本發(fā)明涉及高壓輸電連接設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料均壓結(jié)構(gòu)的穿墻套管。
背景技術(shù)：
穿墻套管用于將高電壓導(dǎo)線穿過墻體，作為電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有重要影響作用。套管由高壓電極導(dǎo)桿插入地電極中間法蘭的中心而構(gòu)成，是一種典型的電場(chǎng)具有垂直介質(zhì)表面分量的絕緣結(jié)構(gòu)，其主絕緣容易發(fā)生擊穿且法蘭邊緣處容易發(fā)生閃絡(luò)。為此必須改善法蘭和導(dǎo)桿附近的電場(chǎng)，提高介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，設(shè)計(jì)和選擇合適的絕緣結(jié)構(gòu)及材料。穿墻套管具有多種形式，目前以電容式均壓的結(jié)構(gòu)為主。電容式套管內(nèi)絕緣采用電容芯子結(jié)構(gòu)，強(qiáng)迫套管內(nèi)部電場(chǎng)均化。但電容芯子的制作對(duì)工藝水平具有很高的要求，在生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，對(duì)電容式套管的可靠性產(chǎn)生顯著影響；較高要求的技術(shù)水平也嚴(yán)重制約了生產(chǎn)成本的降低和生產(chǎn)效率的提高。此外，采用電容芯子的高壓直流套管由于尺寸大、內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重，是套管安全可靠運(yùn)行的重大隱患所在。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料均壓結(jié)構(gòu)的穿墻套管。具體設(shè)計(jì)方案為：
一種采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料均壓結(jié)構(gòu)的穿墻套管，包括導(dǎo)桿，所述導(dǎo)桿為桿狀結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)桿的外側(cè)包裹有均壓層，所述均壓層外包裹有限流層，所述限流層外包裹有硅橡膠傘群護(hù)套，所述限流層內(nèi)鑲嵌有電極延伸層。
所述均壓層、電極延伸層均為由無機(jī)填料粉體顆粒、高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料復(fù)合而成的非線性電導(dǎo)復(fù)合材料，所述均壓層5非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)大于所述電極延伸層非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)。所述導(dǎo)桿的兩端設(shè)有下法蘭，所述下法蘭、硅橡膠傘群護(hù)套形成密閉空間，所述導(dǎo)桿、均壓層、限流層、電極延伸層均位于所述密閉空間內(nèi)，所述導(dǎo)桿的兩端貫穿所述下法蘭并連接有接線端子。
所述硅橡膠傘群護(hù)套的中部設(shè)有上法蘭，所述上法蘭的兩端與所述硅橡膠傘群護(hù)套連接，所述法蘭的內(nèi)環(huán)與所述電極延伸層相接觸，所述硅橡膠傘群護(hù)套為管狀結(jié)構(gòu)，所述硅橡膠傘群護(hù)套的外環(huán)設(shè)有傘狀凸起，所述傘狀凸起與所述硅橡膠傘群護(hù)套為一次注塑成型的整體結(jié)構(gòu)，所述傘狀凸起的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)傘狀凸起沿所述硅橡膠傘群護(hù)套的軸向方向呈直線陣列分布。
所述無機(jī)填料粉體顆粒包括氧化鋅壓敏陶瓷粉體、sic粉體，tio2粉體、srtio3粉體、ccto粉體、sno2粉體的至少一種，所述高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料包括環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡膠。
所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過套管中電壓選擇，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的幾何尺寸選擇，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過無機(jī)填料粉體顆粒的顆粒大小調(diào)整，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過無機(jī)填料粉體顆粒的體積份數(shù)調(diào)整，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過引入微量體積分?jǐn)?shù)的導(dǎo)電粉體顆粒進(jìn)行多元共混摻雜調(diào)整。
所述無機(jī)填料粉體顆粒大小取值區(qū)間為30nm到300μm，所述無機(jī)填料粉體顆粒中的各成分的體積份數(shù)取值為氧化鋅壓敏陶瓷粉末5份-80份，或sic、tio2、srtio3、ccto、sno2粉體10份-95份。
通過本發(fā)明的上述技術(shù)方案得到的采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料均壓結(jié)構(gòu)的穿墻套管，其有益效果是：
通過采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料作為均壓層與電極延伸層來均勻主絕緣內(nèi)部及法蘭附近的場(chǎng)強(qiáng)，不僅很好地解決了主絕緣發(fā)生擊穿和法蘭處發(fā)生閃絡(luò)的問題，同時(shí)也使得穿墻套管尺寸得到減小，套管的散熱性能得到明顯改善，生產(chǎn)工藝得到很大的簡(jiǎn)化，效率與經(jīng)濟(jì)效益得到提升。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所述采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料均壓結(jié)構(gòu)的穿墻套管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1、接線端子；2、下法蘭；3、硅橡膠傘群護(hù)套；4、導(dǎo)桿；5、均壓層；6、限流層；7、電極延伸層；8、上法蘭。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。
圖1是本發(fā)明所述采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料均壓結(jié)構(gòu)的穿墻套管的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，一種采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料均壓結(jié)構(gòu)的穿墻套管，包括導(dǎo)桿4，所述導(dǎo)桿4為桿狀結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)桿4的外側(cè)包裹有均壓層5，所述均壓層5外包裹有限流層6，所述限流層6外包裹有硅橡膠傘群護(hù)套3，所述限流層6內(nèi)鑲嵌有電極延伸層7。
