專利名稱：干式高壓電容芯子及其制造方法
技術領域：
本發明涉及電力系統高壓電器設備中使用的電容型主絕緣結構及其制造方法，具體地說，本發明涉及一種用于改善沿面場強并具有對地絕緣作用的電容型主絕緣結構及其生產方法。
近年來研制生產的聚四氟乙烯(PTEF)帶包繞型電容芯子，其制作方法為在剛性導電桿上沿軸向用鋁箔均壓屏和聚四氟乙烯絕緣層交替包繞制成均壓層，聚四氟乙烯帶間及鋁箔與聚四氟乙烯帶間涂抹硅油以填充氣隙。由于聚四氟乙烯摩擦系數非常低(僅為0.15)，加之硅油潤滑作用，在生產及搬運中極易造成絕緣脫滑；由于硅油優異的延展性及熱脹冷縮作用，在運輸時漏油情況時有發生；由于其制作工藝極易造成界面氣隙及吸潮，所以局部放電及介質損耗性能經常超標。
本發明的技術方案是這樣的一種干式高壓電容芯子，包括載流導體1、絕緣層2、電容屏3、接地末屏4、測量引出線5、絕緣外保護層6，其中，所述內絕緣層2由絕緣絲束或絕緣帶浸漬粘結固化材料以一定方式纏繞而成，所述電容屏3由帶狀或絲束狀半導體材料或碳纖維浸漬粘結固化材料均勻纏繞而成，并且所述電容屏及絕緣層交替纏繞粘結在一起，并升溫固化成多層純固體、無界面的同心圓形串聯電容均壓結構。
進一步，根據應用場合，將絕緣外保護層6加工成所需要的形狀。如在絕緣外保護層6的中間位置加工出兩個對稱設置的同心圓錐環，與緊固法蘭和緊固塊(未示出)配合使用。
進一步，在所述載流導體1或絕緣外保護層6上加工出螺紋，連接均壓帽(未示出)。
進一步，所述絕緣絲束或絕緣帶為無堿玻璃纖維粗紗；所述電容屏碳纖維為聚丙烯晴碳纖維；所述粘結固化材料為熱固性環氧樹脂固化體系，具體配方為將雙酚A型環氧樹脂(E51)、甲基四氫苯酐(THPA)、芐基二甲氨(BDMA)和羧基丁腈橡膠(CTBN)以100∶60∶1.5∶10的比例均勻混合。
一種生產干式高壓電容芯子的方法，包括下列步驟(1)制作載流導體1，按預定長度截取非導磁金屬圓棒或圓管，其橫截面積根據電流要求及材料電流密度來定，并將其裝卡于纏繞機上，用紗布打磨去掉表面氧化層，用丙酮清洗干凈待用；(2)配制粘結固化膠液，將粘結固化材料原料在真空混料罐中混合均勻，并抽真空脫凈氣泡后待用；(3)絕緣絲束基體制作，將絕緣絲束或絕緣帶放入烘干箱內，升溫，24小時去除水分，用時取出；(4)電容屏制作，將帶狀或絲束狀半導體材料或碳纖維放入烘干箱內，升溫，24小時去除水分，用時取出；(5)纏繞電容屏，將膠液加入浸膠槽內，帶狀或絲束狀半導體材料或碳纖維經壓紗架壓入浸膠槽，浸膠后經導絲頭按設計電容屏長度均勻纏繞在載流導體上，達到要求長度后將其剪斷；(6)纏繞絕緣層，將絕緣絲束或絕緣帶經壓紗架壓入浸膠槽，浸膠后經導絲頭按測地線方式纏繞，并與軸線呈30°-80°相互交錯搭接均勻布滿在所要求的直徑尺寸上，纏繞層數按絕緣厚度計算；(7)接地末屏及測量引出線的制作，當絕緣層及電容屏交替纏繞至接地末屏設計尺寸時，以帶狀或絲束狀半導體材料或碳纖維包繞接地末屏，將測量引出線預埋在接地末屏中；(8)絕緣外保護層按絕緣層制作方式纏繞到設計尺寸；(9)電容芯子固化，將電容芯子毛坯按一定溫度加熱固化若干小時，直至其固化完全；將干式電容芯子毛坯制作完成后，可以按照所應用的高壓電器設備的外絕緣要求或聯接件要求，通過機加工手段將毛坯加工成所需要的形狀及配合尺寸。
