專利名稱：復(fù)合絕緣管型母線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種高的電壓傳輸技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種復(fù)合絕緣管 型母線及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著用電負荷的增長，變電站主變單臺容量的增大，低壓側(cè)的電流也不斷增 加。而且隨著變電站占地面積的限制，對設(shè)備的設(shè)置越來越密集，傳統(tǒng)的矩形母 線因載流量小，集膚效應(yīng)低，占地面積大，現(xiàn)場施工周期長等原因越來越不適應(yīng) 市場的需要了，因此管型母線在載流量和集膚效應(yīng)，散熱性能均占優(yōu)勢，傳統(tǒng)的 管型母線絕緣方法通常采用支撐絕緣子和熱縮套管包護的方式進行絕緣，但是這 仍然解決不了占地面積大，小動物引發(fā)的故障等問題，隨著絕緣材料的發(fā)展，尤 其是復(fù)合絕緣材料和技術(shù)的發(fā)展，為絕緣管型母線的絕緣工藝加工方法提供了材 料上和技術(shù)上的保障。
管型母線由于長度長，體積大，形狀多樣等原因，所以其表面絕緣處理一直 以來是一個難題。人們很難套用現(xiàn)有的工藝如電纜的擠包法，套管的模具澆注 法等。瑞典MGC公司采用APG工藝生產(chǎn)管型絕緣母線，但其工藝繁復(fù)，導(dǎo)致了 交貨時間的延長，且故障時修理不易。國內(nèi)也有廠家采用聚四氟乙烯交疊纏繞等 方法，都有母線絕緣層容易在重力下滑動，分層，空氣較多，局放較大，護套壽 命短等缺點。
經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號ZL02235608. 8，授權(quán)公開號 CN2552220Y的實用新型專利，記載了一種"干式髙壓穿墻套管"，包括接線板 連結(jié)導(dǎo)電桿，絕緣層設(shè)置導(dǎo)電桿外，法蘭盤設(shè)置絕緣層外中間位，其絕緣層為干 式固體絕緣材帶及鋁箔，按同軸電容器分壓結(jié)構(gòu)等厚度等電容等距離繞成，其內(nèi) 裝滿絕緣液體，硅橡膠傘裙套裝于絕緣層外部。但是該技術(shù)必須預(yù)先將絕緣液體 填充入絕緣層內(nèi)，使用時如穿墻套管經(jīng)扭曲導(dǎo)致絕緣層稍有破裂，內(nèi)部的絕緣液體則有可能泄露導(dǎo)致絕緣效果降低，而且經(jīng)過長時間使用后，絕緣液體受重力影 響流動后導(dǎo)致內(nèi)部液體分布變化，嚴重時將形成縫隙并造成局部放電現(xiàn)象增大而 降低絕緣性能。
另外經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?1144480. 0，授權(quán)公開 號CN1427423A的發(fā)明專利申請，記載了一種"交流高壓套管"，包括主體結(jié) 構(gòu)是兩端絕緣外套和帶有接地法蘭的中部聯(lián)接套筒內(nèi)部設(shè)有電容芯子,其特征是 在導(dǎo)電桿及各電容極板問的絕緣介質(zhì)是由液態(tài)合成橡膠澆鑄填充后高溫或室溫 條件下固化制成。但是該現(xiàn)有技術(shù)的缺點在于其澆鑄工藝過于復(fù)雜，而每次必須 根據(jù)不同形狀定制不同的模具所造成的附加成本使得該技術(shù)不能滿足市場要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種復(fù)合絕緣管型母線及其制備 方法，利用固體無氣泡絕緣薄膜帶和絕緣液的不同的特性在管型導(dǎo)體表面進行 纏繞并固化成型的絕緣管型母線具有生產(chǎn)工序簡化，維修簡便的特點，與現(xiàn)有技 術(shù)相比具有更好的絕緣性能及更長的使用壽命，且可以應(yīng)用于惡劣環(huán)境中。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明中涉及復(fù)合絕緣管型母線具體包 括導(dǎo)體管、復(fù)合絕緣層、半導(dǎo)體電帶層、屏蔽層和套管，其中導(dǎo)體管位于最
