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氧树脂绝缘壳体的质量控制

氧树脂绝缘壳体的质量控制
  环氧树脂由于其良好的机械、绝缘、耐老化及制造工艺性能,已成为当今制造优质绝缘件的首选,而压力凝胶工艺由于充分发挥了环氧树脂的各项性能优势,当今国际、国内各种品牌SF6负荷开关绝缘壳体无不由环氧树脂采用压力凝胶工艺制成。
  由于开关壳体同时承担了绝缘、气密、机械支撑的功能,使得它结构复杂、机械性能及精度要求都很高,无疑对材料选用、制造工艺过程均提出了严格的要求。
  材料选用
  环氧树脂:
  基础型的环氧树脂(即大型树脂厂生产的年产量数千吨的环氧树脂)及固化剂不能直接用于生产绝缘件,特别是SF6开关绝缘壳体所用的环氧树脂及固化剂更是需要经过特殊的改性处理以提高其机械强度、韧性及改善其耐冷热冲击性能及加工工艺性能。不同厂家的改性技术各有千秋,所以适合不同工作重点的产品要求,而对于SF6开关绝缘壳体由于它本身是一个支撑件,在开关分、合过程中受到一定的冲击力,对环氧树脂的强度提出了较高的要求;开关壳体里要充装SF6气体并保证极低的泄漏率,就对环氧树脂对嵌件的粘结性提出了较高的要求;近年来,SF6负荷开关在生产或工作中曾发生过壳体开裂事故,经测试,开裂壳体所用材料的拉伸强度及抗弯强度并不低,而代表材料韧性的冲击强度却较低。可见SF6开关绝缘壳体的冲击强度又是各项性能指标中的重中之重。国内生产的HE2082-HH2082材料特别适合生产SF6开关绝缘壳体,该体系玻璃化温度实测104℃,满足某国际知名品牌要求的100℃~110℃,而且冲击强度达15KJ/m2,超过一般配方体系50%,具有极佳的韧性,同时由于其粘结性极佳,生产的开关壳体有极低的漏气率。
  硅微粉:
  环氧树脂中加入硅微粉可以提高固化物的耐热性、硬度及尺寸稳定性,并降低了生产成本。硅微粉由于矿源及生产工艺的不同,对环氧树脂固化物的各项性能均有很大的影响。在生产一般产品时往往把混合料粘度或硅微粉的可加入量当成衡量硅微粉质量的主要指标。但作为生产重要绝缘件的配方体系,把固化物高性能作为衡量硅微粉质量的首选指标。加入高质量的硅微粉加入环氧树脂后粘度较高,使得可加入量偏低,经分析是硅微粉中针状颗粒含量较高造成,而这恰恰提高了环氧树脂的机械强度。
  染色剂:
  用于环氧树脂的染色剂无怪乎有机染色剂及无机染色剂两大类,有机染色剂对环氧树脂加固化物电气绝缘性能无明显影响;而无机染色剂多是以氧化铁为主的金属氧化物,加入环氧树脂后会加大固化物的介电损耗,所以为了保证产品的电气绝缘性能,配方体系中尽量不要加入无机染色剂。为了保证电气绝缘性能,电工级硅微粉的Fe2O3含量的技术指标要求为≤0.01%。如果在配方体系中按环氧树脂比加入1.5%的氧化铁红色粉相当于使硅微粉的Fe2O3含量提高至0.5%,达到基础含量50倍,可以想象对电气绝缘性能的负面影响程度很大。
  嵌件预处理:
  为了保证环氧树脂对嵌件的良好粘结,对嵌件良好的预处理也是至关重要的。嵌件的预处理包括喷砂、清洗油污及灰尘,精确预热至与模具温度一致并注意不能氧化过度,以免强度极低的氧化铜影响环氧树脂对嵌件的粘结强度。并保证嵌件在周转过程中不能被二次污染。环氧树脂对嵌件良好的粘结不但保证了极低的漏气率,同时也使得产品有极低的局部放电量。放电量在15KV时,测得仅为5PC。
  后固化、定型、冷却:
  环氧树脂在常温下的弹性模量很高,如剪切弹性模量达到4000MPa,呈刚性状态;当温度超过玻璃化温度时,其剪切弹性模量只有40MPa,呈高弹态。在很小的外力下就可以变形,利用这一特性,可以在后固化过程中将SF6开关绝缘壳体上下壳的对合面放在一个有一定精度的平板上进行定型,完成后固化后,以很低的降温速度(≤5℃/h)对产品进行随炉冷却,不但有利于保证绝缘壳体上、下壳对合面有较小的平面度误差,而且产品各处的内应力也很低,不至于在以后发生变形或开裂现象。
  经过这样处理并加以适当的选配,上、下壳之间的对合间隙≤0.25mm,这样在上、下壳对锁在一起时由于变形量极小,使得产品的变形内应力极小,保证了开关的安全使用,不会产生开裂漏气现象。
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