[发明专利]一种断路器用线性电阻材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子生产技术领域，具体涉及一种断路器用线性电阻材料及其制备方法。

背景技术

在电力系统中，存在着种类繁多，特性各异的操作过电压，断路器操作是大部分操作过电压的起因，特别是长距离的超高电压输电线的空载线路合闸，过电压更严重、为了限制空线过电压，在长距离的超高压输电线路中，将断路器装设并联电阻，即合闸电阻，作用是断路器在断开时在主触头合上前先退出，在合闸时合闸电阻先投入，当主触头合上时被短接退出,这样做可以防止操作过电压。

线性电阻，简单来说，线性电阻是不会随输入的电压电流值得改变而改变，即电阻值不变，否则称为非线性电阻，即会变化的电阻。石墨陶瓷线性电阻是发展超高压输变电设备的关键电气保护部件之一，用以限制高压断路器在操作过程中产生的过电压，目前国内使用的石墨陶瓷线性电阻主要源自进口。石墨陶瓷线性电阻生产过程中存在电阻率分散性大，产品的热稳定性和机械强度较差等问题，导致技术难度大，成品合格率很低，生产成本高，难以满足电力行业发展的需求。中国专利申请号为CN 200910234651.6“复合陶瓷电阻及其制作方法”的专利公开了一种复合陶瓷电阻配方，但其配方中含有的铝矾土的化学成分会因产地或纯度要求不同而变化，从而造成配方不易控制，给石墨陶瓷线性电阻的制造带来困难，难于大范围推广。

目前市场上应用的粘土炭黑电阻片在低温条件下电阻率温度稳定性很好，但是在350℃以上温漂开始变大，450℃以上变化更大，温漂达到2000ppm/℃。氧化性线性电阻片在低温下温漂也很低，但是在温度在500℃以上时阻值迅速跌落，温漂可达到600ppm，负温漂会造成线路不能及时闭合，形成设备事故。同时氧化锌电阻片属于陶瓷，硬度高、脆性大，震动过程中容易开裂。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高压断路器用线性电阻材料，该高压断路器用线性电阻材料物理化学性能稳定、耐高温、耐高压、耐大电流冲击、力学强度高、比热容大，且材料成本较低、原料易得、制备方法简单，具有较强的实用价值和广泛的应用前景。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了一种高压断路器用线性电阻材料，包括以下重量份的原料：

石墨粉100-140份、二氧化硅5-15份、氧化铝10-60份、氧化钛1-5份、三氧化二铋10-20份、氧化硼5-20份、氧化钙5-10份、滑石粉1-3份、耐高温粘结剂20-40份。

优选地，所述高压断路器用线性电阻材料包括以下重量份的原料：

石墨粉120份、二氧化硅10份、氧化铝35份、氧化钛3份、三氧化二铋15份、氧化硼12份、氧化钙12份、滑石粉2份、耐高温粘结剂30份。

优选地，所述石墨粉为粒径规格过200目以上石墨粉。

优选地，所述耐高温粘结剂为煤沥青、磷酸二氢铝、聚乙烯醇中的一种或几种。

本发明还提供了一种高压断路器用线性电阻材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将二氧化硅、氧化铝、氧化钛、三氧化二铋、氧化硼放入研磨机中充分研磨后过80目筛，过筛后的混合物放入钵中并移入电阻炉内在900-960℃保温30-60分钟，后，取出并依次进行水淬、球磨，过400 目筛得到混合物A；

步骤二，将步骤一制得的混合物A、石墨粉、氧化钙、滑石粉、耐高温粘结剂份混合放入搅拌机中，加入重量为其25%-35%的去离子水，充分搅拌，搅拌转速500-600r/min，搅拌时间1-3小时得到混合物B；

步骤三，将步骤二制得混合物B送入喷雾造粒设备制成颗粒，颗粒的粒径控制在100- 150微米范围内，再将颗粒送入烘干机在50-60℃下烘干1-3小时，得到高压断路器用线性电阻材料。

优选地，所述步骤一中保温温度为930℃、保温时间为45分钟。

优选地，所述步骤二中去离子水的重量为混合物重量的30%，搅拌速度为550r/min、搅拌时间为2小时。

优选地，所述步骤三中粒径控制在110-120微米之间，烘干温度55℃、烘干时间为2小时。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明的高压断路器用线性电阻材料以石墨作为导电材料，物理化学性能稳定，由此形成的石墨陶瓷线性电阻具有体电阻固有的无电感性能，同时电阻使用温度高，可以耐受更大的冲击电流、又有较高热容、能吸收更多的能量、并能在高压下工作。