一种用于SF6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子及其制造方法与流程

一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子及其制造方法
技术领域
1.本发明涉及一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子及其制造方法。


背景技术：

2.盆式绝缘子是高压开关设备的重要绝缘件，主要起绝缘、支撑以及隔离气室的作用。
3.传统的盆式绝缘子是由环氧树脂添加氧化铝填料真空浇注而成，由于环氧树脂的厚度较厚，一般厚度在40mm以上，容易发生开裂现象。并且浇注件的密度约在2.2
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2.4g/cm3，重量较重。盆式绝缘子中间的导体（铝嵌件）采用先预埋后浇注的方式，容易在树脂与嵌件之间形成应力集中，影响盆式绝缘子的水压强度。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子及其制造方法，使得绝缘盆子的力学性能更好，不易受到损坏，且能够减轻绝缘盆子的重量，降低成本。
5.为实现上述目的，本发明提供一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子，包括盘状绝缘主体，所述盘状绝缘主体的中部嵌入有一个或者多个导电体，所述导电体贯穿于盘状绝缘主体两侧；所述盘状绝缘主体的两侧面上靠近其外边缘处均设置有与盘状绝缘主体同轴设置的环形密封槽；所述盘状绝缘主体采用纤维布铺叠而形成纤维布叠层，所述纤维布叠层的之间、以及盘状绝缘主体的表面采用环氧树脂浇注的方式凝结成一体。
6.优选地，所述盘状绝缘主体的中部设有安装孔，所述安装孔中安装有一个导电体，所述导电体的外周面与安装孔内侧壁之间采用胶粘的方式密封地粘结在一起。
7.更优选地，所述导电体外周面设有外螺纹，所述安装孔内表面设有与所述外螺纹配合的内螺纹。
8.优选地，所述盘状绝缘主体的外侧连接有法兰连接圈。
9.优选地，所述盘状绝缘主体的两侧面上靠近其外边缘处设置有绕盘状绝缘主体轴心均布的螺栓连接孔，所述螺栓连接孔位于环形密封槽外侧。
10.优选地，所述纤维布由玻璃纤维、聚酯纤维以及芳纶纤维中的一种或者多种制成。
11.优选地，所述纤维布叠层由一种或者多种纤维布铺叠而成。
12.优选地，所述纤维布叠层的之间、以及盘状绝缘主体的表面采用真空浸渍、rtm成型或者热压罐法浇注凝结成一体。
13.与本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子相应地，本发明还提供一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子的制造方法，制作盘状绝缘主体包括如下步骤：1）在模具型腔中铺叠多层纤维布而形成纤维布叠层之后，密封模具型腔；
2）对模具型腔抽真空将模具型腔中的空气排除干净；3）向模具型腔中浇注环氧树脂使得模具型腔中的环氧树脂充满模具型腔并浸透纤维布叠层之间的间隙；4）对模具进行加热，待环氧树脂凝胶后，打开模具型腔，并将浸渍后的盘状绝缘主体移出至加热固化炉加热固化。
14.优选地，所述纤维布铺叠入模具型腔中之前，对纤维布进行偶联剂处理，采用硅烷偶联剂浸渍纤维布，硅烷偶联剂浓度约为0.1~2%，浸渍3~6小时之后，取出纤维布晾干至室温，然后烘干处理，烘干温度120℃，烘干时间约为0.5~1小时。
15.如上所述，本发明涉及的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子及其制造方法，具有以下有益效果：本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子中，盘状绝缘主体采用纤维布叠层并浇注环氧树脂而凝结成一体结构，纤维布材料的抗拉强度能达到430mpa，弯曲强度能达到400mpa以上，而传统的绝缘盆子采用环氧树脂浇注而成，环氧树脂浇注的绝缘盆子抗拉强度约为100mpa，弯曲强度为150mpa；可见纤维增强的强度远远高于真空浇注，而且，本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子采用纤维材料及环氧树脂浇注而成，绝缘性能完全满足使用要求。由此可见，本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子力学性能更好，不易受到损坏，这样，同等力学性能要求下，本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子能够做到比传统绝缘盆子更薄，减轻绝缘盆子的重量，降低成本。
附图说明
16.图1显示为本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子的结构示意图。
17.图2显示为用于制造盘状绝缘主体的设备的示意图。
18.元件标号说明1
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环氧树脂2
