合成纖維增強樹脂高壓套管制造技術

本發明專利技術具體涉及一種合成纖維增強樹脂高壓套管，其特征在于電容型芯體包括金屬管或金屬棒(4)、絕緣層(5)和電容屏(6)，金屬管或金屬棒(4)外交替纏繞有多層絕緣層和電容屏，其中最內層的為絕緣層(5)，最外層的為末屏外絕緣層(7)，所述絕緣層(5)由浸潤絕緣樹脂的合成纖維無捻紗繞制并固化而成，電容屏(6)由浸潤樹脂的金屬纖維無捻紗或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗繞制并固化而成。本發明專利技術的優點是電容屏的電導率大大優于半導電帶，不因電容電流而發熱；不會污染絕緣樹脂而降低絕緣性能；樹脂可以充分浸潤，無裂隙氣泡。絕緣材料采用合成纖維無捻紗，制成的高壓套管的電氣性能提高，tgδ減小到0.25％左右；產品重量明顯降低，尤其適用于超高壓以上的高壓套管；并可以直接用于GIS或其它SF6氣體絕緣高壓電器。

【技術實現步驟摘要】
合成纖維增強樹脂高壓套管
本專利技術屬于高壓電器領域，具體涉及一種應用于變電站穿墻或者高壓電氣設備(比如變壓器、開關設備等)穿過外殼或者用于油氣隔離的合成纖維增強樹脂高壓套管。
技術介紹
在電力系統中，高電壓載流導體要穿過地電位的墻或者高壓電氣設備的外殼一般都要使用高壓套管；在變壓器與GIS開關設備直連的結構中，需要用油-氣隔離高壓套管，用來把變壓器油和SF6氣體隔離開。目前的高壓套管以油紙絕緣結構為主，其核心部分是油浸紙絕緣電容型芯體。油浸紙絕緣電容型芯體是在銅管或銅棒上鋪設電纜紙，在一定厚度時鋪設鋁箔(稱為電容屏)，構成一個同軸圓筒形電容器；然后再鋪設電纜紙，再鋪設長度短一些的鋁箔，構成第二個同軸圓筒形電容器，由于這個電容器極板長度縮短但直徑增加，可以設計其電容量與之前的電容器的電容量盡量相等；如此制作長度逐漸縮短的、電容量大致相等的、一定數量的同軸電容器，使高電壓沿徑向比較均勻的分擔在各個電容器絕緣上，也在軸向沿面絕緣上大致呈均勻分布。電纜紙本身的絕緣強度很低，需要充分浸漬在變壓器油中，這就需要一個容器。這個容器由一個法蘭、兩個瓷套以及兩端的其他配件組成。油浸紙絕緣高壓套管的主要問題是密封和漏油。由于其中的變壓器油是絕緣所必須的，因此漏油不僅影響變電站的美觀，也直接影響著設備的運行安全。密封失效，絕緣會受潮，因此規程規定每年都要抽取油樣進行檢驗，停電損失大，檢修工作量也很大。為了解決油紙套管的問題，近些年已經有干式免維護的玻璃鋼高壓套管出現，比如中國專利號01138797.1就公開了一種干式復合外套高壓套管及生產方法，主絕緣層是由半導體電容均壓極板和浸涂有環氧樹脂的玻璃纖維材料交替間隔設置且緊密結合而成的多層串聯純固體同心圓柱絕緣層，絕緣外套和連接套筒也與主絕緣層外側緊密相接，生產方法包括如下步驟：用環氧玻璃絲濕法繞制成型工藝將半導體帶、浸涂有環氧樹脂的玻璃纖維材料交替間隔地繞制定型在導電桿上制成主絕緣層，第一層為半導體電容均壓極板，最末層為浸涂有環氧樹脂的玻璃纖維；將其固化并對主絕緣層進行表面加工，再固定連接套筒、裝設絕緣外套、均壓蓋及接線端子。該專利說明書認為，這種干式復合外套高壓套管不含任何油或氣體，完全避免了漏油、漏氣及爆炸隱患；體積小、重量輕、不宜損壞、便于運輸和安裝；生產工藝簡單、成本低。上述干式復合外套高壓套管方案是高壓套管無油化的一個有益探索。但是，該技術方案中也存在明顯的不足，主要是：1、半導電帶制成的電容屏發熱問題大，容易引起絕緣受熱老化，導致絕緣失效擊穿，此問題反映在超高壓變壓器套管上尤其明顯。