專利名稱：浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，是高壓電器中的一個主要部件，主要用作將高壓電穿過接地體部位的絕緣芯體，如穿墻套管、變壓器套管、開關套管等的絕緣芯體，互感器一次繞組的絕緣芯體，電纜終端頭及電纜中間頭等的絕緣芯體。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的高壓電器絕緣芯體有以下幾種(1)油紙絕緣芯體。例如傳統(tǒng)穿墻套管，變壓器套管，電流互感器等大都采用油紙絕緣芯體，將中間夾有金屬極板的紙包繞在載流體上，構(gòu)成的絕緣芯體被裝入充滿絕緣油的瓷套管中；(2)充SF6氣體絕緣芯體；(3)橡膠絕緣芯體；(4)聚四氟乙稀薄膜絕緣芯體。例如，近年來出現(xiàn)的有機絕緣干式穿墻套管、干式電流互感器、干式電纜終端頭中的絕緣芯體都是用聚四氟乙稀薄膜間隔鋁箔包饒在載流體上、金屬骨架上或電纜絕緣表面上構(gòu)成的。油紙絕緣芯體和充氣體介質(zhì)的絕緣芯體組成的產(chǎn)品存在滲漏問題，不僅污染環(huán)境、增加了很多維護工作量，還對電力系統(tǒng)安全構(gòu)成隱患。電纜終端頭的應力錐可視為橡膠絕緣芯體，雖有改善電場的作用，但電場分布還不夠均勻，多少年來常有因應力錐擊穿引起電纜頭爆炸的事故。聚四氟乙稀薄膜絕緣芯體有了很大的進步，安全性能好，維護工作量小，但材料價格高，不利于大力推廣。
目前，市場上出現(xiàn)一種純干式穿墻套管，采用由浸涂環(huán)氧樹脂的玻璃纖維與半導電帶相間繞制構(gòu)成的電容芯式絕緣體，因半導電帶的浸潤性較差，與環(huán)氧玻璃絲的結(jié)合不夠緊密，容易在相鄰環(huán)氧玻璃纖維層之間出現(xiàn)離層縫隙；再者，用半導電帶做電容屏，在濕法纏繞過程中，時有炭粉掉入或者混入液態(tài)環(huán)氧樹脂中，導致環(huán)氧玻璃纖維層絕緣水平下降，影響設備的電氣性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種改良的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其主絕緣中的電容極板層與浸環(huán)氧樹脂纖維層能夠緊密結(jié)合不離層，還能耐高低溫，保證絕緣層純凈，從而提高產(chǎn)品的電氣性能、機械強度和使用壽命。
按照本發(fā)明提供的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，包括設置于絕緣芯體中心的導電體，由交替包覆在導電體外周表面的浸環(huán)氧樹脂纖維層和電容極板構(gòu)成帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體，包覆在浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體外周表面的傘形外護套，所述電容極板由金屬絲網(wǎng)或炭素纖維無紡布構(gòu)成。
所述的浸環(huán)氧樹脂纖維層是多股玻璃纖維或其他有機絕緣纖維浸環(huán)氧樹脂后，環(huán)向式纏繞成具有一定厚度的絕緣層。
所述導電體可以由金屬導電桿或絕緣纜線，套于其外的高阻金屬管或橡膠管，以及緊密附著在所述高阻金屬管或橡膠管外周表面的半導電過渡層構(gòu)成。
所述導電體也可以由金屬導電桿或金屬管以及緊密附著在所述金屬導電桿或金屬管外周表面的半導電過渡層構(gòu)成。
所述的半導電過渡層可以是半導電熱縮管，也可以是半導電自粘膠帶。
所述穿過金屬管或橡膠管的金屬導電桿或絕緣纜線，其一端與套于其外的金屬管電連接或與橡膠管外周表面上的半導電過渡層電連接，另一端絕緣，導電體的形狀呈直線形或U形。
作為優(yōu)選方案，電容極板的邊緣最好設置應力環(huán)或應力邊。所述應力環(huán)和應力邊為導電或半導電材料制成的環(huán)狀或帶狀部件，所述應力環(huán)或者應力邊壓住電容極板邊緣。
作為優(yōu)選方案，最好在帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體的外周表面電場強度不均勻的部位設置非線性電阻涂層。
作為優(yōu)選方案，最好在電場強度高并相鄰的電容極板間設置較短的端屏。
所述帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體呈直線對稱形，或者直線不對稱形，或者U字形。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1，本發(fā)明由于在帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體中，采用金屬絲網(wǎng)或炭素纖維無紡布這樣兩種導電體作電容極板，金屬絲網(wǎng)或炭素纖維無紡布與浸環(huán)氧樹脂纖維層有良好的粘接強度，相鄰環(huán)氧樹脂玻璃纖維層之間不易出現(xiàn)離層縫隙；金屬絲網(wǎng)或炭素纖維無紡布具有耐高、低溫的性能，長期運行時，性能穩(wěn)定；用金屬絲網(wǎng)或炭素纖維無紡布做電容屏，在濕法纏繞過程中，能夠避免炭粉掉入或者混入液態(tài)環(huán)氧樹脂的情況發(fā)生，環(huán)氧樹脂纖維層絕緣水平不會下降，保證設備具有良好的電氣性能，提高了產(chǎn)品的成品率及使用壽命。
