專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光纖電力/電工絕緣材料及其絕緣子和制備方法
ー種光纖電カ/電エ絕緣材料及其絕緣子和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于絕緣材料制備領(lǐng)域，特別涉及用于電壓高于1000V的高壓領(lǐng)域的絕緣材料。本發(fā)明所制備的光纖電力/電エ絕緣材料可以適用于所有交、直流電カ領(lǐng)域、高壓通信領(lǐng)域，城市軌道交通、鉄道電氣化等領(lǐng)域高壓電位各種信號(hào)(溫度、機(jī)械應(yīng)力、控制信號(hào)、取能等等)的傳輸或傳感；如智能電網(wǎng)一次回路高電位監(jiān)測(cè)和控制信號(hào)傳輸、高壓輸電線路、串補(bǔ)平臺(tái)各種信號(hào)、電流互感器、電壓互感器、高壓開(kāi)關(guān)、變壓器內(nèi)外部高壓處、SVC、鐵路電カ牽引接觸網(wǎng)和機(jī)車(chē)、高頻高壓通信等等高壓設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的高壓技術(shù)領(lǐng)域。
背景技木在高壓領(lǐng)域，對(duì)于戶(hù)內(nèi)應(yīng)用，高電位對(duì)低(地)電位間的信號(hào)傳輸，臨時(shí)性的和持續(xù)時(shí)間較短的エ況，一般直接使用光纜；對(duì)于可靠性要求高的、電壓高的、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的エ況，與戶(hù)外運(yùn)行要求相同，一般采用ー個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)裝置來(lái)解決，以防止絕緣擊穿。通常，將光 纖置于空心絕緣子內(nèi)或棒形復(fù)合絕緣子開(kāi)的槽內(nèi)，再填充液體、氣體絕緣材料，進(jìn)行必要的界面處理，有必要的復(fù)雜強(qiáng)度結(jié)構(gòu)、均壓結(jié)構(gòu)等，最后進(jìn)行一套多項(xiàng)目的逐個(gè)成套試驗(yàn)驗(yàn)證和檢查。裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、直徑粗、體積大、絕緣可靠性不理想、成本高、用途受限，其制造按照設(shè)備來(lái)要求，使用不方便。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供ー種光纖電カ/電エ絕緣材料及其絕緣子和制備方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案ー種光纖電カ/電エ絕緣材料，由光纖、玻璃纖維和高分子材料一次成型制備而成；所述光纖和玻璃纖維被固化的高分子材料所包裏。優(yōu)選的，光纖的纖維數(shù)比例小于或等于光纖和玻璃纖維的纖維數(shù)之和的5% );玻璃纖維的纖維數(shù)比例大于光纖和玻璃纖維的纖維數(shù)之和的95%。優(yōu)選的，所述光纖為多模光纖、單模光纖中ー種或兩種，所述光纖外設(shè)有包層或未設(shè)有包層。優(yōu)選的，所述玻璃纖維為無(wú)堿玻璃纖維；所述高分子材料為電エ高分子材料；所述電エ高分子材料為環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、可塑性樹(shù)脂、飽和或不飽和樹(shù)脂。優(yōu)選的，所述光纖和玻璃纖維的直徑均小于lOOum。優(yōu)選的，光纖和玻璃纖維在固化的高分子材料中相互平行。優(yōu)選的，所述高分子材料外層設(shè)有硅橡膠類(lèi)橡膠、以硅橡膠為主要成分的改性材料、こ丙橡膠類(lèi)橡膠、氟材料或熱塑性樹(shù)脂材料?！N絕緣子，在光纖電力/電エ絕緣材料的兩端安裝有金屬附件和信號(hào)傳輸?shù)亩俗踊蚪宇^；所述金屬附件為均壓環(huán)、屏蔽環(huán)或應(yīng)カ控制環(huán)。ー種光纖電カ/電エ絕緣材料的制備方法，包括以下步驟將光纖和玻璃纖維共同浸潰于液體高分子材料中，再通過(guò)引拔或纏繞形成棒材、管材或異型材；過(guò)程中采用真空處理防止空氣進(jìn)入，進(jìn)行加熱或冷卻處理使高分子材料固化。ー種光纖電カ/電エ絕緣材料的制備方法，將光纖和玻璃纖維共同引拔或纏繞預(yù)制機(jī)械應(yīng)力，然后通過(guò)模具浸潰于液體高分子材料中，過(guò)程中采用真空處理防止空氣進(jìn)入，進(jìn)行加熱或冷卻處理使高分子材料固化，形成棒材、管材或異型材。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、材料性能整體上，具有光纖電纜的信號(hào)傳輸特性，純玻璃纖維和樹(shù)脂增強(qiáng)材料的機(jī)械特性和電氣特性。2、物理性能柔性、或彈性、或剛性的固體線材。

