專利名稱：合成絕緣子的制作方法
合成絕緣子根據(jù)專利權(quán)利要求I的前序部分，本發(fā)明涉及一種合成絕緣子。這種合成絕緣子包括一個(gè)承重內(nèi)核，該承重內(nèi)核具體而言產(chǎn)生于一個(gè)纖維增強(qiáng)熱固體，比如環(huán)氧樹脂或者乙烯基酯。為了提供所需的絕緣性質(zhì)和不受具體而言是由天氣導(dǎo)致的外部影響，該內(nèi)核被一個(gè)保護(hù)層包圍，該保護(hù)層具體而言是從一個(gè)電絕緣彈性體(如硅橡膠)產(chǎn)生的。當(dāng)隔絕高壓電的時(shí)候，局部放電總是不能避免的。來(lái)源于電場(chǎng)的局部增大的這種放電會(huì)對(duì)對(duì)保護(hù)層的造成損壞，具體而言是在合成絕緣子的情況下，其結(jié)果是使用壽命減少。因此，在合成絕緣子的情況中，避免電場(chǎng)的局部增大的措施顯得很重要。例如，已知用于高壓絕緣子的一個(gè)合適的措施是保護(hù)電極，該保護(hù)電極附裝到電壓攜帶配件并且?guī)椭苊馀浼┒颂幍碾妶?chǎng)增大。在該方面，高壓絕緣子的一個(gè)很大的問(wèn)題是電壓變化沿其長(zhǎng)度的分布極度不均勻。其原因是接地絕緣子的雜散電容。一個(gè)進(jìn)一步的問(wèn)題是接地絕緣子的局部放電，例如這產(chǎn)生于電場(chǎng)在局部干燥地方的增大。 為了避免電場(chǎng)的局部增大，WO 2009/100904A1披露了為一個(gè)合成絕緣子的至少某些區(qū)域提供一個(gè)場(chǎng)控制層，該場(chǎng)控制層包括場(chǎng)影響粒子。例如，這種粒子具有電阻或者電容效應(yīng)或者是半傳導(dǎo)的，并且，由于相應(yīng)的電變量和電壓之間的非線性關(guān)系，這種粒子有助于減少電壓沿絕緣子的突變。具體提到的是氧化鋅微壓敏電阻，該微壓敏電阻在高于一個(gè)閾電壓時(shí)會(huì)顯不出電阻關(guān)減。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種在本文開始處提到的合成絕緣子類型，該合成絕緣子在避免局部放電方面被進(jìn)一步改善。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目標(biāo)通過(guò)在本文開始處提到的合成絕緣子類型來(lái)實(shí)現(xiàn)的，保護(hù)層特別地在某些區(qū)域包括影響該絕緣子的電場(chǎng)的粒子。因此本發(fā)明是基于以下觀點(diǎn)將粒子沿著絕緣子尤其放置在絕緣子上的某些區(qū)域，其方式為使得盡可能避免在使用壽命期間所預(yù)料的在外部環(huán)境下發(fā)生的并且可能導(dǎo)致保護(hù)層被破壞的放電。在該方面，已經(jīng)對(duì)為420千伏電壓設(shè)計(jì)的合成絕緣子進(jìn)行調(diào)查。一共有著十個(gè)裙，所使用的長(zhǎng)桿合成絕緣子有3. 91米長(zhǎng)的爬電距離。有意選擇小數(shù)目的裙是為了在測(cè)試中增加絕緣子的擊穿傾向。在一個(gè)高壓試驗(yàn)室中，絕緣子以45度角與標(biāo)準(zhǔn)IEC 60060-1被暴露在人工降雨中。測(cè)試在交流電壓下進(jìn)行。人工降雨的傳導(dǎo)率為K =+/-100 μ S/cm。所施加的電壓在每個(gè)階段增加。所導(dǎo)致的局部放電可以用肉眼觀察到。在600千伏的電壓下，其結(jié)果是，用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的其保護(hù)層沒(méi)有任何場(chǎng)影響粒子的長(zhǎng)桿合成絕緣子會(huì)被觀察到在裙的底面上經(jīng)歷明顯的朝向絕緣子高壓端的放電。