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第一阀门3
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模具型腔4
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缓冲器5
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第二阀门6
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第三阀门7
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盘状绝缘主体8
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法兰连接圈9
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导电体10
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安装孔11
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盘状绝缘主体上的环形密封槽12
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法兰连接圈上的环形密封槽13
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法兰连接圈上的螺栓连接孔
具体实施方式
19.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
20.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
21.如图1所示，本发明提供一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子，包括盘状绝缘主体7，所述盘状绝缘主体7的中部嵌入有一个或者多个导电体9，所述导电体9贯穿于盘状绝缘主体7两侧；所述盘状绝缘主体7的两侧面上靠近其外边缘处均设置有与盘状绝缘主体7同轴设置的环形密封槽；所述盘状绝缘主体7采用纤维布铺叠而形成纤维布叠层，所述纤维布叠层的之间、以及盘状绝缘主体7的表面采用环氧树脂浇注的方式凝结成一体。
22.本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子中，盘状绝缘主体7采用纤维布叠层并浇注环氧树脂而凝结成一体结构，纤维布材料的抗拉强度能达到430mpa，弯曲强度能达到400mpa以上，而传统的绝缘盆子采用环氧树脂浇注而成，环氧树脂浇注的绝缘盆子抗拉强度约为100mpa，弯曲强度为150mpa；可见纤维增强的强度远远高于真空浇注，而且，本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子采用纤维布及环氧树脂浇注而形成盘状绝缘主体7，绝缘性能完全满足使用要求。由此可见，本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子力学性能更好，不易受到损坏，这样，同等力学性能要求下，本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子能够做到比传统绝缘盆子更薄，减轻绝缘盆子的重量，降低成本。
23.为了便于导电体9与盘状绝缘主体7的连接，所述盘状绝缘主体7的中部设有安装孔10，所述安装孔10中安装有一个导电体9，所述导电体9的外周面与安装孔10内侧壁之间采用胶粘的方式密封地粘结在一起，粘接剂采用绝缘强度高、耐高温的单组分或双组分环氧粘接剂，粘接强度达到13mpa以上，tg达到110℃以上。这样连接方式方便可靠，而且导电体9与安装孔10侧边之间密封，能够保证绝缘盆子两侧的sf6气室被可靠地隔断。为了使得导电体9与安装孔10连接牢固，所述导电体9外周面设有外螺纹，所述安装孔10内表面设有与所述外螺纹配合的内螺纹，这样，导电体9与安装孔10连接更为牢固紧密。此外，导电体9与安装孔10之间还可以采用沟槽粘接结构以及间隙粘接结构等。
24.本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子可以制造成现有技术中的常规绝缘盆子的结构形式，比如图1所示的结构，在所述盘状绝缘主体7的外侧连接有法兰连接圈8，法兰连接圈上的螺栓连接孔13用于和sf6组合开关的母线等外层壳体连接，如图1所示，所述盘状绝缘主体7的两侧面上靠近其外边缘处设置有绕盘状绝缘主体7轴心均布的螺栓连接孔，所述螺栓连接孔位于环形密封槽外侧，图1所示的绝缘盆子中，在法兰连接圈8上设有环形密封槽，在盘状绝缘主体7上也设有环形密封槽，盘状绝缘主体上的环形密封槽11中安装的密封圈对sf6组合开关气室中的气体起到主要密封的作用，法兰连接圈
