一种高强度氧化铝悬式绝缘子的制备方法及瓷绝缘子结构技术

本发明专利技术公开了一种高强度氧化铝悬式绝缘子的制备方法及瓷绝缘子结构，包括以下步骤：步骤1：采用如下质量百分比的坯料原料，包括工业氧化铝20～30％、长石15～25％、球土20～25％、黏土粒料20～25％和SrCO33

【技术实现步骤摘要】
一种高强度氧化铝悬式绝缘子的制备方法及瓷绝缘子结构


[0001]本专利技术属于电力系统中绝缘子制造领域，具体涉及一种高强度氧化铝悬式绝缘子的制备方法及瓷绝缘子结构。

技术介绍

[0002]特高压电网对大吨位瓷绝缘子的可靠性要求极高，特高压用瓷绝缘子技术条件要求投运后3年内，其年均劣化率不应大于十万分之五，使用寿命不低于40年。然而，目前大吨位瓷绝缘子受产品自身技术水平、制造工艺、运输安装和环境等多方面因素影响，新投运及挂网运行420KN及以上大吨位瓷绝缘子零值问题日渐频繁，劣化率连年升高，形势十分严峻。
[0003]悬式瓷绝缘子主要由四部分构成，分别为钢帽、水泥胶合剂、瓷本体和连接金具，其中瓷本体为主要的绝缘部件。瓷质绝缘子的制造工艺普遍采用长石、石英和黏土作为主要原材料。由于这些不同材料的热学性能存在较大差异，受热时的膨胀系数各不相同，当外界环境的温度变化较大时，各材料组分延展和收缩幅度不均，在瓷绝缘件内部产生很大的轴向压应力和切向剪应力。运行中的绝缘子长期承受强电场、大机械应力，积累到一定程度时就会使绝缘件产生裂纹，与外力作用叠加可能发展成裂纹，绝缘性能下降成为低、零值绝缘子。同时随着运行时间的增长，瓷绝缘子的机电性能也会逐渐衰减。
[0004]因此，研发具有良好的化学稳定性和热稳定性，并具有良好的电气和机械性能的悬式瓷绝缘子配方是当前电瓷制造业的当务之急。
[0005]悬式瓷绝缘子的强度主要由瓷本体及钢帽、钢脚的强度决定，而决定瓷本体强度除了原料配方，还由其头部结构的设计及尺寸决定。目前国内大吨位盘形悬式瓷绝缘子头部结构多采用圆锥头结构和圆柱头结构，但圆锥头结构需要保证绝缘子头部瓷壁的厚度以及角度，且圆锥头悬式绝缘子头部结构较大，重量较重，会增加线路荷载，在相同强度等级条件下，圆柱体瓷头不仅重量轻，节约瓷材料和钢帽材料，而且几乎无棱角，具有应力分布更加均匀，机械强度的稳定性更高等优点，但钢脚偏移对强度影响甚大。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：为解决现有瓷绝缘子在长期运行后，绝缘性能下降、机电性能衰减等问题，本专利技术提出了一种高强度氧化铝悬式绝缘子的制备方法；以及为最大限度减轻大吨位盘形悬式瓷绝缘子的重量，减轻线路的荷载，本专利技术提出了一种大吨位盘形悬式瓷绝缘子结构，在保证产品爬电距离、机械性能及电气性能的条件下，最大限度的减轻大吨位悬式绝缘子的重量，减轻线路的荷载。
[0007]技术方案：一种高强度氧化铝绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：采用如下质量百分比的坯料原料，包括工业氧化铝20～30％、长石15～25％、球土20～25％、黏土粒料20～25％和SrCO
3 3
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5％，其中，黏土粒料的颗粒度在20
‑
40目；
[0009]步骤2：对坯料原料进行砂磨，得到直径为3
‑
5微米的坯料颗粒；
[0010]步骤3：对步骤2得到的坯料颗粒依次进行球磨、除杂、水分控制、干燥、修坯、烘干、上釉、烧结得到氧化铝瓷绝缘子体。
[0011]进一步的，进行球磨时，采用坯料颗粒：水：球石的质量比为1:1:2进行球磨，球磨时长为10
‑
12h。
[0012]进一步的，所述除杂包括过筛和除铁。
[0013]本专利技术还公开了一种大吨位盘形悬式瓷绝缘子结构，包括瓷头和钢脚，所述瓷头为纵截面外轮廓呈圆角矩形状且内轮廓呈拱门状的氧化铝瓷绝缘子体，所述氧化铝瓷绝缘子体采用上述公开的一种高强度氧化铝绝缘子的制备方法得到。
[0014]进一步的，所述钢脚设置在瓷头内且该钢脚的中轴线与瓷头的中轴线重合。
[0015]进一步的，所述瓷头的瓷壁厚度大于24mm。
[0016]进一步的，所述钢脚的外边缘与瓷头内轮廓至少存在两个对称的接触点。
[0017]进一步的，所述瓷头的内圆角半径取15
‑
21mm。
[0018]进一步的，所述瓷头的外圆角半径取9
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18mm。
[0019]有益效果：传统氧化铝配方中为的铝原料主要为铝矾土，但铝矾土含铁钛杂质多，并且刚玉晶相转化率低，工业氧化铝经过了磨浆、溶出、沉降、分解、蒸发和焙烧等工序，其中在溶出、沉降和分解过程中，剔除原本铝矾土中的铁等原料杂质，本专利技术通过采用工业氧化铝(α
