一种高压GIL表面功能梯度绝缘子制备方法与流程

本发明属于绝缘子制备技术领域，具体涉及一种高压gil表面功能梯度绝缘子制备方法。

背景技术：

直流气体管道输电(gil)因其传输容量大、线路铺设简单、电磁干扰小等优点，在近年来得到极大发展，随着电压等级的升高，对于绝缘子性能的要求也逐渐提高。在实际运行过程中，直流下绝缘子表面易积聚单极性电荷，其沿面电场分布不均，可能最终引起绝缘故障，从而威胁到整个直流输电系统的安全稳定运行。本发明提出一种高压gil表面功能梯度绝缘子制备方法，可以实现绝缘子连续的梯度表面电导分布，从制备工艺入手，通过改善绝缘子表面结构来提升绝缘子性能，同时操作简易，具备工业化生产前景，有望在实际系统中起到避免绝缘故障发生的重要作用。

技术实现要素：

本发明以绝缘子为研究对象，所调控特性为其表面电导分布，旨在提供具有连续氟化表层分布的gil绝缘子制备方法，实现对绝缘子的表面特性调控，提升绝缘子性能，避免绝缘故障发生。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高压gil表面功能梯度绝缘子制备方法，包括如下步骤：

1)在密闭反应釜中放置绝缘子，绝缘子上表面固定热电偶进行加热，热电偶连接温控电路，设定温度为tset，加热绝缘子上表面。

2)通过移动测温探针测量绝缘子沿面等距5个点的表面温度，温度梯度范围为t1-t5。

3)在绝缘子上表面加热一定时间后，体传导与空气传导达到相对平衡，即绝缘子整体表面温度达到相对稳定的水平(综合测量误差等因素，将t1-t5变化幅度在10％以内视作相对稳定)，记下该段温度平稳时间为从t1到t2。

4)取出绝缘子并冷却至室温，干燥3小时后，重复步骤1，通过真空泵排尽空气后，冲入并排空氮气五次，然后使用20vol％f2的f2/n2气体混合物进行氟化反应，氟化处理时间为从t1到t2，沿绝缘子表面从上到下氟化处理温度为t1-t5。

5)氟化反应后，绝缘子表面形成梯度厚度的氟化层，绝缘子具有连续梯度分布的表面电导率。排尽氟气，并进行残余气体处理。

氟化处理时间为绝缘子表面温度平稳阶段，该时间范围在10分钟-100分钟。

沿绝缘子表面从上到下氟化处理温度范围在60℃-20℃。

氟化处理采用温控装置且使用20vol％f2的f2/n2气体混合物。

有益效果

本发明可以在绝缘子表面构筑连续梯度分布电导的氟化层。图1所示为利用梯度温度来氟化处理绝缘子的制备图，图2所示为原始绝缘子、均匀氟化绝缘子、连续梯度氟化绝缘子的直流闪络电压。

附图说明

图1为温度梯度氟化绝缘子的制备示意图。

图2为始绝缘子、均匀氟化绝缘子、连续梯度氟化绝缘子的直流闪络电压。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。

1)在密闭反应釜中放置绝缘子，绝缘子上表面固定热电偶进行加热，热电偶连接温控电路，设定温度为42℃，加热绝缘子上表面。

2)通过移动测温探针测量绝缘子沿面等距5个点的表面温度，温度梯度范围为40℃-30℃。

3)在绝缘子上表面加热一定时间后，体传导与空气传导达到相对平衡，即绝缘子整体表面温度达到相对稳定的水平(综合测量误差等因素，将40℃-30℃变化幅度在10％以内视作相对稳定)，记下该段温度平稳时间为从27分钟到37分钟。

4)取出绝缘子并冷却至室温，干燥3小时后，重复步骤1，通过真空泵排尽空气后，冲入并排空氮气五次，然后使用20vol％f2的f2/n2气体混合物进行氟化反应，氟化处理时间为从27分钟到37分钟，沿绝缘子表面从上到下氟化处理温度为40℃-30℃。

氟化反应后，绝缘子表面形成梯度厚度的氟化层，绝缘子具有连续梯度分布的表面电导率。排尽氟气，并进行残余气体处理。

图1为温度梯度氟化绝缘子的制备示意图。

图2为始绝缘子、均匀氟化绝缘子、连续梯度氟化绝缘子的直流闪络电压。

技术特征：

1.一种高压gil表面功能梯度绝缘子制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

1)在密闭反应釜中放置绝缘子，绝缘子上表面固定热电偶进行加热，热电偶连接温控电路，设定温度，加热绝缘子上表面；

2)通过移动测温探针测量绝缘子沿面等距若干点的表面温度，温度梯度范围为t1-tn

3)在绝缘子上表面加热一定时间后，体传导与空气传导达到相对平衡，即绝缘子整体表面温度达到相对稳定的水平，将t1-tn变化幅度在10％以内视作相对稳定，记下该段温度平稳时间为从t1到t2；

4)取出绝缘子并冷却至室温，干燥，重复步骤1)通过真空泵排尽空气后，冲入并排空氮气五次，然后使用f2/n2气体混合物进行氟化反应，氟化处理时间为从t1到t2，沿绝缘子表面从上到下氟化处理温度为t1-tn

5)氟化反应后，绝缘子表面形成梯度厚度的氟化层，绝缘子具有连续梯度分布的表面电导率，排尽氟气，并进行残余气体处理。

2.根据权利要求1所述的一种高压gil表面功能梯度绝缘子制备方法，其特征在于，氟化处理时间为绝缘子表面温度平稳阶段，该时间范围在10分钟-100分钟。

3.根据权利要求1所述的一种高压gil表面功能梯度绝缘子制备方法，其特征在于，沿绝缘子表面从上到下氟化处理温度范围在60℃-20℃。

4.根据权利要求1所述的一种高压gil表面功能梯度绝缘子制备方法，其特征在于，氟化处理采用温控装置且使用20vol％f2的f2/n2气体混合物。

技术总结
本发明公开一种高压GIL表面功能梯度绝缘子制备方法，该制备方法主要为:加热绝缘子,整体表面温度达到相对稳定的水平，将T1‑Tn变化幅度在10％以内视作相对稳定，记下该段温度平稳时间为从t1到t2；冷却至室温，干燥。真空泵排尽空气后，冲入并排空氮气使用F2/N2气体混合物进行氟化反应，氟化处理时间为从t1到t2，沿绝缘子表面从上到下氟化处理温度为T1‑Tn。氟化反应后，绝缘子表面形成梯度厚度的氟化层，绝缘子具有连续梯度分布的表面电导率，排尽氟气，并进行残余气体处理。

技术研发人员：杜伯学;冉昭玉;李进;陈允;梁虎成;姚航
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2020.03.25
技术公布日：2020.07.28