复合绝缘管型母线及其制备方法

1.一种复合绝缘管型母线，其特征在于，具体包括：导体管、复合绝缘层、半导体电带层、屏蔽层和套管，其中：导体管位于最内层，在导体管的外部交叉设有若干层复合绝缘层和半导体电带层，复合绝缘层包括绝缘带和绝缘液，半导体电带层和绝缘带之间设有绝缘液，绝缘带以半叠缠绕的方式设置于导体管或上一层复合绝缘层的外部，屏蔽层设置于半导体电带层外部，在屏蔽层外部设有套管。
2.根据权利要求1所述的复合绝缘管型母线，其特征是，所述半叠缠绕，是指：复合绝缘层与导体管呈θ角度进行缠绕，每一层复合绝缘层的绝缘带与上一层复合绝缘层的绝缘带缠绕叠加宽度为复合绝缘层的绝缘带宽度的一半。
3.根据权利要求2所述的复合绝缘管型母线，其特征是，所述θ角度，其范围等于30°至60°。
4.根据权利要求1所述的复合绝缘管型母线，其特征是，所述绝缘带为致密无气泡的绝缘材料，具体为聚酯带或聚四氟乙烯带。
5.根据权利要求1所述的复合绝缘管型母线，其特征是，所述绝缘液具体为FR-108双组分无溶剂型有机硅涂料，包含A组有机硅和B组固化剂，使用时按100∶5的质量比例配置。
6.一种根据权利要求1所述的复合绝缘管型母线的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
第一步，原料预处理：首先在导体管的内部放置电热管保温，并将绝缘带、半导体电带和屏蔽层材料置于烘箱中加热；然后将待处理绝缘液从包装器皿中取出，置于真空搅拌机中以100转/分钟速度在4～6Pa环境下搅拌20分钟；最后将加热后的绝缘带和半导体电带置于搅拌后的绝缘液浸泡1小时；
第二步，缠绕和涂抹：将浸泡后的绝缘带以半叠缠绕的方式缠绕若干层于导体管外侧，然后在导体管外侧的绝缘带半叠处涂抹绝缘液，再通过拉紧方法挤出绝缘带的叠压处的气泡并以半叠方式将同样浸泡后的半导体电带缠绕至绝缘带外部；
第三步，设置屏蔽层和接地端子：在经缠绕和涂抹绝缘液后的最外层半导体电带之外包覆铝箔或铜箔作为屏蔽层，并在该屏蔽层中引出一接地端子，将该接地端子接地，制成复合绝缘管型母线；
第四步，固化：在完成屏蔽层后，将复合绝缘管型母线置于固化箱内进行固化；
第五步，加装套管：将固化完成的复合绝缘管型母线根据不同用户加装热缩套管或不锈钢波纹管。
7.根据权利要求6所述的复合绝缘管型母线的制备方法，其特征是，第一步中所述的将绝缘带、半导体电带和屏蔽层材料置于烘箱中加热，具体是指加热时间为2小时，加热温度为100℃。
8.根据权利要求6所述的复合绝缘管型母线的制备方法，其特征是，每半叠缠绕10层至30层绝缘带后再半叠缠绕1层半导体电带，根据电压等级不同重复操作本步骤以获得多层绝缘带和半导体电带。
9.根据权利要求6所述的复合绝缘管型母线的制备方法，其特征是，第二步中所述的在导体管外侧的绝缘带半叠处涂抹绝缘液，具体是指将绝缘液涂抹至厚度为0.01mm至0.1mm。
10.根据权利要求6所述的复合绝缘管型母线的制备方法，其特征是，第四步中所述的固化，具体是指将复合绝缘管型母线置于固化箱内进行固化，设定的固化环境为温度140℃至160℃，固化时需旋转母线，速度为每分钟30转至60转。