與現有技術相比，本發明的干式高壓電容芯子具有以下優點1、低阻值非金屬材料制成的電容屏改善了電容屏邊緣集膚效應，最大限度提高了起暈電壓及滑閃電壓；2、絕緣層和電容屏的纏繞設計和高溫固化工藝，提高了高壓電容芯子的致密性及機械強度；3、干式高壓電容芯子采用交聯、固化的化學方法制造，不像其他類型的電容芯子采用機械和物理方法制作，最大限度地減少了界面及氣孔間隙的產生，而且無油、無氣、純固體，無需維護保養；4、干式高壓電容芯子可以作為獨立結構件與高壓電器設備配套，由于干式高壓電容芯子為實心固體，可以根據使用及裝配要求，采用機械加工手段加工成需要的形狀及配合尺寸，所以，最大限度地減小了連接件與密封件的數量，使高壓設備結構簡單、外形輕巧、不易損壞、便于運輸和安裝；5、可以實現標準化生產，制作工藝簡單，生產效率高，適合大批量生產。
按照本實施例可以生產如圖4所示的電流互感器原繞組電容式主絕緣芯子，如圖5所示的電容分壓器干式高壓電容芯子，如圖6所示的電纜終端接頭盒電容錐式內絕緣芯子，在這些視圖中，相同或類似結構采用與
圖1相同的標記號。
采用如下方法制作如圖1所示的套管絕緣子干式高壓電容芯子(1)制作載流導體1，按預定長度截取非導磁金屬圓棒或圓管，其橫截面積根據電流要求及材料電流密度來定，并將其裝卡于纏繞機上，用紗布打磨去掉表面氧化層，用丙酮清洗干凈待用；(2)配制粘結固化膠液，以熱固性環氧樹脂固化體系為例，將配方為雙酚A型環氧樹脂(E51)∶甲基四氫苯酐(THPA)∶芐基二甲氨(BDMA)∶羧基丁腈橡膠(CTBN)以100∶60∶1.5∶10比例的幾種原料在真空混料罐中混合均勻，并抽真空脫凈氣泡后待用；(3)絕緣絲束基體制作，取10團2400tex的無堿玻璃纖維無捻粗紗放入烘干箱內，升溫至105℃，24小時去除水分，用時取出；(4)電容屏制作，取12K聚丙烯晴碳纖維4團放入烘干箱內，升溫至105℃，24小時去除水分，用時取出；(5)纏繞電容屏，將膠液加入浸膠槽內，碳纖維經壓紗架壓入浸膠槽，浸膠后經導絲頭按設計電容屏長度均勻纏繞在載流導體上，達到要求長度后將其剪斷；(6)纏繞絕緣層，取10團2400tex的無堿玻璃纖維無捻粗紗經壓紗架壓入浸膠槽，浸膠后經導絲頭按圖2所示測地線方式纏繞，并與軸線呈30°-80°相互交錯搭接均勻布滿在所要求的直徑尺寸上，紗片厚度為0.5mm，纏繞層數按絕緣厚度計算；(7)接地末屏及測量引出線的制作，當絕緣層及電容屏交替纏繞至接地末屏設計尺寸時，以碳纖維包繞接地末屏，將測量引出線預埋在接地末屏中；(8)絕緣外保護層按絕緣層制作方式纏繞到設計尺寸；(9)電容芯子固化，將電容芯子毛坯按90℃加熱固化1小時，升溫至130℃固化2小時，再升至160℃固化4小時后固化完全；(10)將干式電容芯子毛坯制作完成后，按照所應用的高壓電器設備的外絕緣要求或聯接件要求，通過機加工手段將毛坯加工成所需要的形狀及配合尺寸。
權利要求
1.一種干式高壓電容芯子，包括載流導體(1)、絕緣層(2)、電容屏(3)、接地末屏(4)、測量引出線(5)、絕緣外保護層(6)，其特征在于，所述內絕緣層(2)由絕緣絲束或絕緣帶浸漬粘結固化材料以一定方式纏繞而成，所述電容屏(3)由帶狀或絲束狀半導體材料或碳纖維浸漬粘結固化材料均勻纏繞而成，并且所述電容屏及絕緣層交替纏繞粘結在一起，并升溫固化成多層純固體、無界面的同心圓形串聯電容均壓結構。
2.如權利要求1所述的干式高壓電容芯子，其特征在于，所述絕緣絲束或絕緣帶為無堿玻璃纖維粗紗，所述電容屏碳纖維為聚丙烯晴碳纖維。