在此發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明從模型概念出發(fā)，該模型概念為將絕緣子暴露到降雨中會(huì)在裙的上側(cè)面并且沿著桿形成一個(gè)導(dǎo)電涂層。結(jié)果，一個(gè)很大的電壓降出現(xiàn)在位于裙的干燥底面上的傳統(tǒng)絕緣子兩端。如果由于所產(chǎn)生的電場(chǎng)的局部增大，超出了周圍大氣的絕緣強(qiáng)度，則局部放電就會(huì)出現(xiàn)在裙的底面上。本發(fā)明因此提供了一個(gè)優(yōu)選的配置，該配置為將場(chǎng)影響粒子提供到上述的絕緣子干燥區(qū)的區(qū)域里，具體而言是裙的底面上。為此目的，這些場(chǎng)影響粒子被分別施加到某些地方、在其上硫化、與保護(hù)層一起施加、濺射到其上、在其上模制成型或者在其中模制成型。為此目的，這些場(chǎng)影響粒子被方便地添加到一個(gè)合適的絕緣材料上，具體而言是保護(hù)層的材料。接下來(lái)，現(xiàn)有保護(hù)層的這種材料在其上被模制成型、貼裝或者硫化。場(chǎng)影響粒子也可以在絕緣子生產(chǎn)期間在某些區(qū)域與保護(hù)層混合。作為替代方案，與場(chǎng)影響粒子混合的材料也可以在絕緣子最后成型期間被超模壓在該保護(hù)層上。保護(hù)層以及與場(chǎng)影響粒子混合的材料優(yōu)選地是硅橡膠、乙烯-丙烯共聚物(EPDM)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或者環(huán)氧樹脂。相應(yīng)地，硅橡膠、EPDM、EVA或者混合有場(chǎng)影響粒子的環(huán)氧樹脂被施加在某些區(qū)域。電阻或者電容粒子或者半導(dǎo)體粒子被優(yōu)選地作為場(chǎng)影響粒子使用。摻雜的氧化鋅(ZnO)微壓敏電阻是特別優(yōu)選的。摻雜的氧化鋅(ZnO)微壓敏電阻展示一個(gè)非線性電流-電壓特性。達(dá)到一個(gè)閾電壓時(shí)，氧化鋅可以被當(dāng)成一個(gè)高阻抗電阻并且有一個(gè)極其平的電流電壓特性。高于閾電壓時(shí)，電阻突然降低；電流-電壓特性突然改變其陡度。如果這種場(chǎng)影響粒子，并且具體而言是微壓敏電阻，也就是說(shuō)壓敏電阻器，施加到絕緣子的某些區(qū)域或者與保護(hù)層一起施加，則由于高于閾電壓所突增的電導(dǎo)率，電壓或者電場(chǎng)的局部增加被減少，這樣一來(lái)不希望得到的能夠引起破壞的局部放電就被阻止了。如果合成絕緣子包括保護(hù)層的很多裙來(lái)延展爬電距離，則在一個(gè)優(yōu)選的配置變體里，場(chǎng)影響粒子由這些裙組成，或者被安排到這些裙上。當(dāng)合成絕緣子被用在一個(gè)垂直位置時(shí)，和電壓巨變有關(guān)的干燥區(qū)位于裙的底面上。如果場(chǎng)影響粒子被添加到裙的保護(hù)層或者安排到裙上時(shí)，那里出現(xiàn)的不受歡迎的放電被避免。在這種配置變體的情況下，發(fā)現(xiàn)不是所有的裙都必須包括場(chǎng)影響粒子。反而，只要部分裙被提供場(chǎng)影響粒子就是有利的。這取決于在合成絕緣子長(zhǎng)度上的電壓的波動(dòng)。如調(diào)查顯示，電壓上最大的變化被期待出現(xiàn)在安排到電壓攜帶端的裙上。在一個(gè)優(yōu)選的配置上，在這個(gè)程度上，提供有場(chǎng)影響粒子的部分裙位于電壓攜帶端。相應(yīng)地，始于合成絕緣子的電壓攜帶端，起初一部分裙被提供有場(chǎng)影響粒子。接下來(lái)的裙被以常規(guī)的方法制造出來(lái)，沒(méi)有場(chǎng)影響粒子。作為替代方案，始于合成絕緣子電壓攜帶末端，起初一部分裙可以被提供有場(chǎng)影響粒子，然后部分裙被按照常規(guī)的方法生產(chǎn)出，并且這個(gè)安排可以在合成絕緣子的長(zhǎng)度上重復(fù)。我們也發(fā)現(xiàn)這種裙不一定必須作為整體都被提供有場(chǎng)影響粒子。