技术领域\n本发明涉及的是一种高的电压传输技术领域的方法，具体是一种复合绝缘管型母线及其制备方法。\n背景技术\n随着用电负荷的增长，变电站主变单台容量的增大，低压侧的电流也不断增加。而且随着变电站占地面积的限制，对设备的设置越来越密集，传统的矩形母线因载流量小，集肤效应低，占地面积大，现场施工周期长等原因越来越不适应市场的需要了，因此管型母线在载流量和集肤效应，散热性能均占优势，传统的管型母线绝缘方法通常采用支撑绝缘子和热缩套管包护的方式进行绝缘，但是这仍然解决不了占地面积大，小动物引发的故障等问题，随着绝缘材料的发展，尤其是复合绝缘材料和技术的发展，为绝缘管型母线的绝缘工艺加工方法提供了材料上和技术上的保障。\n管型母线由于长度长，体积大，形状多样等原因，所以其表面绝缘处理一直以来是一个难题。人们很难套用现有的工艺：如电缆的挤包法，套管的模具浇注法等。瑞典MGC公司采用APG工艺生产管型绝缘母线，但其工艺繁复，导致了交货时间的延长，且故障时修理不易。国内也有厂家采用聚四氟乙烯交叠缠绕等方法，都有母线绝缘层容易在重力下滑动，分层，空气较多，局放较大，套管寿命短等缺点。\n经过对现有技术的检索发现，中国专利号ZL02235608.8，授权公开号CN2552220Y的实用新型专利，记载了一种“干式高压穿墙套管”，包括：接线板连结导电杆，绝缘层设置导电杆外，法兰盘设置绝缘层外中间位，其绝缘层为干式固体绝缘材带及铝箔，按同轴电容器分压结构等厚度等电容等距离绕成，其内装满绝缘液体，硅橡胶伞裙套装于绝缘层外部。但是该技术必须预先将绝缘液体填充入绝缘层内，使用时如穿墙套管经扭曲导致绝缘层稍有破裂，内部的绝缘液体则有可能泄露导致绝缘效果降低，而且经过长时间使用后，绝缘液体受重力影响流动后导致内部液体分布变化，严重时将形成缝隙并造成局部放电现象增大而降低绝缘性能。\n另外经过对现有技术的检索发现，中国专利申请号01144480.0，授权公开号CN1427423A的发明专利申请，记载了一种“交流高压套管”，包括：主体结构是两端绝缘外套和带有接地法兰的中部联接套筒内部设有电容芯子，其特征是在导电杆及各电容极板问的绝缘介质是由液态合成橡胶浇铸填充后高温或室温条件下固化制成。但是该现有技术的缺点在于其浇铸工艺过于复杂，而每次必须根据不同形状定制不同的模具所造成的附加成本使得该技术不能满足市场要求。\n发明内容\n本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种复合绝缘管型母线及其制备方法，利用固体无气泡绝缘薄膜带和绝缘液的不同的特性在管型导体表面进行缠绕并固化成型的绝缘管型母线具有生产工序简化，维修简便的特点，与现有技术相比具有更好的绝缘性能及更长的使用寿命，且可以应用于恶劣环境中。\n本发明是通过以下技术方案实现的，本发明中涉及复合绝缘管型母线具体包括：导体管、复合绝缘层、半导体电带层、屏蔽层和套管，其中：导体管位于最内层，在导体管的外部交叉设有若干层复合绝缘层和半导体电带层，屏蔽层设置于半导体电带层外部，在屏蔽层外部设有套管。\n所述导体管的截面为圆形，截面外径为60mm至140mm，截面内径为30mm至100mm；该导体管具体为铜、铝或其合金中的一种。\n所述复合绝缘层包括绝缘带和绝缘液，其中半导体电带层和绝缘带之间设有绝缘液，绝缘带以半叠缠绕的方式设置与导体管或上一层复合绝缘层的外部。