‑
Al2O3)代替铝矾土原料制备得到绝缘子，减少了铁钛杂质，同时添加SrCO3促进了刚玉晶相生长，使刚玉晶相有明显提高，从而提高材料强度，采用本专利技术方法制备得到的绝缘子生产合格率在80％左右，具有机械性能和电气性能稳定的优点，满足高压线路安全运行要求；
[0020]同时，本专利技术通过对瓷绝缘子头部的结构、瓷头内结构及头部瓷壁厚度的优化设计，保证产品强度的稳定性，降低产品的重量；由于瓷头内的钢脚位置偏移对强度影响甚大，本专利技术通过钢脚定位在中心的结构设计，确保钢脚位置零偏移，减少了因钢脚偏移而产生强度波动的影响；本专利技术的圆柱头绝缘子只需要保证产品头部瓷壁的厚度和控制钢脚一端的中心定位，而不需要控制瓷头底部的中心定位，就能保证圆柱头两边瓷壁受力均匀，产品强度稳定；在相同强度等级条件下，本专利技术的圆柱头绝缘子重量轻，可节约瓷材料和钢帽材料，而且几乎无棱角，应力分布更加均匀，机械强度的稳定性更高。
附图说明
[0021]图1为以铝矾土为主要原料下的瓷绝缘子微观气孔图；
[0022]图2为以工业氧化铝为主要原料下的瓷绝缘子微观气孔图；
[0023]图3为改进前的圆柱头悬式绝缘子头部结构示意图；
[0024]图4为改进后的圆柱头悬式绝缘子头部结构示意图。
具体实施方式
[0025]现结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。
[0026]实施例1：
[0027]大吨位瓷绝缘子瓷体属于多组织材料，主要由刚玉、莫来石、玻璃相和气孔等组
成，其核心在于采用高铝质瓷配方，在原料中加入一定比例的氧化铝。氧化铝有十几种晶型，其中常见的晶型有α、β、γ等，在这些相中，经加热最终也是最稳定的相就是α相，其余的均为过渡性亚稳相。随着温度的升高，逐渐向α相转变。α
‑
Al2O3的结构最紧密、化学活性低、高温稳定性好、电学性能优良并且机械性能也最佳。
[0028]因此本实施例的一种高强度氧化铝悬式绝缘子的制备方法，提出采用工业氧化铝(α
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Al2O3)制备高强度氧化铝瓷绝缘子本体，得到的绝缘子本体具有化学活性低、高温稳定性好、电学性能优良、机械性能佳等优点。
[0029]现对该制备方法的步骤进行说明：
[0030]步骤1：选用主要成分为α
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Al2O3的工业氧化铝代替铝矾土，以工业氧化铝、长石、球土、黏土等电瓷绝缘子坯料作为坯料原料，具体选用质量百分比为：工业氧化铝20～30％，长石15～25％，球土20～25％，黏土粒料20～25％，SrCO3 3...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度氧化铝绝缘子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：采用如下质量百分比的坯料原料，包括工业氧化铝20～30％、长石15～25％、球土20～25％、黏土粒料20～25％和SrCO
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5％，其中，黏土粒料的颗粒度在20
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40目；步骤2：对坯料原料进行砂磨，得到直径为3
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5微米的坯料颗粒；步骤3：对步骤2得到的坯料颗粒依次进行球磨、除杂、水分控制、干燥、修坯、烘干、上釉、烧结得到氧化铝瓷绝缘子体。2.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝悬式绝缘子的制备方法，其特征在于：进行球磨时，采用坯料颗粒：水：球石的质量比为1:1:2进行球磨，球磨时长为10
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12h。3.根据权利要求1所述的一种高强度氧化铝悬式绝缘子的制备方法，其特征在于：所述除杂包括过筛和除铁。4.一种大吨位盘形悬式...

【专利技术属性】
技术研发人员：高嵩，刘洋，刘建军，杨景刚，黄新宇，张迺龙，陈杰，胡秦然，杨生哲，邱刚，
申请(专利权)人：江苏南瓷绝缘子股份有限公司国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：