反而，為了減少裙底面干燥區(qū)的電壓降，只為裙的底面提供場(chǎng)影響粒子就足夠了。這足夠用來(lái)減少裙的末端與絕緣子的內(nèi)核或者桿之間的電壓巨變。在該方面的一個(gè)第一配置變體中，場(chǎng)影響粒子由一個(gè)單獨(dú)的磁盤組成，具體而言是由保護(hù)層的材料或者另一種絕緣材料制成。在本身已知的通過(guò)封裝、模制成型、粘合到其上、在其上減容、或者在其上硫化的常規(guī)方法制造裙之后，該單獨(dú)的磁盤被硫化或者焊接到預(yù)定的裙的底面上。作為替代方案，單獨(dú)生產(chǎn)的包含場(chǎng)影響粒子的磁盤可以在生產(chǎn)期間被模制成型到裙中。最后，在最終的生產(chǎn)過(guò)程中，同樣有可能的是在保護(hù)層的底面上包封提供有單獨(dú)的磁盤的裙，具體而言通過(guò)封裝或者包覆成型。根據(jù)本發(fā)明的另一種配置，該配置也可以組合使用，優(yōu)選的是這種帶有場(chǎng)影響粒子的保護(hù)層被施加到預(yù)定的裙的底面。為此目的，保護(hù)層的材料與場(chǎng)影響粒子混合。接下來(lái)，將混合后的材料濺射、模制成型或者硫化到裙的底面上。在一個(gè)更優(yōu)選的配置中，合成絕緣子的裙在底面上被提供有側(cè)板，這樣爬電距離進(jìn)一步加長(zhǎng)了。單獨(dú)的磁盤或者混合有場(chǎng)影響粒子的保護(hù)層優(yōu)選地按描述的方式被安排在這些側(cè)板上。因?yàn)閭?cè)板導(dǎo)致的表面積增加，因此裙和單獨(dú)磁盤之間粘合加強(qiáng)，或者實(shí)現(xiàn)了繼而施加的混合有場(chǎng)影響粒子的保護(hù)層。進(jìn)一步，我們發(fā)現(xiàn)尤其是與底面提供了場(chǎng)影響粒子的裙相結(jié)合，如果保護(hù)層至少在沿著內(nèi)核的某些區(qū)域被提供有場(chǎng)影響粒子，則實(shí)現(xiàn)了合成絕緣子在避免局部放電方面的進(jìn)一步的改善。具體而言是內(nèi)核在絕緣子的電壓攜帶端附近的部分被提供有包括場(chǎng)影響粒子的保護(hù)層。在合成絕緣子的一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的配置里，裙和/或內(nèi)核被一個(gè)外部保護(hù)層包圍，該外部保護(hù)層是不受場(chǎng)影響粒子影響的。這種外部保護(hù)層在必要的情況下考慮了外部風(fēng)化效應(yīng)，合成絕緣子在其使用期間通過(guò)選擇一種單獨(dú)的材料而暴露在該外部風(fēng)化效應(yīng)中。 將基于附圖
更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，其中圖I根據(jù)一個(gè)第一配置變體展示了一個(gè)長(zhǎng)桿合成絕緣子，圖2根據(jù)一個(gè)第二配置變體展示了一個(gè)長(zhǎng)桿合成絕緣子，圖3展示了一個(gè)長(zhǎng)桿合成絕緣子的細(xì)節(jié)，裙在底面被提供了一個(gè)含有場(chǎng)影響粒子的磁盤，圖4展示了一個(gè)長(zhǎng)桿合成絕緣子的細(xì)節(jié)，裙在底面被提供了一個(gè)包括場(chǎng)影響粒子的保護(hù)層，并且圖5展示了一個(gè)長(zhǎng)桿合成絕緣子的細(xì)節(jié)，該合成絕緣子的內(nèi)核與圖4中的合成絕緣子相比被額外地提供了一個(gè)包括場(chǎng)影響粒子的保護(hù)層，并且圖6根據(jù)圖5展示了一個(gè)長(zhǎng)桿合成絕緣子，包括混合有場(chǎng)影響粒子的保護(hù)層的裙被包裝在一個(gè)外部保護(hù)層中。圖I所描述的是一個(gè)長(zhǎng)桿合成絕緣子1，它包括一個(gè)由玻璃纖維強(qiáng)化塑料制成的內(nèi)核2，在該玻璃纖維強(qiáng)化塑料上安排了十個(gè)裙4，這些裙沿著長(zhǎng)度分布來(lái)擴(kuò)展爬電距離。