\n所述的半叠缠绕具体是指复合绝缘层与导体管或上一层复合绝缘层呈θ角度进行缠绕，每一层复合绝缘层与上一层复合绝缘层缠绕叠加宽度为复合绝缘层宽度的一半，所述的θ角度范围等于30°至60°。\n所述绝缘带的外形为带状，截面为矩形，截面长度为25mm至35mm，截面宽度为0.01mm至0.02mm；该绝缘带的质地为致密无气泡的绝缘材料，具体为聚酯带、聚四氟乙烯带或其他具有致密无气泡具有较高绝缘性能中的可以加工成带状的材料中的一种；\n所述绝缘液为无气泡的粘结性好的可固化液态绝缘材料，具体为环氧树脂或有机硅树脂；\n所述半导体导电层为柔软质地而又具有很强韧性的具有半导电特性的带状物，具体为半导电纸带或半导电胶带；\n所述屏蔽层为铝箔或屏蔽层，具体厚度为0.1mm至0.3mm；\n所述套管为不锈钢质地的波纹管或PVC质地的热缩套管。\n本发明中涉及复合绝缘管型母线的制备方法，具体步骤如下：\n(1)原料预处理：\n首先在导体管的内部放置电热管进行保温，设定温度保持在35℃至45℃；然后将绝缘带、半导体电带和屏蔽层材料置于烘箱中加热2小时，加热温度为100℃；再将待处理绝缘液从包装器皿中取出，置于真空搅拌机中以100转/分钟速度在4～6Pa环境下搅拌20分钟，使得搅拌后的绝缘液内部均匀并除去多余气泡；最后将加热后的绝缘带和半导体电带置于搅拌后的绝缘液浸泡1小时并同时继续抽真空，使绝缘带和半导体电带的四周均匀包覆绝缘液。\n(2)缠绕和涂抹：\n以θ角度的半叠缠绕的方式缠绕若干层浸泡后的绝缘带于导体管外侧，然后在导体管外侧的绝缘带半叠处涂抹绝缘液，再通过拉紧方法挤出绝缘带的叠压处的气泡并以半叠方式将同样浸泡后的半导体电带缠绕至绝缘带外部，具体是每半叠缠绕10层至30层绝缘带后再半叠缠绕1层半导体电带；根据电压等级不同重复操作本步骤以获得多层包括绝缘带和半导体电带的复合绝缘层。\n(3)设置屏蔽层和接地端子：\n在经缠绕和涂抹绝缘液后的最外层半导体电带的外层包覆铝箔或屏蔽层材料作为屏蔽层，并在该屏蔽层中引出一接地端子，安装时将该接地端子接地，使其表面电位为零，制成复合绝缘管型母线；\n(4)固化：\n在完成屏蔽层后，将复合绝缘管型母线置于固化箱内进行固化，设定的固化环境为温度140℃至160℃，固化时需旋转母线，速度为每分钟30转至60转。\n(5)加装套管：\n将固化完成的复合绝缘管型母线根据不同用户加装热缩套管或不锈钢波纹管。\n本发明利用两种不同特性的绝缘材料：固体无气泡绝缘薄膜带和绝缘液的不同的特性在管型导体表面进行缠绕并固化成型的加工方法，使管型母线表面形成一层或多层(根据电压等级不同可以在绝缘材质中设置相应数量的电容屏蔽层)复合绝缘材料，并且与管壁粘附并固化成为一个整体，由于液体绝缘材料的存在在固化前将层间的大多数空气挤出，由于固体无气泡绝缘薄膜带的存在将剩余的极少的空气隔开使其无法形成连续的放电通道，由于半叠缠绕使空气即使形成通道也无法直接穿过绝缘层而必须沿着固体无气泡绝缘薄膜带的边缘交叉爬电，其爬电距离远远大于端部爬电距离。使得本发明具有绝缘性能好：局部放电量小，介损值低；安全性好：表面人可触摸，有效防止小动物攀爬而引起的短路事故；免于维护，可以节省大量的人力物力的特点。