[发明专利]一种高性能高梯度避雷器阀片的配方及工艺

说明书

本发明公开了一种高性能高梯度避雷器阀片的配方及工艺，该阀片采用常规的铋系氧化锌组分系统，常规的原材料和熟料工艺，通过优化Bi₂O₃和Sb₂O₃、Cr₂O₃及SiO₂的重量比例，引进烧结后的热处理工艺和低温烧玻璃釉工艺，及控制铝电极的留边大小，达到了低漏流、低压比、高2ms方波通流容量，高温下低功耗和加速老化下低Kct等一系列高性能。本发明采用常规的原材料和熟料工艺，降低高梯度阀片的压比、漏流、高温下功耗和加速老化下的Kct，提高2ms方波通流容量，给小型化的GIS避雷器提供高性能的高梯度阀片，大幅提高GIS避雷器的各项性能，从而提高GIS避雷器的运行可靠性和保护水平。

技术领域

本发明属于电力系统避雷器技术领域，是一种高性能高梯度避雷器阀片的配方及工艺。

背景技术

为了实现避雷器的小型化，三菱公司的Imataki等人于1984年就提出了高梯度氧化锌避雷器阀片的构想。日本的三菱、日立和东芝公司于1997年开发出梯度达400V/mm的高梯度氧化锌避雷器阀片并成功应用于GIS避雷器，大大缩小了GIS避雷器的体积，使GIS避雷器的设计和安装更容易且成本更低。东芝等公司经不断改进，大幅提高了高梯度避雷器阀片的性能，目前的2ms方波通流的能量密度可达300J/cm3，直径100毫米的阀片的10kA压比为1.54左右。国内生产高梯度氧化锌避雷器阀片的公司主要有西电避雷器公司和西安天工。西电避雷器公司从2000年就开始生产高梯度氧化锌避雷器阀片，梯度达320V/mm；西安天工从2012年开始生产高梯度氧化锌避雷器阀片，梯度达360V/mm。近些年国内有很多公司、大学和研究所对高梯度氧化锌避雷器阀片做了大量研究，发表了许多论文，申请了很多高梯度氧化锌避雷器阀片方面的专利，如CN103951415A，CN103021608A，CN102515742A，CN101383208A，CN104671771A。这些专利实现高梯度的技术路线，有的是添加稀土金属氧化物，有的是降低烧成温度，有的是采用高能球磨或纳米原材料，有的是采用化学共沉法制备复合添加剂，因工艺难控制、成本高及综合性能欠佳等不同原因，都较难应用于实际生产；另外这些专利中都没有在高温下功耗的数据。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，采用常规的原材料和熟料工艺，降低高梯度阀片的压比、漏流、高温下功耗和加速老化下的Kct，提高2ms方波通流容量，给小型化的GIS避雷器提供高性能的高梯度阀片，大幅提高GIS避雷器的各项性能，从而提高GIS避雷器的运行可靠性和保护水平。

本发明的高性能高梯度避雷器阀片由圆柱形的氧化锌压敏陶瓷、氧化锌压敏陶瓷侧面的玻璃釉和氧化锌压敏陶瓷上下端面的铝电极三部分构成。

本发明采用常规的铋系氧化锌压敏陶瓷且只用普通梯度氧化锌压敏陶瓷所用的常规添加剂，通过优化Bi₂O₃和Sb₂O₃、Cr₂O₃及SiO₂的重量比例及煅烧料的细化来实现高梯度，主要是降低氧化铋的添加量和提高氧化锑的添加量，而不引入稀土金属氧化物。氧化铋的熔点约850度，在烧成时会熔化形成液相而促进氧化锌晶粒长大，从而降低梯度。氧化锑的熔点虽为620度，在烧成升温过程中也会熔化，但其后跟氧化锌反应生成锑锌尖晶石相；锑锌尖晶石相在烧成过程中不会熔化，会在晶界处对氧化锌晶粒的生长起钉扎作用而阻碍其生长，从而提高梯度。

本发明喷铝时使用硅橡胶套做掩模，控制铝电极的留边在0.5毫米以内，主要以此提高2ms方波通流容量。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种高性能高梯度避雷器阀片，由下列重量百分比的原材料组成：