2，本發(fā)明所稱的導電體1，系指設置于上述絕緣芯體中心的導電組件，而不是一般意義的導體，更具體地說，該導電體可以由金屬導電桿或絕緣纜線15，套于其外的高阻金屬管或橡膠管16，以及緊密附著在所述高阻金屬管或橡膠管16外周表面的半導電過渡層6構(gòu)成。這種組合有廣泛的產(chǎn)品適用性、互換性，只要更換導電桿即可滿足套管不同的通過電流要求；這種組合只要穿入不同根數(shù)的絕緣纜線并改變接線方式，即可滿足電流互感器不同的電流比要求；這種組合只要壓入剝至絕緣層的電力電纜即可用作電纜終端頭。
3，本發(fā)明所述的浸環(huán)氧樹脂的纖維層7可以是多股玻璃纖維或其他有機絕緣纖維，浸環(huán)氧樹脂后，環(huán)向式纏繞成具有一定厚度的絕緣層，這種環(huán)向式纏繞方式比螺旋式纏繞可使纖維排列更緊密，絕緣層厚度更均勻，電容量更準確，成品率更高。
4，作為本發(fā)明一種優(yōu)選方案，最好在電容極板8的邊緣設置應力環(huán)9或應力邊10，能有效的改善電場，均勻場強，降低局部放電量。
5，作為本發(fā)明另一種優(yōu)選方案，最好在帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體2的外周表面電場強度高的部位設置有非線性電阻涂層13。該非線性電阻涂層13可以采用非線性電阻漆。用以強制改善軸向電場，使電壓均勻分布，提高絕緣水平。
圖1為按照本發(fā)明，用于電流互感器一次繞組的U形浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體示意圖；圖2為按照本發(fā)明，用于穿墻套管的直線對稱形浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體示意圖；圖3為按照本發(fā)明，用于電纜終端頭的直線不對稱形浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體示意圖。
圖4為按照本發(fā)明，用于變壓器的直線不對稱形浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體示意圖；具體實施方式
參見圖1至4，其中給出按照本發(fā)明的幾種浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，包括設置于絕緣芯體中心的導電體1，由交替包覆在導電體1外周表面的浸環(huán)氧樹脂纖維層7和電容極板8構(gòu)成帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體2，包覆在浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體2外周表面的傘形外護套3，本發(fā)明不同于現(xiàn)有技術(shù)的顯著特征是所述電容極板8由金屬絲網(wǎng)或炭素纖維無紡布構(gòu)成。
所述的浸環(huán)氧樹脂的纖維層7可以是多股玻璃纖維或其他有機絕緣纖維，浸環(huán)氧樹脂后，環(huán)向式纏繞成具有一定厚度的絕緣層。
本發(fā)明所稱的導電體1，系指設置于上述絕緣芯體中心的導電組件，而不是一般意義的導體，更具體地說，該導電體可以由金屬導電桿或絕緣纜線15，套于其外的高阻金屬管或橡膠管16，以及緊密附著在所述高阻金屬管或橡膠管16外周表面的半導電過渡層6構(gòu)成。上述絕緣纜線可以用剝至絕緣層的電力電纜改制而成。需要說明的是，高阻金屬管既適于與金屬導電桿配合，也適于與絕緣纜線配合使用；而橡膠管，則宜于與絕緣纜線配合使用，用作電纜終端頭等。
作為一種替換方案，所述的導電體1也可以由金屬導電桿或金屬管以及緊密附著在所述金屬導電桿或金屬管外周表面的半導電過渡層6構(gòu)成。
上述半導電過渡層6可以是半導電熱縮管或半導電自粘膠帶。
作為一種優(yōu)選方案，最好在電容極板8的邊緣設置應力環(huán)9或應力邊10，所述應力環(huán)9和應力邊10是用導電或半導電材料制成的環(huán)狀或帶狀部件，并壓住電容極板邊緣。
作為另一種優(yōu)選方案，最好在帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體2的外周表面電場強度高的部位設置有非線性電阻涂層13。該非線性電阻涂層13可以采用非線性電阻漆。
作為再一種優(yōu)選方案，最好在電場強度高并相鄰的電容極板間設置較短的端屏。
