[发明专利]一种均匀电气绝缘设备中金属表面电场的方法

说明书

本发明涉及一种均匀电气绝缘设备中金属表面电场的方法，先在电气绝缘设备的金属表面与绝缘层之间设有导电涂层；所述导电涂层是由两种或两种以上液态金属制得。该方法能够均匀金属材料表面缺陷带来的电场畸变，减少电荷在缺陷处的聚集，有效降低缺陷处的电场与局部放电，防止绝缘材料由于局部电场过高而产生破坏。

技术领域

本发明属于电气绝缘材料领域，具体涉及一种利用液态金属作为导电涂层均匀电气绝缘设备的金属表面电场的方法。

背景技术

随着电网建设的发展，电压等级越来越高，电气绝缘设备的安全性和稳定性迎来更高的挑战。在绝缘材料的生产、装配和使用过程中，由于不正确的操作，机械磨损会对金属造成缺陷，造成电气绝缘设备金属壁表面通常存在一些缺陷，如金属表面的毛刺、凸起、凹陷、缝隙、导电颗粒等。大量研究表明，这些缺陷会恶化电场分布，缺陷部位空间电荷的聚集、注入和抽离等过程会加剧绝缘材料的老化速度，导致绝缘设备的绝缘强度降低，局部放电加剧，最终导致绝缘破坏。以气体绝缘开关设备(GIS)用盆式绝缘子为例，盆式绝缘子在GIS中具有支撑导体、隔离气室和电气绝缘作用，是整个GIS中较为薄弱的环节。在GIS的生产、安装和运行过程中，由于工艺原因、碰撞摩擦、隔离开关或断路器动作时产生的电弧会引入各类缺陷，这些缺陷大大增强了附近区域的局部放电。目前国内特高压GIS已发生多起由于金属表面缺陷、金属颗粒悬浮等引发的故障。

因此，如何解决因金属表面缺陷造成的电场不均匀的问题成为电气制造中亟待解决的问题之一。

发明内容

针对电气绝缘设备中金属表面电场畸变问题，本发明提出一种均匀电气绝缘设备的金属表面电场的方法。本方法通过利用液态金属喷涂技术在金属表面形成一层导电涂层，从而有效改善因金属表面缺陷而带来的电场畸变问题。

本发明的技术方案如下：

一种均匀电气绝缘设备中金属表面电场的方法，在电气绝缘设备的金属表面与绝缘层之间设有导电涂层；所述导电涂层是由两种或两种以上液态金属制得。通过在金属表面设置导电涂层可以修复金属表面的毛刺、凸起、凹陷、缝隙、导电颗粒等缺陷，使金属表面相对平整，从而避免缺陷部位空间电荷的聚集、注入和抽离，延缓绝缘材料的老化速度，最大程度保持绝缘强度。

所述电气绝缘设备的金属材质为本领域技术人员所熟知的常用金属材料，如铜、铝等。

所述液态金属选自具有吸附特性的液态金属，如镓、铟、锡、铋等；在本发明中，考虑吸附性，成本，操作便利等综合因素，所述导电涂层优选由镓铟合金、镓基合金、铟基合金或铋基合金制得；进一步优选镓铟合金，相比其他液态金属合金，镓铟合金具有电导率更高、熔点更低、更便于喷涂等优点。其中，所述镓铟合金中镓：铟的质量比为3-10:1；优选3-4:1。

所述导电涂层的厚度通常为20μm-600μm，具体可依据电气绝缘设备的实际需求调整喷射参数而定。

本发明所述导电涂层的制备方法如下：

S1、将各液态金属原料熔化、混匀，得到粗制的液态金属合金；

S2、向粗制的液态金属合金中加入碱液除去制备过程中生成的氧化物，分离，得到纯金属态的液态金属合金；

S3、将纯金属态的液态金属合金进行微氧化处理；

S4，将S3得到的液态金属合金喷涂在电气绝缘设备的金属表面形成导电涂层，静置氧化即得。

再按照常规方法在导电涂层表面覆盖绝缘层，所得到的电气绝缘设备的表面电场均匀，从而解决了现有电气绝缘设备因金属表面缺陷导致的电场畸变问题。

在上述导电涂层制备过程中，所述液态金属混匀可采用超声、搅拌等多种方式或相结合的方式。

所述碱液为质量浓度10％-30％的NaOH溶液或KOH溶液。