上的环形密封槽12对sf6组合开关气室中的气体起到次要密封的作用，而且还能够防止外界水气进入气室内部。本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子的盘状绝缘主体7采用纤维布与树脂浇注在一起制成，抗拉和抗压性能都很好，具有很高的强度，可以直接承受螺栓压紧力，因此，可以去掉盘状绝缘主体7外侧的法兰连接圈8，直接在盘状绝缘主体7的外侧边缘附近位置设置一圈绕盘状绝缘主体7中心设置的螺栓连接孔，这些螺栓连接孔直接和sf6高压开关设备的气室外壳上的法兰连接。这样能够使得绝缘盆子的制造工艺大幅度简化并节省大量成本。
25.本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子采用纤维布与树脂浇注在一起制成盘状绝缘主体7，所述纤维布由玻璃纤维、聚酯纤维以及芳纶纤维中的一种或者多种制成，也可以采用其他材料支承的纤维布制作盘状绝缘主体7。优选地，所述纤维布叠层由一种或者多种纤维布铺叠而成，多层纤维布能够使得盘状绝缘主体7的强度更好。所述纤维布叠层的之间、以及盘状绝缘主体7的表面可以采用真空浸渍、rtm成型（树脂转移模塑成型工艺）或者热压罐法浇注凝结成一体。
26.本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子以纤维增强环氧树脂的复合材料替代传统的环氧树脂真空浇注，以芳纶纤维为增强材料为例，其抗拉强度能达到430mpa，弯曲强度400mpa以上，而环氧树脂浇注抗拉强度约为100mpa，弯曲强度为150mpa，可见纤维增强的强度远远高于真空浇注。基于力学数据的对比，采用复合材料制成本发明所涉及的绝缘盆子厚度相比传统盆子可以减少1/3以上，并且强度更好。另外，芳纶纤维增强的复合材料密度约为1.3g/cm3，重量约为真空浇注的60%。在绝缘强度方面，芳纶纤维复合材料的击穿强度与环氧树脂浇注基本相同，都为20kv/mm左右。同时，本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子中，导电体9嵌件采用后粘接的方式，消除了真空浇注产生的应力集中问题，极大的提高水压强度。
27.本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子中，绝缘盆子采用纤维增强环氧树脂的复合材料代替现有技术中真空浇注环氧树脂+氧化铝填料的制造方式，可以提高绝缘盆子的力学性能并降低成本；由于纤维增强材料的击穿强度与环氧树脂浇注基本相同，绝缘盆子整体的电场结构设计不需要更改，例如爬电距离等；制作盘状绝缘主体7的纤维布可以为芳纶纤维、玻璃纤维及聚酯纤维等材料制成，为了使得环氧树脂能够更好地浸渍纤维布，纤维布需要进行相关的偶联剂处理，以提升树脂与纤维的浸润性，一般采用硅烷偶联剂，浓度约为0.1~2%，浸渍3~6小时，取出纤维布晾干至室温，然后烘干处理，烘干温度120℃，时间约为0.5~1小时。
28.与本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子相应地，本发明还提供一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子的制造方法，制作盘状绝缘主体7包括如下步骤：1）在模具型腔3中铺叠多层纤维布而形成纤维布叠层之后，密封模具型腔3；2）对模具型腔3抽真空将模具型腔3中的空气排除干净；3）向模具型腔3中浇注环氧树脂使得模具型腔3中的环氧树脂充满模具型腔3并浸透纤维布叠层之间的间隙；4）对模具进行加热，待环氧树脂凝胶后，打开模具型腔3，并将浸渍后的盘状绝缘主体7移出至加热固化炉加热固化。
29.请参考图2，在制作盘状绝缘主体7时，在实施上述步骤1）之后，先关闭第一阀门2，通过对容纳环氧树脂1的容器抽真空使得树脂混料脱气，然后打开第二阀门5和第三阀门6对模具型腔3和管道抽真空，同时对模具加热至30
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50摄氏度，抽真空结束后，在步骤2）之后、步骤3）之前，先破除环氧树脂容器的真空，然后执行步骤3），打开第一阀门2使得环氧树脂流入到模具型腔3中浸渍模具型腔3中的纤维布，待缓冲器4中有树脂流出，且观察无气泡之后，关闭第二阀门5，持续对模具型腔3中中的环氧树脂加压2至4小时后，模具升温140至160摄氏度，使得模具型腔3中的环氧树脂固化，通过模具型腔3保证盘状绝缘主体7的外形尺寸。
30.作为一种优选的实施方式，所述纤维布铺叠入模具型腔3中之前，对纤维布进行偶联剂处理，采用硅烷偶联剂浸渍纤维布，硅烷偶联剂浓度约为0.1~2%，浸渍3~6小时之后，取出纤维布晾干至室温，然后烘干处理，烘干温度120℃，烘干时间约为0.5~1小时。
31.基于上述实施例的技术方案，本发明的一种用于sf6高压开关设备的树脂纤维绝缘盆子及其制造方法，使得所制造的绝缘盆子的力学性能更好，不易受到损坏，且能够减轻绝缘盆子的重量，降低成本。
32.综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
33.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。