上述穿入金屬管或橡膠管的金屬導電桿或絕緣纜線，其一端可以借助一個導電環(huán)與金屬管電連接，或者利用公知的方法與橡膠管外周表面上的半導電過渡層電連接，另一端可以借助一個如圖所示的用絕緣材料制造的間隔套，以絕緣方式支撐在金屬管中。導電體1的形狀，當用作穿墻套管、變壓器套管、開關套管或電纜終端頭的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體時呈直線形，而用作電流互感器一次繞組的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體時呈U形。
上述傘形外護套3由硅橡膠材料制成，可以整體成型或者多個單傘粘接而成。
可以采用一恒力彈簧11將測量引線12緊固在最外層電容極板上，測量引線的另一端接在由有機絕緣材料或瓷制成的測量端子5上。還可以設置穿墻套管、變壓器套管、開關套管、電流互感器中常用零部件，如設備線夾4和均壓罩14等，由于這些零部件是本領域的普通技術(shù)人員熟知的，且與本發(fā)明無關，本說明書不再贅述。
上述帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體(2)當用作高壓穿墻套管、開關套管時呈直線對稱形，當用作變壓器套管、電纜終端時呈直線不對稱形，當用作電流互感器一次繞組時呈U字形。
實例一茲以110kV、1000A穿墻套管的高壓絕緣芯體為例，說明本發(fā)明的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體的制作步驟a、選擇直徑為Φ30導電桿裝入外徑Φ49、內(nèi)徑Φ42的高阻金屬管內(nèi)，一端用金屬導電環(huán)固定，另一端用絕緣材料制造的間隔套固定；b、在金屬管外熱縮半導電熱縮管或纏繞半導電自粘膠帶；
c、上述工件裝在自動專用機床上；d、在凈化間或真空狀態(tài)下自動包繞約3mm厚浸環(huán)氧樹脂的玻璃纖維層；e、在凈化間包繞約0.15mm厚的電容極板，金屬絲網(wǎng)可選帶狀纏繞，炭素纖維無紡布可用整張敷設裹緊，邊緣處加裝應力邊或應力環(huán)；f、反復d至e步驟15次，末層屏厚2mm；g、置入烘箱內(nèi)按設計的溫度曲線干燥固化。
h、在末屏中部車削長100mm的外圓，露出末屏金屬絲網(wǎng)；i、用恒力彈簧卡緊銅編織測量引線與末屏金屬絲網(wǎng)緊密連接，銅編織測量引線的另一端連接測量端子，并固定在高壓絕緣芯體中部表面上；j、選擇場強高的部位沿軸向設置非線性電阻漆。
k、將硅橡膠傘裙粘接在聯(lián)接筒未遮蓋的高壓絕緣芯體表面上。
實例二再以110kV、600A電纜終端頭的高壓絕緣芯體為例，說明本發(fā)明的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體的制作步驟a、用胎具固定橡膠管；b、在橡膠管表面包繞半導電自粘膠帶。
以下與實例一步驟c-h相同。
i、恒力彈簧卡緊銅編織線與末屏金屬絲網(wǎng)緊密連接，銅編織線的另一端與電纜接地保護箱連接。
j、選擇場強高的部位沿軸向設置非線性電阻漆。
k、將硅橡膠傘裙粘接在聯(lián)接筒未遮蓋的高壓絕緣芯體表面上。
l、抽出橡膠管內(nèi)的胎具，安裝時將剝至絕緣層的電力電纜壓入橡膠管內(nèi)，并將電纜導芯與半導電過渡層做電連接。
實例三再以110kV、600A電流互感器的高壓絕緣芯體為例，說明本發(fā)明的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體的制作步驟a、用胎具將穿導電桿或絕緣纜線的Φ50的不銹鋼管彎成U形，導電桿或絕緣纜線的一端與不銹鋼管電連接，另一端絕緣；b、金屬管外縮2mm厚的半導電熱縮管；c、將上述工件裝在專用機床上，此機床的包繞頭能環(huán)繞工件轉(zhuǎn)動并能在三維空間任意調(diào)控。
d、下列步驟與實例一相同。
上述實施例，僅為說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制。有關領域的普通技術(shù)人員，在此基礎上，還可以作出多種變化或變型，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。本發(fā)明的保護范圍，應以權(quán)利要求的內(nèi)容為準。
權(quán)利要求1.一種浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，包括設置于絕緣芯體中心的導電體(1)，由交替包覆在導電體(1)外周表面的浸環(huán)氧樹脂纖維層(7)和電容極板(8)構(gòu)成帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體(2)，包覆在浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體(2)外周表面的傘形外護套(3)，其特征在于所述電容極板(8)由金屬絲網(wǎng)或炭素纖維無紡布構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于所述導電體(1)由金屬導電桿或絕緣纜線(15)，套于其外的高阻金屬管或橡膠管(16)，以及緊密附著在所述高阻金屬管或橡膠管(16)外周表面的半導電過渡層(6)構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于所述導電體(1)由金屬導電桿或金屬管以及緊密附著在所述金屬導電桿或金屬管外周表面的半導電過渡層(6)構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求1所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于電容極板(8)的邊緣設置應力環(huán)(9)或應力邊(10)。
