一种用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的DBD装置

本发明属于盆式绝缘子表面改性领域，涉及一种用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置。

背景技术：

1、随着电网等级的不断提升，输电走廊紧张，电磁干扰严重，绝缘性能堪忧。因此，在特高压电网建设中，常选用外壳金属良好接地、气体绝缘封闭开关设备gis或气体绝缘输电线路gil，来减小输电设备占地面积，并抑制可能存在的空间电磁干扰。但是，作为gis或gil中起到关键支撑作用的盆式绝缘子，其固体环氧树脂、气体绝缘以及金属线路所形成的“三结合点”会造成严重的电场集中现象发生，这极易诱发盆式绝缘子沿面闪络。据统计，在绝缘子事故占比中，沿面闪络占比高达43%，严重影响了设备寿命与电力系统安全。

2、常规表面处理所得到的均质材料无法解决“三结合点”电场畸变的问题，而功能梯度材料可以通过介电参数在空间的分布特性来有效调控“三结合点”电场分布，提升绝缘性能。其中，大气压低温等离子体技术，凭借其高能量密度、高化学反应活性等优势，在绝缘材料表面处理中已得到了广泛应用。特别地，沿面介质阻挡放电surface dielectricbarrier discharge，sdbd利用其电场呈梯度下降特性，已在材料表面功能梯度改性中得到了初步应用。但是，上述等离子体处理中放电空间与材料待处理空间重合，其导致无法有效处理大尺度特别是大厚度绝缘材料，而盆式绝缘子直径与盆高达数十厘米，厚度数厘米，这远超sdbd功能梯度改性可处理的范围，因此亟需一种合适的大气压低温等离子体装置，实现对大尺度盆式绝缘子表面的功能梯度处理。

3、公开号为cn109830348a公开的《一种高压直流盆式绝缘子快速工业化表面电导率处理方法》，通过采用将等离子体射流管中电离出的等离子体喷射至直流盆式绝缘子表面的方法，得到不同表面电导率的高压直流盆式绝缘子。但这种方法需要分布进行，用到真空箱脱气、水浴加热和梯度温度固化等方法，条件要求较为苛刻，且无法对大尺度绝缘材料进行表面功能梯度化改性。

4、公开号为cn114188111a 公开的一种gis/gil环氧树脂绝缘子的表面处理方法，通过改变激光参数，提高gis/gil环氧树脂绝缘子的沿面闪络电压，进而为制造高性能gis/gil环氧树脂绝缘子。但该方法需要分布进行，进行抽空处理和高温固化等操作，对设备要求较高，会产生较高功耗；且该方法无法实现对大尺度材料的表面功能梯度化改性。

5、公开号为cn116052964a公开的一种用于材料表面功能梯度化改性装置和改性方法和公开号为cn116377428a公开的一种表面介质阻挡放电沉积连续梯度薄膜的方法，仅能对片状绝缘材料进行处理。

技术实现思路

1、1.所要解决的技术问题：

2、如何利用一大气压低温等离子体装置，实现对大尺度盆式绝缘子表面的功能梯度处理。实现大尺度盆式绝缘子表面一步功能梯度改性，解决传统表面功能梯度改性效率低、污染高、工艺复杂等问题。

3、2.技术方案：

4、为了解决以上问题，本发明提供了一种用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置，包括dbd放电模块、气体均化模块和媒质浓度梯度添加模块。其中， dbd放电模块和气体均化模块通过绝缘介质板连接构成一体化dbd结构，所述绝缘介质板内部有一长条通孔，媒质浓度梯度添加模块包括媒质进气板和多孔分气板，所述媒质进气板与一体化dbd结构固定连接，多孔分气板紧压于长条通孔上方，所述媒质进气板上设有媒质添加孔，媒质从所述媒质添加孔进入，通过媒质进气板和多孔分气板后进入所述长条通孔，所述多孔分气板上设有通孔阵列，所述通孔阵列各圆孔孔径大小由一端到另一端逐渐减小。

5、所述气体均化模块由包括排状进气口和弧形气体汇集结构，所述排状进气口，有多个直径相同的孔径，且其中心平行、相邻孔径的圆心距相等，所述弧形气体汇集结构从排状进气口起截面积逐渐减小至与长条通孔直径相等。

6、在所述弧形气体汇集结构和长条通孔的连接处设有块状匀气阀。

7、所述媒质浓度梯度添加模块在靠近出气口的一侧设有dbd放电模块，所述dbd放电模块包括条状高压电极和条状接地电极，所述条状高压电极和条状接地电极均被置于完全相同的金属电极槽中，且金属电极槽高于电极板至少1cm。