內(nèi)層，在導(dǎo)體管的外部交叉設(shè)有若干層復(fù)合絕緣層和半導(dǎo)體電帶層，銅箔層設(shè)置 于半導(dǎo)體電帶層外部，在銅箔層外部設(shè)有套管。
所述導(dǎo)體管的截面為圓形，截面外徑為60mm至140mm，截面內(nèi)徑為30mm至 100mm;該導(dǎo)體管具體為銅、鋁或其合金中的一種。
所述復(fù)合絕緣層包括絕緣帶和絕緣液，其中半導(dǎo)電帶層和絕緣帶之間設(shè)有絕 緣液，絕緣帶以半疊纏繞的方式設(shè)置與導(dǎo)體管或上一層復(fù)合絕緣層的外部。
所述的半疊纏繞具體是指復(fù)合絕緣層與導(dǎo)體管或上一層復(fù)合絕緣層呈e角
度進行纏繞,每一層復(fù)合絕緣層與上一層復(fù)合絕緣層纏繞疊加寬度為復(fù)合絕緣層 寬度的一半，所述的e角度范圍等于30°至60° 。
所述絕緣帶的外形為帶狀，截面為矩形，截面長度為25mm至35mm，截面寬 度為0.01mm至0.02mm;該絕緣帶的質(zhì)地為致密無氣泡的絕緣材料，具體為聚酯 帶、聚四氟乙烯帶或其他具有致密無氣泡具有較高絕緣性能中的可以加工成帶狀
的材料中的一種；
所述絕緣液為無氣泡的粘結(jié)性好的可固化液態(tài)絕緣材料，具體為環(huán)氧樹脂或 有機硅樹脂；
所述半導(dǎo)體導(dǎo)電層為柔軟質(zhì)地而又具有很強韌性的具有半導(dǎo)電特性的帶狀
物，具體為半導(dǎo)電紙帶或半導(dǎo)電膠帶；
所述屏蔽層為鋁箔或銅箔層，具體厚度為0. lrnrn至0. 3mm; 所述套管為不銹鋼質(zhì)地的波紋管或PVC質(zhì)地的熱縮套管。 本發(fā)明中涉及復(fù)合絕緣管型母線的制備方法，具體步驟如下
(1) 原料預(yù)處理
首先在導(dǎo)體管的內(nèi)部放置電熱管進行保溫，設(shè)定溫度保持在35*€至45^; 然后將絕緣帶、半導(dǎo)體電帶和銅箔置于烘箱中加熱2小時，加熱溫度為100X:; 再將待處理絕緣液從包裝器皿中取出，置于真空攪拌機中以100轉(zhuǎn)/分鐘速度在 4 6Pa環(huán)境下攪拌20分鐘，使得攪拌后的絕緣液內(nèi)部均勻并除去多余氣泡；最 后將加熱后的絕緣帶和半導(dǎo)體電帶置于攪拌后的絕緣液浸泡1小時并同時繼續(xù) 抽真空，使絕緣帶和半導(dǎo)體電帶的四周均勻包覆絕緣液。
(2) 纏繞和涂抹
以0角度的半疊纏繞的方式纏繞若干層浸泡后的絕緣帶于導(dǎo)體管外側(cè)，然后 在導(dǎo)體管外側(cè)的絕緣帶半疊處涂抹絕緣液，再通過拉緊方法擠出絕緣帶的疊壓處 的氣泡并以半疊方式將同樣浸泡后的半導(dǎo)體電帶纏繞至絕緣帶外部，具體是每半
疊纏繞10層至30層絕緣帶后再半疊纏繞1層半導(dǎo)體電帶；根據(jù)電壓等級不同
重復(fù)操作本步驟以獲得多層包括絕緣帶和半導(dǎo)體電帶的復(fù)合絕緣層。
(3) 設(shè)置屏蔽層和接地端子
在經(jīng)纏繞和涂抹絕緣液后的最外層半導(dǎo)體電帶的外層包覆鋁箔或銅箔作為 屏蔽層，并在該屏蔽層中引出一接地端子，安裝時將該接地端子接地，使其表面
電位為零，制成復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯子；
(4) 固化
在完成屏蔽層后，將復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯子置于固化箱內(nèi)進行固化， 設(shè)定的固化環(huán)境為溫度140'C至160'C,固化時需旋轉(zhuǎn)母線，速度為每分鐘30
