，纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化镁、氧化铝增强热传导性，纳米级尖晶石型过渡金属氧化物FeMnCuO4增强光谱吸热性能，硅烷偶联剂为添加剂，增强涂层与金属基体结合力，烷烃混合溶剂为分散溶剂。同时纳米TiO2在紫外光的照射下能产生自由基，对有机物具有很强的降解能力，因此在特高压线路表面防覆冰涂料中添加一定量的TiO2，可以赋予该防覆冰涂料一定的自清洁能力。组分之间协同作用，得到的涂料不仅对金属基体有很好的结合力、较高的热传导性，更重要的是其外层表面具有低表面张力、高憎水、憎冰性和光谱吸热性能，可最大限度地减少水和冰的附着力，使其极易脱落，从而达到防止凝冰和除冰的目的。
特别地，所述防覆冰绝缘涂料还包括无机颜料1-1.2份。
所述防覆冰绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将氟改性硅树脂、纳米添加剂填料(纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化镁、氧化铝、纳米级尖晶石型过渡金属氧化物)加入到强力分散机中进行机械搅拌分散20-30min，混合均匀，升温至120-130℃，抽真空反应2-3小时，然后降温自然冷却4小时，此过程保持真空密封环境，让材料得到充分混合反应得到混合物。
(2)步骤1)得到的混合物研磨至物料细度达到30um以下，冷却至室温；然后加入到强力分散机中，加入交联剂，硅烷偶联剂，铂金催化剂，溶剂，抽真空，高速分散30min至物料均匀，密封转入压料机过滤出料，包装，即得涂料成品。
特别地，当防覆冰绝缘涂料还包括无机颜料1-1,2份时，所述防覆冰绝缘涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将氟改性硅树脂、纳米添加剂填料(纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化镁、氧化铝、纳米级尖晶石型过渡金属氧化物)加入到强力分散机中进行机械搅拌分散20-30min，混合均匀，升温至120-130℃，抽真空反应2-3小时，然后降温自然冷却4小时，此过程保持真空密封环境，让材料得到充分混合反应得到混合物；
2)将无机颜料研磨至物料细度达到30um加入到冷却后的步骤1)得到的混合物中，再次研磨至物料细度达到30um以下，冷却至室温；然后加入到强力分散机中，加入交联剂，硅烷偶联剂，铂金催化剂，溶剂，抽真空，高速分散30min至物料均匀，密封转入压料机过滤出料，包装，即得涂料成品。
该涂料对金属基体有很好的结合力、较高的热传导性，更重要的是其外层表面具有低表面张力、高憎水、憎冰性和光谱吸热性能，可最大限度地减少水和冰的附着力，使其极易脱落，从而达到防止凝冰和除冰的目的。
即使在绝缘子表面接触到水份后，该涂料仍能够发挥超疏水性能，使表面有水份的绝缘子仍然具有良好的超疏水性，使水份在其表面以颗粒状存在，无法形成连续的水膜，而且滚动接触角很低，冰粘附力低，保证水份或冰很容易从防覆冰绝缘子表面脱落，从而抑制了结冰的形成，达到减小水份在防覆冰绝缘子表面结冰的可能性、提高输电线路绝缘子防冰性能的目的。使绝缘子具有很好的电气性能、憎水性、自洁性以及防冰疏冰性。
在其中一些实施例中，所述伞裙与连接件通过水泥浇注和/或粘结剂连接在一起。该连接方式牢固可靠、安全性高。
在其中一些实施例中，所述连接件由铸铁制成。具有取材方便，成本低的特点。
在其中一些实施例中，所述伞裙与芯棒通过水泥浇注和/或粘结剂连接在一起。该连接方式牢固可靠、安全性高。
在其中一些实施例中，所述防冰涂层厚度为0.12mm～0.18mm。该厚度既能满足绝缘子对防冰性能的要求，又不影响绝缘子的其它功能。
所述防冰涂层厚度优选为0.18mm。涂覆0.18mm的防冰涂层，具有涂覆工艺简单，涂覆效果好的特点。
在其中一些实施例中，所述伞裙由钢化玻璃制成。具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力，这样就很容易被发现，无需对其进行绝缘测试，可节省大量的运行维护费用；且可使该绝缘子具有长期稳定的机电性能和较长的使用寿命。