8、所述多孔分气板上的圆孔中心平等，且相邻圆孔中心的间距相等。

9、所述绝缘介质板、媒质进气板与多孔分气板之间涂抹真空硅脂。

10、所述媒质进气板与一体化dbd结构通过螺丝固定，所述螺丝将多孔分气板紧压于长条通孔上方，拧松螺丝能够更换多孔分气板。

11、所述dbd放电模块出气口的等离子体羽垂直作用于盆式绝缘子表面，所述盆式绝缘子设置在旋转装置上并随其进行旋转。

12、3.有益效果：

13、本发明提供了一种用于大尺度盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置，开发一体化介质阻挡放电dbd结构，利用多孔分气板，将反应媒质以浓度梯度分布添加方式加入工作气体中，同时在工作气体作用下，将条状高压电极与条状接地电极之间的等离子体带出工作空间，作用于盆式绝缘子表面，产生反应媒质浓度梯度分布的等离子体，配合机械旋转装置，实现大尺度盆式绝缘子表面功能梯度化改性。

技术特征：

1.一种用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置，包括dbd放电模块（15），其特征在于：dbd放电模块（15）和气体均化模块通过绝缘介质板（11）连接构成一体化dbd结构，所述绝缘介质板（11）内部有一长条通孔，媒质浓度梯度添加模块（14）包括媒质进气板（5）和多孔分气板（7），所述媒质进气板（5）与一体化dbd结构固定连接，多孔分气板（7）紧压于长条通孔上方，所述媒质进气板（5）上设有媒质添加孔（6），媒质从所述媒质添加孔（6）进入，通过媒质进气板（5）和多孔分气板（7）后进入所述长条通孔，所述多孔分气板（7）上设有通孔阵列，所述通孔阵列各圆孔孔径大小由一端到另一端逐渐减小。

2.如权利要求1所述的用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置，其特征在于：所述气体均化模块由包括排状进气口（1）和弧形气体汇集结构（2），所述排状进气口加入，有多个直径相同的孔径，且其中心平行、相邻孔径的圆心距相等，所述弧形气体汇集结构（2）从排状进气口（1）起截面积逐渐减小至和长条通孔直径相等。

3.如权利要求2所述的用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置，其特征在于：在所述弧形气体汇集结构（2）和长条通孔的连接处设有块状匀气阀。

4.如权利要求1-3任一项所述的用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置，其特征在于：所述媒质浓度梯度添加模块（14）在靠近出气口的一侧设有dbd放电模块（15），所述dbd放电模块（15）包括条状高压电极（8）和条状接地电极（9），所述条状高压电极（8）和条状接地电极（9）均被置于完全相同的金属电极槽（10）中，且金属电极槽（10）高于电极板至少1cm。

5.如权利要求1-3任一项所述的用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置，其特征在于；所述多孔分气板（7）上的圆孔中心平等，且相邻圆孔中心的间距相等。

6.如权利要求1-3任一项所述的用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置，其特征在于：所述绝缘介质板（11）、媒质进气板（5）与多孔分气板（7）之间涂抹真空硅脂。

7.如权利要求. 1-3任一项所述的用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置，其特征在于：所述媒质进气板（5）与一体化dbd结构通过螺丝（4）固定，所述螺丝（4）将多孔分气板（7）紧压于长条通孔上方，拧松螺丝（4）能够更换多孔分气板（7）。

8.如权利要求1-3任一项所述的用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的dbd装置，其特征在于：所述dbd放电模块（15）出气口的等离子体羽垂直作用于盆式绝缘子表面，所述盆式绝缘子设置在旋转装置上并随其进行旋转。

技术总结
本发明提供了一种用于盆式绝缘子表面功能梯度改性的DBD装置，DBD放电模块和气体均化模块通过绝缘介质板连接构成一体化DBD结构，绝缘介质板内部有一长条通孔，媒质进气板与一体化DBD结构固定连接，多孔分气板紧压于长条通孔上方，媒质进气板上设有媒质添加孔，多孔分气板上设有通孔阵列，通孔阵列各圆孔孔径大小由一端到另一端逐渐减小。本发明利用多孔分气板，将反应媒质以浓度梯度分布添加方式加入工作气体中，同时在工作气体作用下，将条状高压电极与条状接地电极之间的等离子体带出工作空间，作用于盆式绝缘子表面，产生反应媒质浓度梯度分布的等离子体，配合旋转装置，实现大尺度盆式绝缘子表面功能梯度化改性。

技术研发人员：韦鹏飞,祝曦,徐骏豪,储金成,李方松,罗赵睿,方志
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15