轉(zhuǎn)至60轉(zhuǎn)。
(5)加裝護套
將固化完成的復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯子根據(jù)不同用戶加裝熱縮套管或 不銹鋼波紋管。
本發(fā)明利用兩種不同特性的絕緣材料:固體無氣泡絕緣薄膜帶和絕緣液的不 同的特性在管型導(dǎo)體表面進行纏繞并固化成型的加工方法，使管型母線表面形成 一層或多層(根據(jù)電壓等級不同可以在絕緣材質(zhì)中設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的電容屏蔽層) 復(fù)合絕緣材料，并且與管壁粘附并固化成為一個整體，由于液體絕緣材料的存在 在固化前將層間的大多數(shù)空氣擠出，由于固體無氣泡絕緣薄膜帶的存在將剩余的 極少的空氣隔開使其無法形成連續(xù)的放電通道，由于半疊纏繞使空氣即使形成通 道也無法直接穿過絕緣層而必須沿著固體無氣泡絕緣薄膜帶的邊緣交叉爬電，其 爬電距離遠遠大于端部爬電距離。使得本發(fā)明具有絕緣性能好局部放電量小， 介損值低；安全性好表面人可觸摸，有效防止小動物攀爬而引起的短路事故； 免于維護，可以節(jié)省大量的人力物力的特點。


圖1為實施例中復(fù)合絕緣管型母線示意圖； 圖2為實施例中半疊纏繞方式示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護 范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示，本實施例為耐壓10KV的復(fù)合絕緣管型母線，具體包括導(dǎo)體 管l、復(fù)合絕緣層2、半導(dǎo)體導(dǎo)電層3、銅箔層4和套管5，其中導(dǎo)體管l位 于最內(nèi)層，在導(dǎo)體管1的外部交叉設(shè)有若干層復(fù)合絕緣層2和半導(dǎo)體電帶層3， 銅箔層4設(shè)置于半導(dǎo)體電帶層3外部，在銅箔層4外部設(shè)有套管5。
所述導(dǎo)體管1具體為外徑80mm內(nèi)徑60mm的紫銅管，該紫銅管的含銅量 〉99. 4%;
所述復(fù)合絕緣層2包括絕緣帶6和絕緣液7，其中半導(dǎo)電帶層3和絕緣帶6
之間設(shè)有絕緣液7，絕緣帶6以半疊纏繞的方式設(shè)置與導(dǎo)體管1或上一層復(fù)合絕
緣層2的外部；
所述絕緣帶6具體為F級DMD6641改性聚酯薄膜纖維非織布柔軟復(fù)合材料， 該絕緣帶外形為寬度35咖，厚度0.15mm;
所述絕緣液7為FR-108雙組分無溶劑型有機硅涂料，具體包含A組有機硅 和B組固化劑；
所述半導(dǎo)體電帶層3具體為電阻為lmm/lkQ,外形尺寸為寬35mrn，厚 0. 15mm的鈹紋紙材質(zhì)的半導(dǎo)電帶；
所述屏蔽層4為銅箔，具體為寬度35咖，厚度0.1ran; 所述套管5為不銹鋼質(zhì)地的波紋管或PVC質(zhì)地的熱縮套管。 上述實施例中所述的IOKV絕緣銅管母線的制造步驟具體如下
第一步，將絕緣帶、半導(dǎo)體電帶和銅箔置于烘箱中ioox:加熱，在導(dǎo)體管
中內(nèi)置lkw電熱管通過溫控器使其溫度保持在;將絕緣液的A組有機硅和B 組固化劑分別從包裝器皿中取出，按100: 5的質(zhì)量比例配置后置于真空攪拌機 內(nèi)，設(shè)定氣壓為5Pa，攪拌均勻并除去氣泡；將絕緣帶和半導(dǎo)體電帶放置于攪拌 好的絕緣液中1小時，使其兩面均勻涂抹上絕緣液后取出備用；
第二步，纏繞和涂抹將浸漬好的絕緣帶和半導(dǎo)體電帶以0角度為45°的 半疊纏繞的方式纏繞在導(dǎo)電管上，同時在半疊纏繞處涂抹絕緣液，將疊壓處氣泡 趕出；纏繞方式具體為每半疊纏繞20層絕緣帶后半疊纏繞1層半導(dǎo)體電帶， 重復(fù)3次纏繞后形成3層復(fù)合絕緣層；所述半疊纏繞的誤差控制在2mm內(nèi)。