連接配件5、6被固定在內(nèi)核2的末端上。連接配件6旨在與一個(gè)高電壓HV進(jìn)行電接觸，并且在這個(gè)程度上，具有絕緣子I的電壓攜帶端。所描述的具有著十個(gè)裙4的長(zhǎng)桿合成絕緣子I被設(shè)計(jì)為絕緣約400千伏的電壓。內(nèi)核2被完全包裝在一個(gè)硅橡膠保護(hù)層8中。裙4被固定在內(nèi)核2的這個(gè)包層上。裙4也產(chǎn)自硅橡膠。為避免電場(chǎng)增大或者電壓巨變引起的局部放電，內(nèi)核2的保護(hù)層8與場(chǎng)影響粒子7在合成絕緣子I的整個(gè)長(zhǎng)度上混合。場(chǎng)影響粒子7是摻雜的氧化鋅微壓敏電阻。進(jìn)一步地，在合成絕緣子I的電壓攜帶端，也就是說(shuō)毗鄰著配件6，總共十個(gè)裙4中的五個(gè)產(chǎn)自混合有場(chǎng)影響粒子7的硅橡膠。在淋雨試驗(yàn)中，與傳統(tǒng)的沒(méi)有場(chǎng)影響粒子的合成絕緣子相比，一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖I的長(zhǎng)桿合成絕緣子I在裙4的底面展示出一個(gè)明顯的減少放電傾向。其原因就是氧化鋅微壓敏電阻在高壓下變得具有電傳導(dǎo)性，這使得電壓中從裙4的濕的上側(cè)面到位于其下的內(nèi)核2部分的改變被明顯減少。圖2展示的是一個(gè)在基本構(gòu)成上與圖I相似的合成絕緣子。它的不同之處在于沿著內(nèi)核2的保護(hù)層8沒(méi)有被提供有場(chǎng)影響粒子7。相反，只有與合成絕緣子I的電壓攜帶端毗鄰的五個(gè)裙4被從混合有場(chǎng)影響粒子的保護(hù)層8生產(chǎn)出來(lái)。在淋雨試驗(yàn)中，與傳統(tǒng)的沒(méi)有場(chǎng)影響粒子7的合成絕緣子相比，該根據(jù)圖2的長(zhǎng)桿合成絕緣子I在裙4的底面也展示出一個(gè)明顯減少的放電傾向。圖3所描述的是一個(gè)與圖I或者圖2對(duì)應(yīng)的一個(gè)長(zhǎng)桿合成絕緣子的部分細(xì)節(jié)。在這種情況下，在電壓攜帶端附近，也就是說(shuō)在配件6附近的兩個(gè)裙4被展示出來(lái)。對(duì)應(yīng)于圖3的長(zhǎng)桿合成絕緣子I由一個(gè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料的內(nèi)核2組成。在內(nèi)核2上，施加一個(gè)硅橡膠保護(hù)層8。裙4被安裝到該保護(hù)層8上。為了影響電場(chǎng)或者減少電壓巨變，包含場(chǎng)影響粒子7的預(yù)制EPM的單獨(dú)磁盤10被 固定在裙4的底面上。對(duì)應(yīng)于一個(gè)第一配置變體，單獨(dú)磁盤10相應(yīng)地被硫化到上部裙4的底面上。對(duì)應(yīng)于一個(gè)第二配置變體，包括場(chǎng)影響粒子的單獨(dú)磁盤10被模制成型為裙4的材料，正如從下部裙4所能看到的。根據(jù)圖4，長(zhǎng)桿合成絕緣子I的另一個(gè)變體的裙4包括在底面上的很多外圍側(cè)板12。一個(gè)包含場(chǎng)影響粒子7的保護(hù)層8’被模制成型到這些側(cè)板12上。根據(jù)圖5，長(zhǎng)桿合成絕緣子I至少在內(nèi)核2的某些區(qū)域有進(jìn)一步的外圍保護(hù)層8’，該保護(hù)層也轉(zhuǎn)而與場(chǎng)影響粒子混合。根據(jù)圖6，帶有場(chǎng)影響粒子的保護(hù)層8，被模制成型到裙4上，其中的場(chǎng)影響粒子被提供在裙4的底面上。此外，具體而言是根據(jù)一個(gè)最終的生產(chǎn)步驟，圖6展示的長(zhǎng)桿合成絕緣子I被包裝在一個(gè)由硅橡膠制成的外圍保護(hù)層13上，該外圍保護(hù)層不包括場(chǎng)影響粒子7。命名I合成絕緣子2 內(nèi)核4 裙5連接配件6連接配件7場(chǎng)影響粒子8保護(hù)層8’帶有場(chǎng)影響粒子的保護(hù)層10 磁盤12 側(cè)板13外圍保護(hù)層HV高壓端