3、機(jī)械性能均具有較高的拉伸強(qiáng)度。斷面形狀可以是實(shí)心圓、圓環(huán)、槽型、“エ”字形等異形。直徑較大時(shí)，具有棒形支柱復(fù)合絕緣子或空心支柱復(fù)合絕緣子的機(jī)械性能。4、電氣性能具有復(fù)合絕緣子(IEC62217或GB/T22079)要求的材料電氣性能。5、傳輸特性和光學(xué)特性本發(fā)明所制備的光纖電カ/電エ絕緣材料與所使用光纖的光學(xué)特性相比，性能相同或稍差，其衰減、色散指標(biāo)略高。但因其使用場(chǎng)合的傳輸距離較短(一般小于100米)，因此，其傳輸性能和光纜相同。6、產(chǎn)品性能用本光纖電カ/電エ絕緣材料能夠滿(mǎn)足相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的綜合性能要求或使用エ況性能要求時(shí)，與現(xiàn)有相同(相近)功能要求的產(chǎn)品相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)a.產(chǎn)品的信號(hào)傳輸性能更可靠；b.產(chǎn)品的電氣性能更優(yōu)越，減少了界面、同時(shí)直徑較小，使得絕緣性能更可靠；c.在使用時(shí)，產(chǎn)品的彎曲變形對(duì)絕緣的影響可忽略，從而拓寬了產(chǎn)品的使用場(chǎng)合；d.綜合性能可靠、壽命更長(zhǎng)。本發(fā)明光纖電カ/電エ絕緣材料與同等性能的光纜相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需要填充液體、氣體等絕緣材料或進(jìn)行必要的界面處理、直徑細(xì)、體積小、絕緣可靠性稿、成本低、用途不受受限，使用方便。
具體實(shí)施方式本發(fā)明ー種光纖電カ/電エ絕緣材料是將光纖材料(纖維數(shù)比例小于或等于光纖和玻璃纖維的纖維數(shù)之和的5% )、玻璃纖維材料(纖維數(shù)比例大于光纖和玻璃纖維的纖維數(shù)之和的95% )、高分子材料共同復(fù)合一次成型而形成新型材料；高分子材料固化將光纖與玻璃纖維包裹于其中。光纖和玻璃纖維優(yōu)選直徑小于IOOum的光纖和玻璃纖維。I、所用到的材料光纖材料多模光纖、單模光纖或兩種共用，可含包層或不含包層；玻璃纖維材料無(wú)堿玻璃纖維，通常為制作復(fù)合絕緣子芯體的玻璃纖維；高分子材料電エ高分子材料，如環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、飽和或不飽和樹(shù)脂、可塑性樹(shù)脂等。2、制備方法I :將光纖和玻璃纖維共同浸潰于液體高分子材料中，再通過(guò)引拔或纏繞，形成棒材、管材、異型材。過(guò)程中采用真空處理防止空氣進(jìn)入絕緣材料中，進(jìn)行加熱或冷卻處理，使高分子材料固化。方法2 :將光纖和玻璃纖維共同引抜或纏繞預(yù)制機(jī)械應(yīng)力，然后通過(guò)模具浸潰于液體高分子材料中，過(guò)程中采用真空處理防止空氣進(jìn)入絕緣材料中，進(jìn)行加熱或冷卻處理，使高分子材料固化，形成棒材、管材、異型材。方法3 :在方法I或方法2制作的材料基礎(chǔ)上，進(jìn)行打磨或不打磨、涂偶聯(lián)材料，然后在外表涂覆、或模壓、或擠包、或人工粘接(或套接)另ー種高分子絕緣材料。該材料一般有硅橡膠類(lèi)橡膠(如HTV、LSR等)、以硅橡膠為主要成分的改性材料(如RTV、PRTV等)、こ丙橡膠類(lèi)橡膠(如三元こ丙、ニ元こ丙等)、氟材料(如氟涂料、聚四氟こ烯等)、熱塑性樹(shù)脂材料(如聚こ烯、聚丙こ烯、聚氯こ烯等)和其它熱固性樹(shù)脂材料(主要是橡月父類(lèi))等等。方法4 :在方法I、或方法2、或方法3制作的材料(含部件)基礎(chǔ)上，兩端安裝金屬附件(必要時(shí)包括均壓環(huán)、屏蔽環(huán)、應(yīng)カ控制環(huán)等等)和信號(hào)傳輸?shù)亩俗?或接頭)，成為 具有信號(hào)傳輸和高壓絕緣子(或電纜)功能的一種絕緣子(或電纜)。本發(fā)明方法所制備的光纖電カ/電エ絕緣材料具有以下優(yōu)異性能材料性能整體上，具有光纖電纜的信號(hào)傳輸特性，純玻璃纖維和樹(shù)脂增強(qiáng)材料的機(jī)械特性和電氣特性。物理性能柔性、或彈性、或剛性的固體線材。機(jī)械性能均具有較高的拉伸強(qiáng)度。斷面形狀可以是實(shí)心圓、圓環(huán)、槽型、“エ”字形等異形。直徑較大時(shí)，具有棒形支柱復(fù)合絕緣子或空心支柱復(fù)合絕緣子的機(jī)械性能。電氣性能具有復(fù)合絕緣子(IEC62217或GB/T22079)要求的材料電氣性能。傳輸特性和光學(xué)特性本發(fā)明所制備的光纖電カ/電エ絕緣材料與所使用光纖的光學(xué)特性相比，性能相同或稍差，其衰減、色散指標(biāo)略高。但因其使用場(chǎng)合的傳輸距離較短(一般小于100米)，因此，其傳輸性能和光纜相同。