在其中一些实施例中，所述芯棒由铸铁制成。具有取材方便，成本低的特点。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明公开的防覆冰绝缘子，通过防覆冰绝缘涂料的涂覆，提高该绝缘子的自洁性，防冰疏冰性能，降低绝缘子表面结冰发生的可能性，并有效的减少了清扫次数，降低维护所需的人力、物力成本。
2)本发明通过卡槽和卡扣的使用，灵活的将两个或多个绝缘子连接在一起，组成绝缘子串使用。该连接方式具有方便、简易的优点。
总之，本发明结构简单，使用方便，且自洁性好、憎水性好、防冰疏冰性能好。
附图说明：
图1是实施例的防覆冰绝缘子的结构示意图；
其中，1、伞裙；2、芯棒；21、卡扣；3、防冰涂层；4、连接件；41、卡槽；5、水泥和粘结剂。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
如图1所示的一种防覆冰绝缘子，包括伞裙1、芯棒2、连接件4(即铁帽)和涂覆于伞裙1表面的防冰涂层3，所述伞裙1与芯棒2连接，伞裙1将芯棒2一端包裹，所述连接件4位于伞裙1顶端，所述连接件4与伞裙1连接，连接件4上设有卡槽41，芯棒远离伞裙一端设有与连接件上的卡槽41匹配的卡扣21。
通过防冰涂层3的涂覆，提高该绝缘子的自洁性，防冰疏冰性能，降低绝缘子表面结冰发生的可能性，并有效的减少了清扫次数，降低维护所需的人力、物力成本。
可通过相互卡接的卡槽41和卡扣21将两个或多个绝缘子连接在一起，组成绝缘子串使用。该连接方式具有方便、简易的优点，可按设计要求，灵活的组装绝缘子串。
所述伞裙1与连接件4以及所述伞裙1与芯棒2通过水泥和粘结剂5连接在一起。该连接方式牢固可靠、安全性高。
在其中一些实施例中，所述防冰涂层3厚度为0.18mm。涂覆0.18mm的防冰涂层，该厚度既能满足绝缘子对疏水性和防冰疏冰性的要求，又不影响绝缘子的其它功能，且具有涂覆工艺简单，涂覆效果好的特点。
所述防冰涂层3由防覆冰绝缘涂料涂覆而成。测量其表面接触角为130135°-160°，达到超疏水性，说明本发明的防覆冰涂料具有优异的疏水性能。同时测定涂层的表面张力为25.5mN/m，远远低于水的表面张力72.8mN/m。
所述防覆冰绝缘涂料，包括以下重量份的原料：氟改性硅树脂90-110份、纳米二氧化硅30-40份、纳米二氧化钛20-30份、氧化镁1-5份、氧化铝1-5份、纳米级尖晶石型过渡金属氧化物FeMnCuO40.3-0.4份、硅烷偶联剂0.5-1.5份、交联剂1.3-1.6份、烷烃混合溶剂50-60份。
其中：氟改性硅树脂为主要成膜物质，同时起到增强憎水性能的作用，纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化镁、氧化铝、纳米级尖晶石型过渡金属氧化物为纳米添加剂填料，纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化镁、氧化铝增强热传导性，纳米级尖晶石型过渡金属氧化物FeMnCuO4增强光谱吸热性能，硅烷偶联剂为添加剂，增强涂层与金属基体结合力，烷烃混合溶剂为分散溶剂。同时纳米TiO2在紫外光的照射下能产生自由基，对有机物具有很强的降解能力，因此在特高压线路表面防覆冰涂料中添加一定量的TiO2，可以赋予该防覆冰涂料一定的自清洁能力。组分之间协同作用，得到的涂料不仅对金属基体有很好的结合力、较高的热传导性，更重要的是其外层表面具有低表面张力、高憎水、憎冰性和光谱吸热性能，可最大限度地减少水和冰的附着力，使其极易脱落，从而达到防止凝冰和除冰的目的。
特别地，所述防覆冰绝缘涂料还包括无机颜料1-1.2份。
所述防覆冰绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将氟改性硅树脂、纳米添加剂填料(纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化镁、氧化铝、纳米级尖晶石型过渡金属氧化物)加入到强力分散机中进行机械搅拌分散20-30min，混合均匀，升温至120-130℃，抽真空反应2-3小时，然后降温自然冷却4小时，此过程保持真空密封环境，让材料得到充分混合反应得到混合物。
(2)步骤1)得到的混合物研磨至物料细度达到30um以下，冷却至室温；然后加入到强力分散机中，加入交联剂，硅烷偶联剂，铂金催化剂，溶剂，抽真空，高速分散30min至物料均匀，密封转入压料机过滤出料，包装，即得涂料成品。