權(quán)利要求
1.一種合成絕緣子(I)，該合成絕緣子包括一個(gè)具體而言是由纖維增強(qiáng)熱固體制成的內(nèi)核(2)以及一個(gè)包圍該內(nèi)核( 2)的具體而言是由絕緣彈性體制成的保護(hù)層(8)，其特征在于該保護(hù)層(8)在某些區(qū)域包含影響該絕緣子(I)的電場(chǎng)的粒子(7)。
2.如權(quán)利要求I所述的合成絕緣子(I)，其特征在于該保護(hù)層(8)有很多裙(4)來(lái)增加爬電距離。
3.如權(quán)利要求2所述的合成絕緣子(I)，其特征在于部分裙(4)的保護(hù)層(8’)包括場(chǎng)影響粒子⑵。
4.如權(quán)利要求3所述的合成絕緣子(I)，其特征在于部分裙(4)放置在電壓攜帶端(HV)。
5.如權(quán)利要求2和3中的任意一項(xiàng)所述的合成絕緣子(I)，其特征在于至少一部分裙(4)的底面上的保護(hù)層(8’)包括場(chǎng)影響粒子(7)。
6.如權(quán)利要求5所述的合成絕緣子(I)，其特征在于一個(gè)含有場(chǎng)影響粒子(7)的磁盤(10)在至少一部分裙(4)的底面上被硫化或者模制成型。
7.如權(quán)利要求5所述的合成絕緣子(I)，其特征在于將帶有場(chǎng)影響粒子(7)的保護(hù)層(8’ )施加到至少一部分裙(4)的底面上。
8.如權(quán)利要求6或7所述的合成絕緣子(I)，其特征在于這些裙(4)的底面上有多個(gè)側(cè)板(12)，其中磁盤(10)或者混合有場(chǎng)影響粒子(7)的保護(hù)層(8’ )施加在這些側(cè)板上。
9.如前述權(quán)利要求之一所述的合成絕緣子(I)，其特征在于保護(hù)層(8)沿著內(nèi)核(2)至少在某些區(qū)域中混合有場(chǎng)影響粒子(7)。
10.如權(quán)利要求2至9之一所述的合成絕緣子(I)，其特征在于裙(4)和/或內(nèi)核(2)被一個(gè)不受場(chǎng)影響粒子(7)影響的外部保護(hù)層(13)包圍。
11.如前述權(quán)利要求之一所述的合成絕緣子(I)，其特征在于保護(hù)層(8)是硅橡膠、乙丙共聚物(EPDM)、醋酸乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或環(huán)氧樹脂，其中將混合有場(chǎng)影響粒子(7)的硅橡膠、EPDM, EVA或環(huán)氧樹脂施加在某些區(qū)域中。
12.如前述權(quán)利要求之一所述的合成絕緣子(I)，其特征在于在絕緣子(I)的干燥區(qū)的區(qū)域內(nèi)將場(chǎng)影響粒子(7)施加、在其上硫化、與在保護(hù)層(8，8’)一起施加到其上，或者在其內(nèi)模制成型，具體而言是在裙(4)的底面上。
13.如前述權(quán)利要求之一所述的合成絕緣子(I)，其特征在于場(chǎng)影響粒子(7)是電阻或者電容粒子，或者半導(dǎo)體粒子，具體而言是摻雜的氧化鋅微壓敏電阻器。
全文摘要
在此披露了一種合成絕緣子(1)，該合成絕緣子包括一個(gè)具體而言是由纖維增強(qiáng)硬質(zhì)體制成的內(nèi)核(2)以及一個(gè)包圍著所述內(nèi)核(2)并且具體而言是由絕緣彈性體制成的保護(hù)層(8)。在某些區(qū)域，特別是在裙(4)的底面?zhèn)壬?，保護(hù)層(8)特別地包括影響該絕緣子(1)的電場(chǎng)的粒子(7)。
文檔編號(hào)H01B17/32GK102906825SQ201180025575
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者V.欣里克森, J.塞弗特 申請(qǐng)人:拉普絕緣體有限責(zé)任公司