3.如權利要求1或2所述的干式高壓電容芯子，其特征在于，所述粘結固化材料為熱固性環氧樹脂固化體系，具體配方為雙酚A型環氧樹脂(E51)∶甲基四氫苯酐(THPA)∶芐基二甲氨(BDMA)∶羧基丁腈橡膠(CTBN)為100∶60∶1.5∶10。
4.如前述任一權利要求所述的干式高壓電容芯子，其特征在于，絕緣絲束或絕緣帶按測地線方式纏繞，其與軸線呈30°-80°相互交錯搭接均勻布滿在所要求的直徑尺寸上。
5.如前述任一權利要求所述的干式高壓電容芯子，其特征在于，對所述干式電容芯子的絕緣外保護層進行機械加工，按照所應用的高壓電器設備的外絕緣要求或聯接件要求，加工成所需要的形狀及配合尺寸。
6.一種生產干式高壓電容芯子的方法，包括下列步驟(1)制作載流導體，按預定長度截取非導磁金屬圓棒或圓管，其橫截面積根據電流要求及材料電流密度來定，并將其裝卡于纏繞機上，用紗布打磨去掉表面氧化層，用丙酮清洗干凈待用；(2)配制粘結固化膠液，將粘結固化材料原料在真空混料罐中混合均勻，并抽真空脫凈氣泡后待用；(3)絕緣絲束基體制作，將絕緣絲束或絕緣帶放入烘干箱內，升溫，24小時去除水分，用時取出；(4)電容屏制作，將帶狀或絲束狀半導體材料或碳纖維放入烘干箱內，升溫，24小時去除水分，用時取出；(5)纏繞電容屏，將膠液加入浸膠槽內，帶狀或絲束狀半導體材料或碳纖維經壓紗架壓入浸膠槽，浸膠后經導絲頭按設計電容屏長度均勻纏繞在載流導體上，達到要求長度后將其剪斷；(6)纏繞絕緣層，將絕緣絲束或絕緣帶經壓紗架壓入浸膠槽，浸膠后經導絲頭按測地線方式纏繞，并與軸線呈30°-80°相互交錯搭接均勻布滿在所要求的直徑尺寸上，纏繞層數按絕緣厚度計算；(7)接地末屏及測量引出線的制作，當絕緣層及電容屏交替纏繞至接地末屏設計尺寸時，以帶狀或絲束狀半導體材料或碳纖維包繞接地末屏，將測量引出線預埋在接地末屏中；(8)絕緣外保護層按絕緣層制作方式纏繞到設計尺寸；(9)電容芯子固化，將電容芯子毛坯按一定溫度加熱固化若干小時，直至其固化完全；
7.如權利要求6所述的生產干式高壓電容芯子的方法，其特征在于，步驟(2)中的粘結固化膠液配方為雙酚A型環氧樹脂(E51)∶甲基四氫苯酐(THPA)∶芐基二甲氨(BDMA)∶羧基丁腈橡膠(CTBN)為100∶60∶1.5∶10。
8.如權利要求6或7所述的生產干式高壓電容芯子的方法，其特征在于，步驟(9)中的電容芯子毛坯按90℃加熱固化1小時，升溫至130℃固化2小時，再升至160℃固化4小時后固化完全。
9.如權利要求6、7或8所述的生產干式高壓電容芯子的方法，其特征在于，將干式電容芯子毛坯制作完成后，按照所應用的高壓電器設備的外絕緣要求或聯接件要求，通過機加工手段將毛坯加工成所需要的形狀及配合尺寸。
全文摘要
本發明涉及一種電力系統高壓電器設備中使用的干式高壓電容芯子及其制造方法，該電容芯子，包括載流導體、絕緣層、電容屏、接地末屏、測量引出線、絕緣外保護層，其中所述內絕緣層2由絕緣絲束或絕緣帶浸漬粘結固化材料以一定方式纏繞而成，所述電容屏3由帶狀或絲束狀半導體材料或碳纖維浸漬粘結固化材料均勻纏繞而成，并且所述電容屏及絕緣層交替纏繞粘結在一起，并升溫固化成多層純固體、無界面的同心圓形串聯電容均壓結構。本發明的干式高壓電容芯子無油、無氣純固體，質量可靠無需保養，制作工藝簡單、生產效率高，適合大批量生產。
文檔編號H05K7/00GK1419250SQ0310014
公開日2003年5月21日 申請日期2003年1月7日 優先權日2003年1月7日
發明者孫聞峰 申請人:孫聞峰