一种瓷头型针式复合绝缘子及其瓷头粘接工艺的制作方法

[0001]
本发明属于输变电技术领域，涉及一种瓷头型针式复合绝缘子，及一种瓷头型针式复合绝缘子的瓷头粘接工艺。


背景技术：

[0002]
随着经济的快速发展，人们对电力资源的需求也逐年升高。同时，随着经济的发展与用电负荷的增加，现有电压水平下各区域电网的短路电流超标问题日益凸显，危及电网的安全稳定运行。因此，输配电线路的电气安全性及可靠性显得越来越重要。
[0003]
而在输配电线路中，大量使用的针式绝缘子是电力输送过程中相当重要的零部件，尤其是输配电网线路规模大，分布广，因此针式绝缘子的机械、电气性能对于减少污闪等事故发生，保障能源输送安全稳定进行具有重要作用。之前输配电线路广泛使用的针式绝缘子是瓷绝缘子，电瓷是无机绝缘材料，耐候性、抗老化性能好，而且有足够的电气和机械强度。运行经验表明，瓷绝缘子的性能稳定可靠，但其耐污性能差，强度分散性大，容易产生脆断现象。随着电力系统的发展，传统瓷绝缘子已很难兼顾电气强度、机械强度以及恶劣运行环境等多方面的要求。
[0004]
目前针式复合绝缘子由于自身防污闪能力、抗震性能优良等特点已广泛应用于经济发达地区的输配电线路中。但对于经济欠发达国家和地区，大规模使用针式复合绝缘子显得较为困难。
[0005]
因此，更低成本、更好绝缘性能的针式复合绝缘子拥有极其广阔的市场。