所述均壓層5、電極延伸層7均為由無機(jī)填料粉體顆粒、高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料復(fù)合而成的非線性電導(dǎo)復(fù)合材料，所述均壓層5非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)大于所述電極延伸層7非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)。所述導(dǎo)桿4的兩端設(shè)有下法蘭2，所述下法蘭2、硅橡膠傘群護(hù)套3形成密閉空間，所述導(dǎo)桿4、均壓層5、限流層6、電極延伸層7均位于所述密閉空間內(nèi)，所述導(dǎo)桿4的兩端貫穿所述下法蘭2并連接有接線端子。所述硅橡膠傘群護(hù)套3的中部設(shè)有上法蘭8，所述上法蘭8的兩端與所述硅橡膠傘群護(hù)套3連接，所述法蘭8的內(nèi)環(huán)與所述電極延伸層7相接觸，所述硅橡膠傘群護(hù)套3為管狀結(jié)構(gòu)，所述硅橡膠傘群護(hù)套3的外環(huán)設(shè)有傘狀凸起，所述傘狀凸起與所述硅橡膠傘群護(hù)套3為一次注塑成型的整體結(jié)構(gòu)，所述傘狀凸起的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)傘狀凸起沿所述硅橡膠傘群護(hù)套3的軸向方向呈直線陣列分布。
所述無機(jī)填料粉體顆粒包括氧化鋅壓敏陶瓷粉體、sic粉體tio2粉體、srtio3粉體、ccto粉體、sno2粉體的單一粉體或兩種及多種粉體的組合，所述高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料包括環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡膠。
所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過套管中電壓選擇，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的幾何尺寸選擇，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過無機(jī)填料粉體顆粒的顆粒大小調(diào)整，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過無機(jī)填料粉體顆粒的體積份數(shù)調(diào)整，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過引入微量體積分?jǐn)?shù)的導(dǎo)電粉體顆粒進(jìn)行多元共混摻雜調(diào)整。
所述無機(jī)填料粉體顆粒中的氧化鋅壓敏陶瓷粉末顆粒大小取值區(qū)間為30μm到300μm，所述無機(jī)填料粉體顆粒中的各成分的體積份數(shù)取值為氧化鋅壓敏陶瓷粉體5份-80份，或sic、tio2、srtio3、ccto、sno2任一種粉體10份-95份。
實(shí)施例1
所述無機(jī)填料粉體顆粒包括氧化鋅壓敏陶瓷粉體，所述高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料包括環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡膠。
所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過套管中電壓選擇，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過無機(jī)填料粉體顆粒的體積份數(shù)調(diào)整，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過引入微量體積分?jǐn)?shù)的炭黑進(jìn)行多元共混摻雜調(diào)整。所述無機(jī)填料粉體顆粒中的氧化鋅壓敏陶瓷粉體顆粒大小取值區(qū)間為30-50μm，所述無機(jī)填料粉體顆粒中的各成分的體積份數(shù)取值為氧化鋅壓敏陶瓷粉體40份。
實(shí)施例2
所述無機(jī)填料粉體顆粒包括氧化鋅壓敏陶瓷粉體、sic粉體，所述高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料包括環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡膠。
所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的幾何尺寸選擇，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過無機(jī)填料粉體顆粒的顆粒大小調(diào)整，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過無機(jī)填料粉體顆粒的體積份數(shù)調(diào)整，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過引入微量體積分?jǐn)?shù)的石墨進(jìn)行多元共混摻雜調(diào)整。所述無機(jī)填料粉體顆粒中的氧化鋅壓敏陶瓷粉體顆粒大小取值區(qū)間為150-200μm，sic粉體顆粒大小為300-500nm，所述無機(jī)填料粉體顆粒中的各成分的體積份數(shù)取值為氧化鋅壓敏陶瓷粉體20份，sic粉體40份。
實(shí)施例3
所述無機(jī)填料粉體顆粒包括氧化鋅壓敏陶瓷粉體、sic粉體，所述高絕緣強(qiáng)度有機(jī)材料包括環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡膠。
所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過套管中電壓選擇，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的幾何尺寸選擇，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過無機(jī)填料粉體顆粒的體積份數(shù)調(diào)整，所述非線性電導(dǎo)復(fù)合材料的閥值場(chǎng)強(qiáng)通過引入微量體積分?jǐn)?shù)的碳纖維進(jìn)行多元共混摻雜調(diào)整。
所述無機(jī)填料粉體顆粒中的氧化鋅壓敏陶瓷粉體顆粒大小取值區(qū)間為250-300μm，sic粉體顆粒大小為600-800nm，所述無機(jī)填料粉體顆粒中的各成分的體積份數(shù)取值為氧化鋅壓敏陶瓷粉末10份，sic粉體60份。
穿墻套管采用非線性電導(dǎo)復(fù)合材料為主的三層結(jié)構(gòu)主絕緣，均壓層5采用具有大閥值場(chǎng)強(qiáng)非線性電導(dǎo)復(fù)合材料，用于限制并均勻主絕緣內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)分布，而在上法蘭處8的電極延伸層7，用于實(shí)現(xiàn)地電極延伸作用而減小法蘭2處場(chǎng)強(qiáng)集中問題；非線性電導(dǎo)復(fù)合材料性能參數(shù)與空間場(chǎng)強(qiáng)大小能夠自適應(yīng)匹配，起到智能改善空間場(chǎng)強(qiáng)的作用；當(dāng)套管局部場(chǎng)強(qiáng)過大時(shí)，非線性復(fù)合材料電導(dǎo)率增加而使得這一部分分壓減小、局部場(chǎng)強(qiáng)降低，從而降低了主絕緣擊穿與沿面發(fā)生閃絡(luò)的概率。
上述技術(shù)方案僅體現(xiàn)了本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)其中某些部分所可能做出的一些變動(dòng)均體現(xiàn)了本發(fā)明的原理，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。