特别地，当防覆冰绝缘涂料还包括无机颜料1-1,2份时，所述防覆冰绝缘涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将氟改性硅树脂、纳米添加剂填料(纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化镁、氧化铝、纳米级尖晶石型过渡金属氧化物)加入到强力分散机中进行机械搅拌分散20-30min，混合均匀，升温至120-130℃，抽真空反应2-3小时，然后降温自然冷却4小时，此过程保持真空密封环境，让材料得到充分混合反应得到混合物；
2)将无机颜料研磨至物料细度达到30um加入到冷却后的步骤1)得到的混合物中，再次研磨至物料细度达到30um以下，冷却至室温；然后加入到强力分散机中，加入交联剂，硅烷偶联剂，铂金催化剂，溶剂，抽真空，高速分散30min至物料均匀，密封转入压料机过滤出料，包装，即得涂料成品。
该涂料对金属基体有很好的结合力、较高的热传导性，更重要的是其外层表面具有低表面张力、高憎水、憎冰性和光谱吸热性能，可最大限度地减少水和冰的附着力，使其极易脱落，从而达到防止凝冰和除冰的目的。
即使在绝缘子表面接触到水份后，防覆冰绝缘涂料仍能够发挥超疏水性能，使表面有水份的绝缘子仍然具有良好的超疏水性，使水份在其表面以颗粒状存在，无法形成连续的水膜，而且滚动接触角很低，冰粘附力低，保证水份或冰很容易从防覆冰绝缘子表面脱落，从而抑制了结冰的形成，达到减小水份在防覆冰绝缘子表面结冰的可能性、提高输电线路绝缘子防冰性能的目的。使绝缘子具有很好的电气性能、憎水性、自洁性以及防冰疏冰性。
所述伞裙1由钢化玻璃制成。具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力，这样就很容易被发现，无需对其进行绝缘测试，可节省大量的运行维护费用；且可使该绝缘子具有长期稳定的机电性能和较长的使用寿命。
所述芯棒2和连接件4由铸铁制成。具有取材方便，成本低的特点。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种防覆冰绝缘子，其特征在于，包括伞裙、芯棒、连接件和涂覆于伞裙表面的防冰涂层，所述伞裙与芯棒连接，伞裙将芯棒一端包裹，所述连接件位于伞裙顶端，所述连接件与伞裙连接，连接件上设有卡槽或卡扣，芯棒远离伞裙一端设有与连接件上的卡槽或卡扣匹配的卡扣或卡槽；所述伞裙由钢化玻璃制成；所述防冰涂层由防覆冰绝缘涂料涂覆而成；所述防覆冰绝缘涂料，包括以下重量份的原料：氟改性硅树脂90-110份、纳米二氧化硅30-40份、纳米二氧化钛20-30份、氧化镁1-5份、氧化铝1-5份、纳米级尖晶石型过渡金属氧化物FeMnCuO40.3-0.4份、硅烷偶联剂0.5-1.5份、交联剂1.3-1.6份、烷烃混合溶剂50-60份。
2.根据权利要求1所述的防覆冰绝缘子，其特征在于，所述防覆冰绝缘涂料还包括无机颜料1-1.2份。
3.根据权利要求1所述的防覆冰绝缘子，其特征在于，所述防覆冰绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将氟改性硅树脂、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、氧化镁、氧化铝、纳米级尖晶石型过渡金属氧化物加入到强力分散机中进行机械搅拌分散20-30min，混合均匀，升温至120-130℃，抽真空反应2-3小时，然后降温自然冷却4小时，此过程保持真空密封环境，得到混合物；
(2)步骤1)得到的混合物研磨至物料细度达到30um以下，冷却至室温；然后加入到强力分散机中，加入交联剂，硅烷偶联剂，铂金催化剂，溶剂，抽真空，高速分散30min至物料均匀，密封转入压料机过滤出料，包装，即得涂料成品。
4.根据权利要求1或2所述的防覆冰绝缘子，其特征在于，所述伞裙与连接件通过水泥浇注和/或粘结剂连接在一起。
5.根据权利要求1或2所述的防覆冰绝缘子，其特征在于，所述伞裙与芯棒通过水泥浇注和/或粘结剂连接在一起。
6.根据权利要求1或2所述的防覆冰绝缘子，其特征在于，所述连接件由铸铁制成。
7.根据权利要求1或2所述的防覆冰绝缘子，其特征在于，所述防冰涂层厚度为0.12mm～0.18mm。
8.根据权利要求1或2所述的防覆冰绝缘子，其特征在于，所述芯棒由铸铁制成。
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