[发明专利]特高压直流GIL用盆式绝缘子电场优化方法

说明书

本发明公开特高压直流GIL用盆式绝缘子电场优化方法，该方法包括如下步骤:1)环氧树脂盆式绝缘子的制备；2)制备静电喷涂涂料；3)静电喷涂建设过程；4)涂层的固化。本发明为实现表面功能梯度绝缘子提供了创新性的制作工艺，对延长GIL中盆式绝缘子的使用寿命，提高GIL的运行稳定性和电力系统的安全可靠性有着重要意义。

技术领域

本发明属于高压设备绝缘改性的制备，具体涉及一种特高压直流GIL用盆式绝缘子电场优化方法。

背景技术

为了满足大容量、远距离的供电需求，近年来特高压直流输电技术逐渐受到电力行业的青睐。气体绝缘管道输电(GIL)凭借输送容量大、损耗低的优势而广泛应用于输电技术。环氧树脂盆式绝缘子作为绝缘支撑的关键组件，关乎到输电系统的安全稳定运行。在GIL实际运行过程中，环氧树脂盆式绝缘子常会发生沿面闪络故障，导致耐压性能降低，对电力系统的稳定运行构成巨大威胁。环氧树脂盆式绝缘子绝缘性能的降低，与绝缘子表面电场分布不均匀有关。局部承受的电场强度大于整体电场强度，甚至会达到平均电场强度的数倍，局部电场畸变严重，诱使闪络事故的发生，导致系统出现绝缘故障。

为改善盆式绝缘子的电场分布情况，减少闪络事故的发生，本发明借鉴材料学领域的功能梯度材料的理念，提出来构建柔性表面功能层的方法。柔性表面功能层是在绝缘子表面产生介电参数(介电常数/电导率)呈梯度分布的涂层，对绝缘子表面电场进行调控，有效控制电场畸变，最终提高表面的耐压强度。在表面功能梯度层的构建方法中，静电喷涂方法具有操作简便，效率高且涂覆均匀的优点。此工艺方法创新地应用本发明，将环氧树脂/碳化硅混合涂料喷涂在盆式绝缘子表面并进行加热定着成形处理，构建电导率梯度分布的绝缘结构，通过目标建设材料的特殊的电气参数特性，调控直流电场分布，改善绝缘子表面的电场均匀性，提升了直流GIL盆式绝缘子的耐电性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种特高压直流GIL用盆式绝缘子电场优化方法，通过静电喷涂的工艺方法，在盆式绝缘子表面喷涂环氧树脂/碳化硅混合涂料，通过控制静电喷涂位置和涂料中碳化硅的浓度，在绝缘子表面构建柔性功能梯度层，再通过加热定着处理增强涂层的结合性能，以优化直流电场下盆式绝缘子表面的电场分布情况，提高GIL中盆式绝缘子的沿面闪络电压，提升绝缘子的耐电性能。

本发明方法的具体过程如下：

1)环氧树脂盆式绝缘子的制备：

(1)将环氧树脂、固化剂和氧化铝按照100份:35～40份:300～350份的重量比混合得到环氧树脂混合材料，然后采用超声波分散0.5～1h，混合均匀；

(2)在-0.1MPa的真空度下真空脱泡1～2h；

(3)将所得的环氧树脂混合材料浇注至经预热处理(130℃下不低于1h)后内壁涂有脱模剂的盆式绝缘子模具内，在130～140℃下进行一次固化7～8h，然后脱模；再在130～140℃烤箱中二次固化7～8h，冷却后即可得到环氧树脂盆式绝缘子；

2)制备静电喷涂涂料：

(1)于搅拌条件下，在环氧树脂中依次加入微米碳化硅、固化剂得到混合溶液，然后采用超声波分散40～50min，混合均匀；其中固化剂的质量为环氧树脂质量的25～35％，微米碳化硅的质量为混合溶液质量的20％；

(2)将混合溶液放置于真空箱中，真空脱泡处理40～50min，去除混合溶液的气泡，得到静电喷涂涂料；

3)静电喷涂建设过程：

(1)按照绝缘子表面梯度分布，将表面由中心向外分成4个相连的环形，令环形的电导率依次减小；

(2)将绝缘子放置于静电喷涂设备内，喷口与绝缘子表面对齐；

(3)接通喷枪口处电极针的电源，使电极针带电；