[发明专利]特高压交流GIL用支柱绝缘子柔性梯度表面处理方法

说明书

本发明提出了特高压交流GIL用支柱绝缘子柔性梯度表面处理方法，通过静电纺丝方法对环氧树脂基件表面电纺具有高介电常数的PVA/BaTiO3材料薄膜，在支柱绝缘子表面形成介电常数二维梯度分布的沉积层，达到调控其表面交流电场的分布，提升绝缘子耐电性能的目的。本发明通过控制电纺位置与纺丝时间，构建具有二维介电常数梯度分布的环氧树脂支柱绝缘子，进而灵活调控交流电压下支柱绝缘子表面的电场分布情况，提高GIL设备中支柱绝缘子的沿面闪络电压，提升支柱绝缘子的耐电性能。

技术领域

本发明属于高电压设备制造领域中改性绝缘聚合材料的制备领域，具体涉及一种具有表面二维介电常数线性梯度分布的支柱绝缘子制作方法，主要应用于特高压交流GIL设备，提高特高压交流GIL设备运行的稳定性和电力系统的安全可靠性。

背景技术

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)装置具有电压等级高、结构紧凑等优点，近年来随着电力系统高电压、大容量输电的发展需求，GIL装备得到了广泛的应用。环氧树脂浇注绝缘子作为GIL装备中的关键绝缘部件，内置于GIL外壳，同时起到机械支撑、电气绝缘和单元隔离等作用，对于维护整个GIL的安全稳定运行具有重要意义。由于支柱绝缘子的沿面闪络电压低于环氧树脂的击穿电压与空气的击穿电压，即使在质量严苛的特高压工程中，环氧树脂绝缘子极易由于绝缘设计不足、工作环境复杂或制造工艺缺陷等引发电场畸变而导致沿面闪络事故的发生，对电力系统的稳定运行构成巨大威胁。绝缘材料与气氛环境的电气参数不匹配而导致在绝缘子、金属电极和气体三结合点的位置上局部电场强度集中，绝缘子的耐电性能降低，是造成绝缘子沿面闪络起始电压较低的主要原因。

本发明将材料学领域的功能梯度材料概念应用于电气绝缘领域，通过构建相对介电常数梯度分布的绝缘结构，对交流电压下的绝缘子表面电场分布进行调控。在绝缘子表面沉积介电常数呈梯度分布的功能材料，从而达到均匀绝缘子表面电场，抑制局部电场畸变，提高绝缘子沿面闪络起始电压的目的。针对绝缘子表面功能梯度建设中存在的问题，参考工业中静电纺丝薄膜制作工艺，发明设计了一种基于静电纺丝方法的绝缘子表面柔性梯度薄膜建设新方法。利用静电纺丝方法将纺丝聚合物基体与目标建设材料共同沉积在支柱绝缘子表面，通过目标建设材料的特殊的电气参数特性，调控在交流电压工作条件下的表面电场分布，提高支柱绝缘子的耐电性能。

发明内容

本发明提出了一种全新的柔性表面功能梯度层的构筑方法，通过静电纺丝方法对环氧树脂基件表面电纺具有高介电常数的PVA/BaTiO3材料薄膜，在支柱绝缘子表面形成介电常数二维梯度分布的沉积层，达到调控其表面交流电场的分布，提升绝缘子耐电性能的目的。

本发明通过控制电纺位置与纺丝时间，构建具有二维介电常数梯度分布的环氧树脂支柱绝缘子，进而灵活调控交流电压下支柱绝缘子表面的电场分布情况，提高GIL设备中支柱绝缘子的沿面闪络电压，提升支柱绝缘子的耐电性能。

本发明方法的具体建设过程如下：

1)制备环氧树脂材料：

(1)将双酚A型环氧树脂基体、聚酰胺固化剂和氧化铝按照100:38的配比混合，然后加入质量为环氧树脂基体质量2.5-3.3倍的氧化铝粉末，用玻璃棒搅拌均匀，得到环氧树脂混合材料

(2)电动搅拌30-40分钟、在-0.1MPa的真空度下真空脱泡一个小时；

(3)将步骤(2)中所得的环氧树脂混合材料浇注至经预热处理(130℃下不低于1小时)后内壁涂有脱模剂的支柱绝缘子模具内，进行抽空处理；

2)采用阶梯固化方法进行处理，固化过程分为两步：

(1)先将模具放入烤箱在130℃下进行一次固化8小时，然后脱模；

(2)脱模后的产品放入烤箱在130℃下进行二次固化8小时，冷却后即可得到环氧树脂支柱绝缘子试样；

3)制备静电纺丝前驱体溶液