技术实现要素：

[0006]
本发明目的在于克服现有技术的上述不足而提供一种瓷头型针式复合绝缘子，降低针式复合绝缘子的成本，提升针式复合绝缘子的电气性能。
[0007]
本发明还提供生产上述一种瓷头型针式复合绝缘子的瓷头粘接工艺。
[0008]
一种瓷头型针式复合绝缘子的瓷头粘接工艺，其特征在于：包括以下步骤：1）粘接剂的配制先取环氧树脂和固化剂连同容器放置在45℃~75℃的烘箱内保温预热0.5~1小时；然后采用人工将保温后的环氧树脂和固化剂按照质量比1:0.8~1.2的比例进行混合搅拌10~20分钟得到初混料，后对初混料进行真空负压消泡30分钟至1小时得到粘接剂；或采用真空混合机将保温后的环氧树脂和固化剂吸入两个储料罐进行负压消泡40分钟，然后从两个储料罐按环氧树脂和固化剂质量比1:0.8~1.2的比例抽入混合罐进行混合搅拌得到粘接剂；2）粘接零部件的处理观察芯棒带外螺纹一端清洁情况，若有污物，使用干净的抹布蘸无水乙醇清洁芯棒外表面，待酒精挥全部挥发后，涂抹硅烷偶联剂，并在室温下晾干备用；瓷头的小孔一内部使用干净的抹布蘸无水乙醇进行清洁，待酒精完全挥发后，涂抹硅烷偶联剂，并在室温下晾干备用；
3）瓷头的粘接将步骤1）中配制好的粘接剂按照瓷头小孔一内螺纹与芯棒外螺纹之间的空隙注入到经过步骤2）处理的瓷头的小孔一内，然后在经过步骤2）处理的芯棒螺纹端的螺纹凹槽内均匀涂抹粘接剂，然后将芯棒与瓷头结合的上端部旋入小孔一，插入后粘结剂填充均匀，然后将从瓷头与伞盘串结合部位溢出的粘接剂人工清理干净；加热固化将步骤3）中粘接好瓷头复合绝缘子放入130℃~170℃的烘箱内进行保温固化，加热时间不小于7小时，固化完成后取出烘箱自然冷却至室温。
[0009]
将步骤4）冷却至室温的复合绝缘子再用密封硅橡胶对瓷头与芯棒结合面作最后密封。
[0010]
所述人工混合搅拌过程中将经过保温并称量好的固化剂一次性倒入环氧树脂内，然后使用手持式电动搅拌器将两者充分搅拌，搅拌过程中移动搅拌头的位置，确保容器内混合液各位置均被搅拌到，得到初混料；然后将初混料连盛放同容器一起放入带抽气管道的密封容器内，用普通真空泵抽出容器内的空气，并使真空值在≥0.08mpa下，保持30分钟至1小时，得到处理好的粘结剂，最后向密封容器内缓慢注入空气，待内外压力平衡为标准大气压后，取出粘结剂。
[0011]
所述环氧树脂和固化剂按照质量比1:1。
[0012]
环氧树脂为araldite
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cw 5957 ci、araldite
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xb 5829、araldite
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cy 5622中的一种；固化剂为aradur
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xb 5915、araldite
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xb 5830、aradur
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hw 5958 ci中的一种；硅烷偶联剂为th-608。
[0013]
一种瓷头型针式复合绝缘子，包括：芯棒，所述芯棒上端部设有外螺纹，中部外设有伞盘串，伞盘串包括套接在芯棒外的圆柱筒、设于圆柱筒外壁上的伞盘；装于芯棒上端部的瓷头，所述瓷头下部中心处设有台阶孔盲孔一，包括小孔一、连接于小孔一下与伞盘串的圆柱筒上端部配合的大孔一，小孔一内设有与芯棒上端部的外螺纹配合的内螺纹；装于芯棒下端部的针脚金具，所述针脚金具上端部设有台阶孔盲孔二，包括与伞盘串的圆柱筒下端部匹配的大孔二、连接于大孔二下端与芯棒下端部匹配的小孔二；针脚金具下端设有设有台阶孔盲孔三，包括小孔三、连接于小孔三下大孔三，小孔三内设有与螺杆匹配的螺纹，螺杆上还装有压装螺母，螺母外径小于大孔三直径；瓷头、芯棒、针脚金具、螺杆中心轴位于同一直线，所述芯棒上端的外螺纹与小孔一内的内螺纹之间填充有上述技术方案所述的粘接剂。
[0014]
所述瓷头顶部和周围有用于与输配电导线固定连接的凹陷圆弧。
[0015]
伞盘串圆柱筒上下两端与大孔一、大孔二连接处设有用于密封的硅橡胶。
[0016]
所述小孔一深度大于大孔一，小孔二深度大于大孔二，大孔一、大孔二均为光孔。
[0017]
所述芯棒的材质为环氧玻纤，伞盘串的材质为硅橡胶或树脂；针脚金具、螺杆的外表面设有镀锌。本发明使用环氧树脂和固化剂混合物作为粘结剂，将两种组分通过保温
→
混合
→
除气
→
填充粘接
→
保温固化
→
硅橡胶密封等一系列工艺实现瓷头与环氧树脂芯棒的粘接。
[0018]
本发明的有益效果：1、降低有机粘结剂的成本直接采购成品粘接剂的成本约230元/kg；使用环氧树脂和固化剂混合物后成本约45元/kg，成本降低78.7%。
[0019]
2、降低针式绝缘子成本原来采用金属作为高压端金具，每个金具成本50元，采用该粘接工艺粘接瓷头作为高压端，成本降至15元左右，每支针式绝缘子成本降低35元左右。
[0020]
3、粘接性能牢固使用直径38mm的芯棒，瓷头和芯棒粘结长度为40mm时，芯棒表面和小孔一均为光孔时，拉伸破坏力可达16kn，粘接剂破坏强度高于瓷头的破坏强度。
[0021]
4、缩短粘接时间环氧树脂和固化剂室温下的固化时间超过24小时，在130℃时的固化时间为3小时，为保证固化完全，达到需求的固化硬度和粘接强度，130℃时保温时间为10小时，保温温度上升至150℃时，保温8小时即可达到同等固化硬度和粘接强度。
[0022]