\n附图说明\n图1为实施例中复合绝缘管型母线示意图；\n图2为实施例中半叠缠绕方式示意图。\n具体实施方式\n下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。\n如图1所示，本实施例为耐压10KV的复合绝缘管型母线，具体包括：导体管1、复合绝缘层2、半导体导电层3、屏蔽层4和套管5，其中：导体管1位于最内层，在导体管1的外部交叉设有若干层复合绝缘层2和半导体电带层3，屏蔽层4设置于半导体电带层3外部，在屏蔽层4外部设有套管5。\n所述导体管1具体为外径80mm内径60mm的紫铜管，该紫铜管的含铜量＞99.4％；\n所述复合绝缘层2包括绝缘带6和绝缘液7，其中半导体电带层3和绝缘带6之间设有绝缘液7，绝缘带6以半叠缠绕的方式设置与导体管1或上一层复合绝缘层2的外部；\n所述绝缘带6具体为F级DMD6641改性聚酯薄膜纤维非织布柔软复合材料，该绝缘带外形为宽度35mm，厚度0.15mm；\n所述绝缘液7为FR-108双组分无溶剂型有机硅涂料，具体包含A组有机硅和B组固化剂；\n所述半导体电带层3具体为：电阻为1mm/1kΩ，外形尺寸为宽35mm，厚0.15mm的皱纹纸材质的半导电带；\n所述屏蔽层4为屏蔽层材料，具体为宽度35mm，厚度0.1mm；\n所述套管5为不锈钢质地的波纹管或PVC质地的热缩套管。\n上述实施例中所述的10KV绝缘铜管母线的制造步骤具体如下：\n第一步，将绝缘带、半导体电带和屏蔽层材料置于烘箱中100℃加热，在导体管中内置1kw电热管通过温控器使其温度保持在40℃；将绝缘液的A组有机硅和B组固化剂分别从包装器皿中取出，按100∶5的质量比例配置后置于真空搅拌机内，设定气压为5Pa，搅拌均匀并除去气泡；将绝缘带和半导体电带放置于搅拌好的绝缘液中1小时，使其两面均匀涂抹上绝缘液后取出备用；\n第二步，缠绕和涂抹：将浸渍好的绝缘带和半导体电带以θ角度为45°的半叠缠绕的方式缠绕在导电管上，同时在半叠缠绕处涂抹绝缘液，将叠压处气泡赶出；缠绕方式具体为：每半叠缠绕20层绝缘带后半叠缠绕1层半导体电带，重复3次缠绕后形成3层复合绝缘层；所述半叠缠绕的误差控制在2mm内。\n第三步，然后在最外层半导体电带上半叠缠绕屏蔽层材料作为屏蔽层，并以绝缘液填充，并在该屏蔽层中引出一接地端子，安装时将该接地端子接地，使其表面电位为零，制成复合绝缘管型母线；\n第四步，固化：将复合绝缘管型母线的两端用抱箍固定好置于烘箱内固化，将温度均匀升到150℃保持3～5分钟后均匀降温到室温，加热的同时将复合绝缘管型母线保持低速均匀的旋转，以便于液体均匀分布，外形美观；固化后将母线取出，将表面多余的凝结物去除，露出屏蔽层材料并打磨光滑，准备加装套管。\n第五步，加装套管：在固化完成并表面处理好的复合绝缘管型母线套入不锈钢波纹管，该不锈钢波纹管两端用环氧树脂灌封胶密封以防潮并隔离紫外线。\n本实施例可以保证绝缘母线达到F级绝缘，局放水平在8.6千伏电压下小于等于10pC，在5.8千伏电压下小于等于5pC，tanδ在5.8千伏电压下小于等于0.015，并具有防火、防潮功能。由于绝缘层有一定的弹性，因此，按照此方法生产的绝缘母线还能允许一定的弯曲度，此功能可以补偿地基沉降所带来的母线弯曲变形，而不影响产品的性能和使用。