[发明专利]非线性电导复合材料及其制备方法和应用以及避雷器

说明书

本发明涉及绝缘材料技术领域，尤其是一种非线性电导复合材料及其制备方法和应用以及避雷器，将氧化锌压敏电阻粉放置在马弗炉中烧结,研磨、过筛，得到75‑55微米均匀粒径的氧化锌压敏电阻粉体与液体硅橡胶按照质量比混合，搅拌均匀倒入模具中，在真空干燥箱中连续抽真空；在150℃的温度下硫化20分钟。本发明通过改变绝缘材料本身的特性，通过处理使其成为电导率参数随空间场强大小自适应变化的非线性电导复合材料，用于对避雷器高压端和接地端的硅橡胶外套进行替换，利用非线性电导特性，智能地调控分布极不均匀的电场，不用增加新的附加结构，解决避雷器外部空间电场分布不均匀的问题，缓解避雷器外部绝缘材料的因不均匀的场强带来的劣化问题。

技术领域

本发明涉及绝缘材料技术领域，尤其是一种非线性电导复合材料及其制备方法和应用以及避雷器。

背景技术

绝缘安全一直是高压输变电系统中最为重要的因素，保护高压输变电系统中各个电气设备安全稳定运行，免遭操作过电压和大气过电压的侵害就显得极为重要，而复合无间隙氧化锌避雷器作为一种限制过电压的保护设备便具备这样的功能，并且在当今的输变电系统中具有极为广泛的应用，但是它外部硅橡胶绝缘材料长期承受不均匀电场，高压端和接地端的电场强度过大，导致该部分的硅橡胶材料加速劣化，对避雷器本体的安全性能造成威胁，降低了避雷器的使用寿命。

越高电压等级的避雷器，其外部硅橡胶材料所承受的电场强度就越大，电场强度的分布就越不均匀，端部的电场强度就越大，目前较为常见的均压方法就是在避雷器的高压端加装均压环，具对不均匀电场的一定改善效果。例如某220KV的复合无间隙氧化锌避雷器，在使用了均压环之后，其外部绝缘材料处(不含金具)的不均匀度(最大最小场强数值之比)仍为7左右。但是其均压的效果有限，而且均压环的加装也使避雷器增加了新的物理结构，给避雷器的安全运行带来复杂性，增加新的运行隐患，并不是一种解决本质问题的办法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种非线性电导复合材料及其制备方法和应用以及避雷器，得到一种电导率参数随空间场强大小自适应变化的非线性电导复合材料，缓解避雷器外部绝缘材料的因不均匀的场强带来的劣化问题。

本发明采用的技术方案是：

非线性电导复合材料的制备方法，包括以下过程：

(1)烧结：将氧化锌压敏电阻粉放置在马弗炉中烧结；烧结，温度曲线为，25～500℃保持3h，500℃保持1h，500～800℃保持1.5h，800～1200℃保持5h，1200～25℃保持10h。

所述的氧化锌压敏电阻粉体以ZnO为主体，配以微量的Ni₂O₃、Bi₂O₃、MnCO₃、Cr₂O₃、MnO2、Co₂O₃、Sb₂O₃材料混合。

(2)研磨与过筛：使用玛瑙研磨器对烧结好的氧化锌压敏电阻粉进行研磨处理，然后用200目和280目网筛进行过筛，得到75-55微米均匀粒径的氧化锌压敏电阻粉体；

(3)混料与搅拌：将过筛后的氧化锌压敏电阻粉体与液体硅橡胶按照质量比混合，并且使用大功率磁力搅拌器将其搅拌均匀；其中氧化锌压敏电阻粉体的质量比为原料的50％-70％；

(4)注模与抽真空：将搅拌均匀的混合物倒入模具中，然后放置在真空干燥箱中连续抽真空；

(5)硫化：将真空处理后的模具放置在电热鼓风干燥箱中，在150℃的温度下硫化20分钟，冷却既得非线性电导复合材料。

该非线性电导复合材料的应用，用于制备避雷器高压端和接地端的绝缘外套。