傳統油浸紙絕緣高壓套管采用金屬電容屏(打孔或不打孔鋁箔)，而上述干式復合外套高壓套管采用半導電紙做電容屏，其電導率只有金屬導體的萬分之一甚至百萬分之一，因此發熱問題不容忽視。對超高壓變壓器套管尤其如此。由于超高壓變壓器套管電容電流較大，而且要與變壓器本體一起進行感應耐壓試驗，使用的高壓頻率可達250Hz，是工頻50Hz的5倍。因此，感應耐壓時流過電容屏的電流是工頻耐壓時的5倍，可以達到幾百mA甚至接近1A，而發熱是與電流平方成正比的。用500mA電流試驗表明，金屬電容屏基本測不出溫升，但是半導電帶電容屏的溫升可以達到200K以上。如果加上變壓器運行最高溫度(90℃)，電容屏附近達到290℃，肯定是要損壞環氧樹脂絕緣的。2、半導電帶由電纜紙帶浸漬碳黑導電漆制成，在高壓套管繞制過程中，半導電帶遇到高溫環氧樹脂會釋放出部分導電碳黑，污染絕緣樹脂，使其絕緣性能降低，為達到耐壓要求必須增加絕緣厚度。因此，干式復合外套高壓套管的實際重量要比專利方案的理想尺寸大不少。3、半導電帶已經浸漬過導電漆，因此在套管繞制過程中不容易被樹脂浸透，也就是浸潤性不好，固化后的高壓套管容易在半導電帶處產生裂縫，影響產品質量，造成廢品。4、作為樹脂增強材料的玻璃纖維，其為極性材料，電氣強度并不是最好的，它的介電常數εr約為4-6，介質損耗因數tgδ大約為0.3％。因此，制成的高壓套管的電容量較大，這也是引起半導電帶電容屏發熱的因素之一；制成的高壓套管的tgδ在0.4％左右，已接近國標對油浸紙高壓套管允許的限值(0.5％)。5、玻璃纖維的密度在2g/cm3以上，而油浸紙密度略小于1g/cm3，因此這種干式復合外套高壓套管的核心部分——電容型芯體——實際比傳統的油浸紙高壓套管的電容型芯體要重得多。雖然沒有瓷套、油枕等，但其總重量比傳統的油浸紙高壓套管并沒有減輕太多，仍然比較笨重。7、玻璃纖維制品有一個很大的局限性，就是不能直接使用在SF6氣體環境中，這是因為SF6氣體對玻璃中的SiO2有腐蝕作用。也就是說現有技術的玻璃鋼高壓套管不能使用在GIS開關電器中。我們知道，因為氣體絕緣配電裝置(即GIS)能大幅度減少占地面積，而且安全性、可靠性都高于敞開式配電裝置，所以在發達國家和我國超高壓以上的變電站大多數為GIS變電站。因此，現有技術的玻璃鋼高壓套管的適用范圍受到很大限制。
技術實現思路
本專利技術的目的是要克服現有技術的不足，提供一種合成纖維增強樹脂高壓套管，其電氣性能高，tgδ減小到0.25％左右；產品重量明顯降低，尤其適用于超高壓以上的高壓套管，可以直接用于GIS或其它SF6氣體絕緣高壓電器。本專利技術是通過如下技術方案來實現的：即一種合成纖維增強樹脂高壓套管，包括端部均壓體(1)，電容型芯體(2)和法蘭(3)，其特征在于電容型芯體包括金屬管或金屬棒(4)、絕緣層(5)和電容屏(6)，金屬管或金屬棒(4)外交替纏繞有多層絕緣層和電容屏，其中最內層的為絕緣層(5)，最外層的為末屏外絕緣層(7)，所述絕緣層(5)由浸潤絕緣樹脂的合成纖維無捻紗繞制并固化而成，電容屏(6)由浸潤樹脂的金屬纖維無捻紗或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗繞制并固化而成。本專利技術的電容屏(6)由n層浸潤樹脂的金屬纖維無捻紗或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗繞制并固化而成，層數n>1。本專利技術的合成纖維優選但不限于丙綸纖維或滌綸纖維。本專利技術的金屬纖維優選但不限于不銹鋼纖維,鍍有金屬層的非金屬纖維優選鍍鋁玻璃纖維優選但不限于鍍鋁玻璃纖維。