第三步，然后在最外層半導(dǎo)體電帶上半疊纏繞銅箔作為屏蔽層，并以絕緣液 填充，并在該屏蔽層中引出一接地端子，安裝時將該接地端子接地，使其表面電 位為零，制成復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯子；
第四步，固化將復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯子的兩端用抱箍固定好置于烘 箱內(nèi)固化，將溫度均勻升到150'C保持3 5分鐘后均勻降溫到室溫，加熱的同時 將復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯子保持低速均勻的旋轉(zhuǎn)，以便于液體均勻分布，外 形美觀；固化后將母線取出，將表面多余的凝結(jié)物去除，露出銅箔并打磨光滑， 準備加裝護套。第五步，加裝護套在固化完成并表面處理好的復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯 子套入不銹鋼波紋管，該不銹鋼波紋管兩端用環(huán)氧樹脂灌封膠密封以防潮并隔離 紫外線。
本實施例可以保證絕緣母線達到F級絕緣，局放水平在8. 6千伏電壓下小于 等于10pC,在5. 8千伏電壓下小于等于5pC， tan S在5. 8千伏電壓下小于等于 0.015，并具有防火、防潮功能。由于絕緣層有一定的彈性，因此，按照此方法 生產(chǎn)的絕緣母線還能允許一定的彎曲度，此功能可以補償?shù)鼗两邓鶐淼哪妇€ 彎曲變形，而不影響產(chǎn)品的性能和使用。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合絕緣管型母線，其特征在于，具體包括導(dǎo)體管、復(fù)合絕緣層、半導(dǎo)體電帶層、屏蔽層和套管，其中導(dǎo)體管位于最內(nèi)層，在導(dǎo)體管的外部交叉設(shè)有若干層復(fù)合絕緣層和半導(dǎo)體電帶層，復(fù)合絕緣層包括絕緣帶和絕緣液，半導(dǎo)電帶層和絕緣帶之間設(shè)有絕緣液，絕緣帶以半疊纏繞的方式設(shè)置與導(dǎo)體管或上一層復(fù)合絕緣層的外部，銅箔層設(shè)置于半導(dǎo)體電帶層外部，在銅箔層外部設(shè)有套管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合絕緣管型母線，其特征是，所述半疊纏繞， 是指復(fù)合絕緣層與導(dǎo)體管或上一層復(fù)合絕緣層呈9角度進行纏繞，每一層復(fù)合 絕緣層與上一層復(fù)合絕緣層纏繞疊加寬度為復(fù)合絕緣層寬度的一半。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合絕緣管型母線，其特征是，所述e角度，其范圍等于30。至60。。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合絕緣管型母線，其特征是，所述絕緣帶為致 密無氣泡的絕緣材料，具體為聚酯帶或聚四氟乙烯帶。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的復(fù)合絕緣管型母線，其特征是，所述絕緣液具體 為FR-108雙組分無溶劑型有機硅涂料，包含A組有機硅和B組固化劑，使用時 按100: 5的質(zhì)量比例配置。