5提升针式支柱绝缘子的电气性能相比原来的金属金具，采用粘接瓷头，由于瓷头本身绝缘，同样的芯棒长度下，针式绝缘子的绝缘距离最少可以增加80mm左右，极大提升了产品的电气安全性。
附图说明
[0023]
图1为本发明的结构示意图；图2为图1的a部放大图；图3为图1的b部放大图；图4为本发明实际使用中示意图1；图5为本发明实际使用中示意图2。
具体实施方式
[0024]
图1中，伞盘串3包覆在芯棒2的圆柱形外表面上，伞盘串3包括套接在芯棒2外的圆柱筒、设于圆柱筒外壁上的伞盘，芯棒2光棒一端插入针式金具4孔内，使用压接机进行压接固定，带螺纹一端旋入瓷头1的小孔一内，旋入时在两者缝隙内填充粘结剂5，在伞盘串3与瓷头1以及针式金具4的交界面均使用硅橡胶进行密，瓷头1、芯棒2、针脚金具4、螺杆7中心轴位于同一直线。芯棒2的材质为环氧玻纤，伞盘串3的材质为硅橡胶或树脂；针脚金具4、螺杆7的外表面设有镀锌。
[0025]
图2中，瓷头1下部中心处设有台阶孔盲孔一，包括小孔一、连接于小孔一下与伞盘串3的圆柱筒上端部配合的大孔一，小孔一深度大于大孔一，小孔一内设有与芯棒2上端部的外螺纹配合的内螺纹；瓷头1顶部和周围有用于与输配电导线固定连接的凹陷圆弧，通过绑扎金属丝与导线绑扎固定。
[0026]
图3中，针脚金具4上端部设有台阶孔盲孔二，包括与伞盘串3的圆柱筒下端部匹配的大孔二、连接于大孔二下端与芯棒2下端部匹配的小孔二；小孔二深度大于大孔二，针脚金具4下端设有台阶孔盲孔三，包括小孔三、连接于小孔三下大孔三，小孔三内设有与螺杆7
匹配的螺纹，螺杆7上还装有压装螺母，螺母外径小于大孔三直径。
[0027]
图4中，8为钢结构横担，9为水泥杆或者钢管杆。
[0028]
图5中，10为木横担，11为木制杆；针脚金具底部的螺杆7可以根据不同厚度的横担选用不同尺寸的，适应范围广。
[0029]
1）粘接剂的配制先取环氧树脂和固化剂连同容器放置在45℃~75℃的烘箱内保温预热0.5~1小时；采用人工混料过程：将保温后的环氧树脂和固化剂按照质量比为1:1的比例取出备用，然后将称量好的固化剂一次性倒入环氧树脂内，然后使用手持式电动搅拌器将两者充分搅拌，搅拌过程中移动搅拌头的位置，确保容器内混合液各位置均被搅拌到，搅拌10~20分钟后得到初混料；然后将初混料连盛放同容器一起放入带抽气管道的密封容器内，用普通真空泵抽出容器内的空气，并使真空值在≥0.08mpa下，保持30分钟至1小时，得到处理好的粘结剂5，最后向密封容器内缓慢注入空气，待内外压力平衡为标准大气压后，取出粘结剂5；或采用真空混合设备（型号为hedrich）混料过程：将保温后的环氧树脂和固化剂吸入两个储料罐进行负压消泡40分钟，然后从两个储料罐按环氧树脂和固化剂质量比1:0.8~1.2的比例抽入混合罐进行混合搅拌得到粘接剂5；2）粘接零部件的处理观察芯棒2带外螺纹一端清洁情况，若有污物，使用干净的抹布蘸无水乙醇清洁芯棒2外表面，待酒精挥全部挥发后，涂抹硅烷偶联剂th-608，并在室温下晾干备用；瓷头1的小孔一内部使用干净的抹布蘸无水乙醇进行清洁，待酒精完全挥发后，涂抹硅烷偶联剂th-608（哈尔滨天和助剂厂），并在室温下晾干备用；3）瓷头的粘接将步骤1）中配制好的粘接剂5按照瓷头1小孔一内螺纹与芯棒2外螺纹之间的空隙定量注入到经过步骤2）处理的瓷头1的小孔一内，然后在经过步骤2）处理的芯棒2螺纹端的螺纹凹槽内均匀涂抹粘接剂5，然后将芯棒2与瓷头1结合的上端部旋入小孔一，确保插入后粘结剂5填充均匀，然后将从瓷头1与伞盘串3结合部位溢出的粘接剂5人工清理干净；4）加热固化将步骤3）中粘接好瓷头1复合绝缘子放入130℃~170℃的烘箱内进行保温固化，加热时间不小于7小时，固化完成后取出烘箱自然冷却至室温。
[0030]
将步骤4）冷却至室温的复合绝缘子再用密封硅橡胶6对瓷头1与芯棒2结合面作最后密封。
[0031]
环氧树脂为araldite
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cw 5957 ci、araldite
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xb 5829、araldite
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cy 5622中的一种；固化剂为aradur
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xb 5915、araldite
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xb 5830、aradur
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hw 5958 ci中的一种。
[0032]
本发明降低有机粘结剂的成本：直接采购成品粘接剂的成本约230元/kg；使用环氧树脂和固化剂混合物后成本约45元/kg，成本降低78.7%。
[0033]
本发明降低针式绝缘子成本：原来采用金属作为高压端金具，每个金具成本50元，采用该粘接工艺粘接瓷头作为高压端，成本降至15元左右，每支针式绝缘子成本降低35元左右。
[0034]
本发明粘接性能牢固：使用直径38mm的芯棒，瓷头和芯棒粘结长度为40mm时，芯棒表面和小孔一均为光孔时，拉伸破坏力可达16kn，粘接剂破坏强度高于瓷头的破坏强度。
[0035]
本发明缩短粘接时间：环氧树脂和固化剂室温下的固化时间超过24小时，在130℃时的固化时间为3小时，为保证固化完全，达到需求的固化硬度和粘接强度，130℃时保温时间为10小时，保温温度上升至150℃时，保温8小时即可达到同等固化硬度和粘接强度。
[0036]
本发明升针式支柱绝缘子的电气性能：相比原来的金属金具，采用粘接瓷头，由于瓷头本身绝缘，同样的芯棒长度下，针式绝缘子的绝缘距离最少可以增加80mm左右，极大提升了产品的电气安全性。