本專利技術的相鄰的絕緣層和電容屏的接觸面上，金屬纖維無捻紗(或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗)的繞制方向與相鄰層的合成纖維無捻紗的繞制方向的夾角不等于0°也不等于180°，同一電容屏中，金屬纖維無捻紗(或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗)的繞制方向與相鄰層的金屬纖維無捻紗(或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗)的繞制方向的夾角不等于0°也不等于180°。本專利技術的金屬纖維無捻紗(或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗)繞制的電容屏的兩端各有一個鋁箔環，鋁箔環與金屬纖維無捻紗(或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗)緊密接觸連接在一起。本專利技術在制作時，首先準備一根金屬管或金屬棒(它的外表面通常稱為0屏)。在金屬管或金屬棒上纏繞經過絕緣樹脂浸潤的合成纖維無捻紗。紡織使用的紗通常是指經過捻(擰)緊的纖維或絲，加捻的目的主要是增加機械強度。我們這里要使用無捻紗，雖然其強度不如有捻紗，但浸潤效果比有捻紗好很多，加捻后樹脂很難浸潤透徹，存在氣泡，電氣強度差。在繞制一定層數或一定厚度的合成纖維無捻紗時剪斷紗線，合成纖維增強樹脂絕緣層(以下簡稱絕緣層)就本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種合成纖維增強樹脂高壓套管，包括端部均壓體(1)，電容型芯體(2)和法蘭(3)，其特征在于電容型芯體包括金屬管或金屬棒(4)、絕緣層(5)和電容屏(6)，金屬管或金屬棒(4)外交替纏繞有多層絕緣層和電容屏，其中最內層的為絕緣層(5)，最外層的為末屏外絕緣層(7)，所述絕緣層(5)由浸潤絕緣樹脂的合成纖維無捻紗繞制并固化而成，電容屏(6)由浸潤樹脂的金屬纖維無捻紗或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗繞制并固化而成。

【技術特征摘要】
1.一種合成纖維增強樹脂高壓套管，包括端部均壓體(1)，電容型芯體(2)和法蘭(3)，其特征在于電容型芯體包括金屬管或金屬棒(4)、絕緣層(5)和電容屏(6)，金屬管或金屬棒(4)外交替纏繞有多層絕緣層和電容屏，其中最內層的為絕緣層(5)，最外層的為末屏外絕緣層(7)，所述絕緣層(5)由浸潤絕緣樹脂的合成纖維無捻紗繞制并固化而成，電容屏(6)由浸潤樹脂的金屬纖維無捻紗或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗繞制并固化而成。2.根據權利要求1所述的合成纖維增強樹脂高壓套管，其特征在于電容屏(6)由n層浸潤樹脂的金屬纖維無捻紗或鍍有金屬層的非金屬纖維無捻紗繞制并固化而成，層數n>1。3.根據權利要求1所述的合成纖維增強樹脂高壓套管，其特征在于合成纖維為丙綸纖維或滌綸纖維。4.根據權利要求1或2所述的合成纖維增強樹...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹文琦，
申請(專利權)人：山東辰祥電氣設備有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37