產(chǎn)品性能用本光纖電カ/電エ絕緣材料，尤其是用方法4制作的材料制成的產(chǎn)品，滿(mǎn)足相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的綜合性能要求或使用エ況性能要求時(shí)，與現(xiàn)有相同(相近)功能要求的產(chǎn)品相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)a、產(chǎn)品的信號(hào)傳輸性能更可靠；b、產(chǎn)品的電氣性能更優(yōu)越，減少了界面、同時(shí)直徑較小，使得絕緣性能更可靠；C、在使用時(shí)，產(chǎn)品的彎曲變形對(duì)絕緣的影響可忽略，從而拓寬了產(chǎn)品的使用場(chǎng)合；d、綜合性能可靠、壽命更長(zhǎng)。盡管上面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗g和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種光纖電カ/電エ絕緣材料，其特征在于，由光纖、玻璃纖維和高分子材料一次成型制備而成；所述光纖和玻璃纖維被固化的高分子材料所包裏。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種光纖電力/電エ絕緣材料，其特征在于，光纖的纖維數(shù)比例小于或等于光纖和玻璃纖維的纖維數(shù)之和的5% ;玻璃纖維的纖維數(shù)比例大于光纖和玻璃纖維的纖維數(shù)之和的95%。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種光纖電力/電エ絕緣材料，其特征在于，所述光纖為多模光纖、單模光纖中ー種或兩種，所述光纖外設(shè)有包層或未設(shè)有包層；所述玻璃纖維為無(wú)堿玻璃纖維；所述高分子材料為電エ高分子材料。
4.如權(quán)利要求3所述的ー種光纖電力/電エ絕緣材料,其特征在于,所述電エ高分子材料為環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、可塑性樹(shù)脂、飽和或不飽和樹(shù)脂。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種光纖電力/電エ絕緣材料，其特征在于，所述光纖和玻璃纖維的直徑均小于lOOum。
6.如權(quán)利要求I所述的ー種光纖電力/電エ絕緣材料，其特征在于，光纖和玻璃纖維在固化的高分子材料中相互平行。
7.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的ー種光纖電カ/電エ絕緣材料，其特征在于，所述高分子材料外層設(shè)有硅橡膠類(lèi)橡膠、以硅橡膠為主要成分的改性材料、こ丙橡膠類(lèi)橡膠、氟材料或熱塑性樹(shù)脂材料。
8.—種絕緣子,其特征在于,在權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的光纖電カ/電エ絕緣材料的兩端安裝有金屬附件和信號(hào)傳輸?shù)亩俗踊蚪宇^；所述金屬附件為均壓環(huán)、屏蔽環(huán)或應(yīng)カ控制環(huán)。
9.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的ー種光纖電カ/電エ絕緣材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟將光纖和玻璃纖維共同浸潰于液體高分子材料中，再通過(guò)引拔或纏繞形成棒材、管材或異型材；過(guò)程中采用真空處理防止空氣進(jìn)入，進(jìn)行加熱或冷卻處理使高分子材料固化。
10.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的ー種光纖電カ/電エ絕緣材料的制備方法，其特征在于，將光纖和玻璃纖維共同引抜或纏繞預(yù)制機(jī)械應(yīng)力，然后通過(guò)模具浸潰于液體高分子材料中，過(guò)程中采用真空處理防止空氣進(jìn)入，進(jìn)行加熱或冷卻處理使高分子材料固化，形成棒材、管材或異型材。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光纖電力/電工絕緣材料及其絕緣子和制備方法，所述光纖電力/電工絕緣材料由光纖、玻璃纖維和高分子材料一次成型制備而成，所述光纖和玻璃纖維被固化的高分子材料所包裹；光纖的纖維數(shù)比例小于或等于光纖和玻璃纖維的纖維數(shù)之和的5％；玻璃纖維的纖維數(shù)比例大于光纖和玻璃纖維的纖維數(shù)之和的95％；所述光纖為多模光纖、單模光纖中一種或兩種，所述光纖外設(shè)有包層或未設(shè)有包層；所述玻璃纖維為無(wú)堿玻璃纖維；所述高分子材料為電工高分子材料；所述電工高分子材料為環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、可塑性樹(shù)脂、飽和或不飽和樹(shù)脂。本發(fā)明光纖電力/電工絕緣材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直徑細(xì)、體積小、絕緣可靠性稿、成本低、用途不受受限，使用方便。
文檔編號(hào)H01B17/14GK102646490SQ201210128620
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者黨鎮(zhèn)平 申請(qǐng)人:中國(guó)西電電氣股份有限公司