一种功能梯度绝缘件的制备方法技术

本发明专利技术提供的一种功能梯度绝缘件的制备方法，将填充材料、基质材料和固化剂混合成复合材料，将复合材料浇注进预设金属电极的绝缘件模具中，在绝缘件模具中的金属电极施加非均匀电场，使填充材料在基质材料中受控运动，通过非均匀电场使得填充材料在基质材料中梯度分布，进而使得加热固化后制备的绝缘件的介电特性也呈现梯度分布的状态，并通过调整填充材料的颗粒大小，金属电极上施加的电压强度和基质材料的介电常数来调整功能梯度绝缘件中填充材料的梯度分布，获得不同的介电梯度特性的绝缘件，此种功能梯度绝缘件的制备方法能够用于实际尺寸的功能梯度绝缘件的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种功能梯度绝缘件的制备方法
本专利技术涉及电力设备绝缘件领域，尤其涉及一种功能梯度绝缘件的制备方法。
技术介绍
电力设备的绝缘部件起到绝缘、电气隔离、均匀电场、机械支撑等关键作用，根据电力公司的运维数据显示，电力设备绝缘件的故障率较高，是电力设备主要的故障原因之一。绝缘件周围的电场不均匀是造成绝缘件绝缘失效的根本原因，气体绝缘开关中的盆式绝缘子与金属导体、绝缘气体之间的三交界点处存在电场集中的情况，电缆中间接头的应力锥附件存在电场畸变，局部集中的电场会造成局部放电，甚至会导致沿面闪络或者绝缘击穿，因此有必要对绝缘件周围的电场进行优化。目前对电力设备绝缘件进行的电场优化，主要是通过改变绝缘件的结构来实现的，然而通过改变绝缘件的结构来改变绝缘件特性会受到制造工艺以及应用场合的限制，效果不理想。功能梯度材料是两种或多种材料复合且成分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料，在电力设备领域，可以将功能梯度材料应用于电力设备的绝缘件中，使得电力设备的绝缘件的绝缘部分。功能梯度绝缘件通过调节绝缘件内部的介电特性分布来调整电场分布，在不改变绝缘件结构的前提下，有效地控制绝缘件内部的电场分布。然而目前功能梯度绝缘件制备存在难题，目前常用的叠层、离心等制备手段存在局限性，无法应用于实际尺寸的大型绝缘件。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提出一种功能梯度绝缘件的制备方法，采用交流电场调控的方式，能够制备实际尺寸的功能梯度绝缘件。本专利技术提供一种功能梯度绝缘件的制备方法，所述方法包括：将预设比例的填充材料、基质材料和固化剂混合配置成复合材料；将所述复合材料浇注进预置金属电极的绝缘件模具中；在所述金属电极施加预设电压，经过预设时间后，切断所述金属电极上施加的电压；加热所述绝缘件模具，形成功能梯度绝缘件。优选地，所述将预设比例的填充材料、基质材料和固化剂混合配置成复合材料，具体为：将预设比例的填充材料、基质材料和固化剂混合，并采取机械搅拌或超声波分散的方式混合均匀；将混合均匀的填充材料、基质材料和固化剂在真空环境中进行脱气处理，形成液态的所述复合材料。优选地，所述填充材料与所述基质材料的介电特性不同，所述基质材料具有绝缘特性。进一步地，所述填充材料为具有统一尺寸的颗粒，所述填充材料包括二氧化钛、钛酸锶、钛酸钡、碳纳米管或石墨烯。优选地，所述将所述复合材料浇注进预置金属电极的绝缘件模具中，之后还包括：将浇注进所述绝缘件模具中的复合材料在真空环境中再次进行脱气处理。优选地，所述金属电极包括至少一个高压电极和至少一个接地电极。优选地，所述在所述金属电极施加预设电压，具体为：将所述金属电极的接地电极接地；将述所金属电极的高压电极施加预设电压强度和预设频率的交流电压。本专利技术提供的一种功能梯度绝缘件的制备方法，将填充材料、基质材料和固化剂混合成复合材料溶液，将复合材料浇注进预设金属电极的绝缘件模具中，在复合材料溶液未固化的前提下，通过在绝缘件模具中的金属电极施加一个非均匀电场，使得填充材料在基质材料中受控运动，由于填充材料和基质材料的介电特性不同，通过非均匀电场使得填充材料在基质材料中梯度分布，进而使得加热固化后制备的绝缘件的介电特性也呈现梯度分布的状态。并通过调整填充材料的颗粒大小，金属电极上施加的电压强度和基质材料的介电常数来调整功能梯度绝缘件中填充材料的梯度分布，获得不同的介电梯度特性的绝缘件，此种功能梯度绝缘件的制备方法能够用于实际尺寸的绝缘件的制备。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种功能梯度绝缘件的制备方法流程图；图2是本专利技术实施例给出的一种功能梯度绝缘台的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1所示，是本专利技术实施例提供的一种功能梯度绝缘件的制备方法流程图。