[发明专利]采用电导率自适应调控复合材料的设备出线套管

说明书

本发明提出的一种采用电导率自适应调控复合材料的设备出线套管，属于高压输电连接设备技术领域，包括导杆，以及由内至外依次包裹在该导杆外侧的均压层、限流层和玻璃纤维套筒；玻璃纤维套筒上段外侧包裹有硅橡胶伞群护套，限流层内镶嵌有电极延伸层；均压层、电极延伸层均为由无机填料粉体颗粒和高绝缘强度有机材料复合而成的电导率自适应调控复合材料制成；导杆的两端均设有与玻璃纤维套筒形成密闭空间的第一法兰；玻璃纤维套筒的中部设有顶部与硅橡胶伞群护套一端固接、内壁与电极延伸层相接触的第二法兰。本发明解决了主绝缘发生击穿和法兰处发生闪络的问题，同时减小设备出线套管尺寸，改善套管的散热性能和机械性能，简化生产工艺。

技术领域

本发明属于高压输电连接设备技术领域，特别是一种采用非线性电导复合材料的设备出线套管，适用于交流和直流电力系统。

背景技术

设备出线套管用于高电压设备引出线对地绝缘与固定，作为电力系统的重要设备，其可靠性对电力系统的安全可靠运行具有重要影响作用。设备出线套管由高压电极导杆插入地电极中间法兰的中心而构成，是一种典型的电场具有垂直介质表面分量的绝缘结构，其主绝缘容易发生击穿且法兰边缘处容易发生闪络。为此必须改善法兰和导杆附近的电场，提高介质的绝缘强度，设计和选择合适的绝缘结构及材料。设备出线套管具有多种形式，目前以电容式均压的结构为主。电容式套管内绝缘采用电容芯子结构，强迫套管内部电场均化。但电容芯子的制作对工艺水平具有很高的要求，在生产过程中容易出现各种质量问题，对电容式套管的可靠性产生显著影响；较高要求的技术水平也严重制约了生产成本的降低和生产效率的提高。此外，采用电容芯子的高压套管由于尺寸大、内部发热严重，是套管安全可靠运行的重大隐患所在。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种适用于交流和直流电力系统的采用电导率自适应调控复合材料的设备出线套管。

本发明采用如下技术方案：

一种采用电导率自适应调控复合材料的设备出线套管，适用于交直流电力系统，包括一导杆，其特征在于，该设备出线套管还包括由内至外依次包裹在所述导杆外侧的均压层、限流层和玻璃纤维套筒；其中，所述玻璃纤维套筒上段外侧包裹有硅橡胶伞群护套，所述限流层内镶嵌有电极延伸层；所述均压层、电极延伸层均为由无机填料粉体颗粒和高绝缘强度有机材料复合而成的电导率自适应调控复合材料制成；所述导杆的两端均设有与所述玻璃纤维套筒形成密闭空间的第一法兰，所述导杆、均压层、限流层以及电极延伸层均位于所述密闭空间内，所述导杆的两端贯穿所述第一法兰并连接有接线端子；所述玻璃纤维套筒的中部设有第二法兰，该第二法兰顶端与所述硅橡胶伞群护套一端固接，该第二法兰内壁与所述电极延伸层相接触。

所述均压层和电极延伸层的电导率自适应调控复合材料性能参数与空间电场强度大小自适应匹配，且所述均压层的电导率自适应调控复合材料的阀值场强大于所述电极延伸层的电导率自适应调控复合材料的阀值场强。

所述电导率自适应调控复合材料中无机填料粉体颗粒包括ZnO压敏陶瓷粉体、碳纤维粉体、CB粉体、SiC粉体、TiO₂粉体、SrTiO₃粉体、CCTO粉体、SnO₂粉体、ZnO晶须、Al₂O₃粉体的单一粉体或两种及多种粉体的组合；所述电导率自适应调控复合材料中高绝缘强度有机材料包括环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶中的任意一种；通过在100份高绝缘强度有机材料中加入若干份无机填料粉体颗粒制备所述电导率自适应调控复合材料。

所述电导率自适应调控复合材料的阀值场强根据所述设备出线套管的电压等级和几何尺寸选择，范围为100V/mm到8000V/mm。

所述电导率自适应调控复合材料的阀值场强通过无机填料粉体颗粒的颗粒大小调整，所述无机填料粉体颗粒大小取值区间为30nm到300μm。