[发明专利]基于U型梯度处理的抑制GIS绝缘子表面电荷积聚的方法

说明书

本发明公开一种基于U型梯度处理的抑制GIS绝缘子表面电荷积聚的方法，该方法包括如下步骤：1)制备环氧树脂材料：2)环氧树脂材料采用梯度温度固化法处理；3)对环氧树脂绝缘试样进行梯度设计：(1)将环氧树脂绝缘试样表面从左至右分为五个紧密相连的矩形，并令矩形的相对介电常数依次减小再增大；(2)将环氧树脂绝缘试样放置于磁控溅射设备内，在不同位置溅射不同时间，时间范围分别为0min～60min，即得到二维梯度分布的环氧树脂材料。本发明抑制交流电压下绝缘子表面电荷的积聚，提升绝缘子耐电性能，提高GIS运行稳定性和电力系统的安全性。

技术领域

本发明属于高电压设备制造中改性聚合材料及其制备领域，并涉及一种基于U型梯度处理的抑制GIS绝缘子表面电荷积聚的方法。

背景技术

近年来，随着电力系统高电压、大容量输电的发展需求，气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)及气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)因其传输容量大、占地面积小、可靠性高等优点，得到了广泛的关注与应用。其中，盆式绝缘子既起到机械支撑的作用，又作为电气绝缘体，对整个GIS、GIL的安全稳定运行起着决定性的关键作用。然而，即使在质量严苛的1000kV交流特高压工程中，环氧浇注类绝缘子依旧故障频发。

一般认为，在GIS/GIL运行过程中，盆式绝缘子表面会在高压导杆和接地金属外壳之间极大的场强下积聚大量的电荷，造成盆式绝缘子沿面的局部场强畸变严重，从而增大沿面闪络发生的概率。

将材料学领域的功能梯度材料(FunctionallyGradedMaterial，FGM)概念应用于电气绝缘领域，通过构建相对介电常数非均匀分布的绝缘结构，进而抑制交流下绝缘子表面电荷的积聚。将磁控溅射法应用于环氧树脂基表面改性，通过控制溅射时间构造二维FGM绝缘子，具有操作简便、易于控制等优点，为抑制交流GIS绝缘子表面电荷积聚提供了全新的方法。

发明内容

本发明的目的在于介绍一种基于U型梯度处理的抑制GIS绝缘子表面电荷积聚的方法。通过控制溅射时间构建出具有二维介电常数梯度分布的绝缘子，进而抑制交流电压下绝缘子表面电荷的积聚，提升绝缘子耐电性能，提高GIS运行稳定性和电力系统的安全性。

本发明为解决其技术问题提出的技术方案是：基于U型梯度处理的抑制GIS绝缘子表面电荷积聚的方法，该方法包括如下步骤：

1)制备环氧树脂材料：

(1)将环氧树脂基和固化剂按照3:1的质量比进行混合，得到环氧树脂混合物；

(2)机械搅拌60_～90min，使其混合均匀；

(3)使用抽气泵和真空箱对环氧树脂混合物进行脱气处理40_～60min；

(4)将其倒入涂有脱模剂的模具中；

2)环氧树脂材料采用梯度温度固化法处理,固化过程分为两步:

(1)将模具及基料加热至70℃下固化4小时；

(2)再加热至130℃固化4小时；

(3)完全固化后，冷却、脱模得到环氧树脂绝缘试样；

3)对环氧树脂绝缘试样进行梯度设计：

(1)将环氧树脂绝缘试样表面从左至右分为五个紧密相连的矩形，并令矩形的相对介电常数依次减小再增大；

(2)将环氧树脂绝缘试样放置于磁控溅射设备内，在不同位置溅射不同时间，时间范围分别为0min～60min，即得到二维梯度分布的环氧树脂材料。

所述步骤3)具体是：