所述方法包括步骤S101～S104：S101，将预设比例的填充材料、基质材料和固化剂混合配置成复合材料；S102，将所述复合材料浇注进预置金属电极的绝缘件模具中；S103，在所述金属电极施加预设电压，经过预设时间后，切断所述金属电极上施加的电压；S104，加热所述绝缘件模具，形成功能梯度绝缘件。在具体实施时，先制备用于浇注功能梯度绝缘件的复合材料溶液，所述复合材料由预设比例的填充材料、基质材料和固化剂混合配置而成；在绝缘件模具中预置金属电极，金属电极的安装位置根据功能梯度绝缘件的结构和梯度特性的形状具体确定；将配置好的复合材料浇注进预置金属电极的绝缘件模具中；给预置的金属电极间施加预设电压，电压强度可根据功能梯度绝缘件的梯度特性确定，经过预设时间，复合材料中的填充材料会在电场的作用下，呈现梯度特性分布；断开金属电极上的电压；对绝缘件模具进行加热，使复合材料中的固化剂固化，功能梯度绝缘件成型。功能梯度绝缘件产生的具体原理为：电中性的填充材料在金属电极间施加的非均匀电场中发生极化，产生诱导偶极矩，偶极矩在非均匀电场中会产生介电泳力，从而使得填充材料向电场较强或者较弱的区域移动，填充材料在非均匀电场中受到的介电泳力为：其中，sm为基体材料的介电常数，K为Clausius-Mossotti函数，r为颗粒半径，E为电场强度。介电泳力的大小由电场强度、颗粒大小、基质材料介电常数决定，因此可以通过调整这3个参数针对颗粒的运动情况进行精细调控，从而获取理想的颗粒在基材中的分布情况，进而获取理想的介电特性梯度分布情况。本专利技术提供的一种功能梯度绝缘件的制备方法，将填充材料、基质材料和固化剂混合成复合材料溶液，将复合材料浇注进预设金属电极的绝缘件模具中，在复合材料溶液未固化的前提下，通过在绝缘件模具中的金属电极施加一个非均匀电场，使得填充材料在基质材料中受控运动，由于填充材料和基质材料的介电特性不同，通过非均匀电场使得填充材料在基质材料中梯度分布，进而使得加热固化后制备的绝缘件的介电特性也呈现梯度分布的状态。并通过调整填充材料的颗粒大小，金属电极上施加的电压强度和基质材料的介电常数来调整功能梯度绝缘件中填充材料的梯度分布，获得不同的介电梯度特性的绝缘件，此种功能梯度绝缘件的制备方法能够用于实际尺寸的绝缘件的制备。在本专利技术提供的另一实施例中，步骤S101具体为：将预设比例的填充材料、基质材料和固化剂混合，并采取机械搅拌或超声波分散的方式混合均匀；将混合均匀的填充材料、基质材料和固化剂在真空环境中进行脱气处理，形成液态的所述复合材料。在具体实施时，先将一定比例的基质材料和固化剂混合制成混合溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能梯度绝缘件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：/n将预设比例的填充材料、基质材料和固化剂混合配置成复合材料；/n将所述复合材料浇注进预置金属电极的绝缘件模具中；/n在所述金属电极施加预设电压，经过预设时间后，切断所述金属电极上施加的电压；/n加热所述绝缘件模具，形成功能梯度绝缘件。/n

【技术特征摘要】
1.一种功能梯度绝缘件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将预设比例的填充材料、基质材料和固化剂混合配置成复合材料；
将所述复合材料浇注进预置金属电极的绝缘件模具中；
在所述金属电极施加预设电压，经过预设时间后，切断所述金属电极上施加的电压；
加热所述绝缘件模具，形成功能梯度绝缘件。


2.根据权利要求1所述的功能梯度绝缘件的制备方法，其特征在于，所述将预设比例的填充材料、基质材料和固化剂混合配置成复合材料，具体为：
将预设比例的填充材料、基质材料和固化剂混合，并采取机械搅拌或超声波分散的方式混合均匀；
将混合均匀的填充材料、基质材料和固化剂在真空环境中进行脱气处理，形成液态的所述复合材料。


3.根据权利要求1所述的功能梯度绝缘件的制备方法，其特征在于，所述填充材料与所述基质材料的介电特性不同，所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张逸凡，傅明利，侯帅，惠宝军，冯宾，朱闻博，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44