6、 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合絕緣管型母線的制備方法，其特征在于， 具體包括以下步驟第一步，原料預(yù)處理首先在導(dǎo)體管的內(nèi)部放置電熱管保溫，并將絕緣帶、半導(dǎo)體電帶和銅箔置于烘箱中加熱；然后將待處理絕緣液從包裝器皿中取出，置 于真空攪拌機中以100轉(zhuǎn)/分鐘速度在4 6Pa環(huán)境下攪拌20分鐘；最后將加熱 后的絕緣帶和半導(dǎo)體電帶置于攪拌后的絕緣液浸泡1小時；第二步，纏繞和涂抹將浸泡后的絕緣帶以半疊纏繞的方式纏繞若干層于導(dǎo) 體管外側(cè)，然后在導(dǎo)體管外側(cè)的絕緣帶半疊處涂抹絕緣液，再通過拉緊方法擠出 絕緣帶的疊壓處的氣泡并以半疊方式將同樣浸泡后的半導(dǎo)體電帶纏繞至絕緣帶 外部；第三步，設(shè)置屏蔽層和接地端子在經(jīng)纏繞和涂抹絕緣液后的最外層半導(dǎo)體電帶之外包覆鋁箔或銅箔作為屏蔽層，并在該屏蔽層中引出一接地端子，將該接 地端子接地，制成復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯子；第四步，固化在完成屏蔽層后，將復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯子置于固化 箱內(nèi)進行固化；第五步，加裝護套將固化完成的復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯子根據(jù)不同用 戶加裝熱縮套管或不銹鋼波紋管。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合絕緣管型母線的制備方法，其特征是，第一 步中所述的將絕緣帶、半導(dǎo)體電帶和銅箔置于烘箱中加熱，具體是指加熱時間為 2小時，加熱溫度為IOO'C。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合絕緣管型母線的制備方法，其特征是，第二 步中所述的將浸泡后的絕緣帶以半疊纏繞的方式纏繞若干層于導(dǎo)體管外側(cè)，具體 是指每半疊纏繞10層至30層絕緣帶后再半疊纏繞1層半導(dǎo)體電帶，根據(jù)電壓 等級不同重復(fù)操作本步驟以獲得多層絕緣帶和半導(dǎo)體電帶。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合絕緣管型母線的制備方法，其特征是，第二 步中所述的在導(dǎo)體管外側(cè)的絕緣帶半疊處涂抹絕緣液,具體是指將絕緣液涂抹至厚度為0.01mm至0.lmm。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合絕緣管型母線的制備方法，其特征是，第四 步中所述的固化,具體是指將復(fù)合絕緣管型母線的絕緣芯子置于固化箱內(nèi)進行固 化，設(shè)定的固化環(huán)境為溫度140C至160X:，固化時需旋轉(zhuǎn)母線，速度為每分鐘 30轉(zhuǎn)至60轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種高壓絕緣傳導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)合絕緣管型母線及其制備方法，包括導(dǎo)體管、復(fù)合絕緣層、半導(dǎo)體電帶層、屏蔽層和套管，其中導(dǎo)體管位于最內(nèi)層，在導(dǎo)體管的外部交叉設(shè)有若干層復(fù)合絕緣層和半導(dǎo)體電帶層，銅箔層設(shè)置于半導(dǎo)體電帶層外部，在銅箔層外部設(shè)有套管。本發(fā)明利用固體無氣泡絕緣薄膜帶和絕緣液的不同的特性在管型導(dǎo)體表面進行纏繞并固化成型的絕緣管型母線具有生產(chǎn)工序簡化，維修簡便的特點，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有更好的絕緣性能及更長的使用壽命，且可以應(yīng)用于惡劣環(huán)境中。
文檔編號H01B7/16GK101339824SQ20081004166
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
發(fā)明者楊小強, 湯大勇, 康 袁, 袁授本 申請人:上海西邦電氣有限公司