5.按照權(quán)利要求1所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于在帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體(2)的外周表面電場強度高的部位設置有非線性電阻涂層(13)。
6.按照權(quán)利要求2所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于穿入金屬管或橡膠管的金屬導電桿或絕緣纜線，其一端與金屬管電連接或與橡膠管外周表面上的半導電過渡層電連接，另一端用間隔套(18)絕緣，導電體(1)的形狀呈直線形或U形。
7.按照權(quán)利要求2或3所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于所述的半導電過渡層(6)是半導電熱縮管或半導電自粘膠帶。
8.按照權(quán)利要求1所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于在電場強度高并相鄰的電容極板間設置較短的端屏(17)。
9.按照權(quán)利要求1所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于所述的浸環(huán)氧樹脂的纖維層(7)是多股玻璃纖維或其他有機絕緣纖維浸環(huán)氧樹脂后，環(huán)向式纏繞成具有一定厚度的絕緣層。
10.按照權(quán)利要求4所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于所述應力環(huán)(9)和應力邊(10)是由導電或半導電材料制成的環(huán)狀或帶狀部件，并壓住電容極板邊緣。
11.按照權(quán)利要求1所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于所述傘形外護套(3)由硅橡膠材料制成，可以整體成型或者多個單傘粘接而成。
12.按照權(quán)利要求1所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于一恒力彈簧(11)將測量引線(12)緊固在最外層電容極板上，測量引線的另一端接在由有機絕緣材料或瓷制成的測量端子(5)上。
13.按照權(quán)利要求1所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于還設有設備線夾(4)和均壓罩(14)。
14.按照權(quán)利要求7所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體(2)呈直線對稱形，或者直線不對稱形，或者U字形。
15.按照權(quán)利要求1至6、8至16中任一項所述的浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，其特征在于帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體(2)呈直線對稱形，或者直線不對稱形，或者U字形。
專利摘要一種浸環(huán)氧樹脂纖維高壓絕緣芯體，包括設置于絕緣芯體中心的導電體，由交替包覆在導電體外周表面的浸環(huán)氧樹脂纖維層和電容極板構(gòu)成帶電容極板的浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體，包覆在浸環(huán)氧樹脂纖維絕緣體外周表面的有傘形外護套，電容極板由金屬絲網(wǎng)或炭素纖維無紡布構(gòu)成，與浸環(huán)氧樹脂纖維層有良好的粘接強度，相鄰環(huán)氧樹脂纖維層之間不易出現(xiàn)離層縫隙；金屬絲網(wǎng)或炭素纖維無紡布具有耐高、低溫的性能，長期運行時性能穩(wěn)定；用金屬絲網(wǎng)或炭素纖維無紡布做電容屏，在濕法纏繞過程中，能夠避免炭粉掉入或者混入液態(tài)環(huán)氧樹脂，確保環(huán)氧樹脂纖維層絕緣水平不會下降。
文檔編號H01B17/56GK2575813SQ0225648
公開日2003年9月24日 申請日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月8日
發(fā)明者黃維樞 申請人:黃維樞