本發(fā)明涉及到電力系統(tǒng)的高壓輸電，具體的說是一種高壓輸電線路用的絕緣子及其制作方法。
背景技術(shù)：
絕緣子是起絕緣作用和機(jī)械固定的電氣元件，能夠在架空輸電線路中起到重要作用。早年間絕緣子多用于電線桿，慢慢發(fā)展于高型高壓電線連接塔的一端掛了很多盤狀的絕緣體，它是為了增加爬電距離的，就叫絕緣子。絕緣子在輸電線路中數(shù)量最多，屬于最薄弱環(huán)節(jié)，造價低廉，約為線路造價的2%，是輸電線路的最重要環(huán)節(jié)之一。
對高壓輸電線路所使用的高壓絕緣子具有以下要求：分為電氣負(fù)荷和電氣性能要求、機(jī)械負(fù)荷和機(jī)械性能要求、熱負(fù)荷和熱性能要求、環(huán)境作用因素和各種負(fù)荷的聯(lián)合作用以及對絕緣子的要求；絕緣子不應(yīng)該由于環(huán)境和電負(fù)荷條件發(fā)生變化導(dǎo)致的各種機(jī)電應(yīng)力而失效，否則絕緣子就不會產(chǎn)生重大的作用，就會損害整條線路的使用和運(yùn)行壽命。
現(xiàn)有的絕緣子通常由玻璃或陶瓷制成，和盤形懸式陶瓷絕緣子相比，玻璃絕緣子制造工藝線路短，便于機(jī)械化大批量生產(chǎn)，但自爆率較高（一般自爆率在萬分之二以下），影響輸電線路的安全。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高壓輸電線路用的絕緣子及其制作方法，通過該方法制作的陶瓷絕緣子，不僅重量相比較于現(xiàn)有的陶瓷絕緣子有了降低，而且其抗電擊穿性能以及在各種環(huán)境中的適應(yīng)性得到了很大的提高，大幅度提高了絕緣子在用于高壓輸電線路的安全性能。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為：一種高壓輸電線路用的絕緣子，包括絕緣子體和設(shè)置在絕緣子體兩端的兩個固定件，沿絕緣子體的長度方向環(huán)繞其表面分布有若干大傘和小傘，且大傘與小傘間隔排布，所述絕緣子體由基料、填充料和制孔劑燒制而成，按照重量比，所述基料由30-32份高嶺土、8-10份的木節(jié)粘土和16-18份的石英組成，填充料由4-5份細(xì)度不超過45微米的藍(lán)晶石細(xì)粉、5-7份細(xì)度不超過5微米的活性氧化鋁微粉和3-4份的改性納米二氧化硅組成，制孔劑由7-9份細(xì)度不超過30微米的碳化硅細(xì)粉、1-2份的碳酸氫鈉和2-3份的堿石灰組成；所述改性納米二氧化硅為市售納米二氧化硅與其重量3-5%的表面改性劑混合得到，所述表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。
所述表面改性劑中還加入有0.2-0.4份的氯化鉀。
所述填充料中還含有0.2-0.4份的改性六鈦酸鉀晶須，所述改性六鈦酸鉀晶須為市售六鈦酸鉀晶須與十二烷基硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、納米二氧化鈦按照重量比100：3:2:8-10。
所述制孔劑中還含有0.5-0.7份的錳酸鉀。
上述高壓輸電線路用的絕緣子的制作方法，首先按照上述要求選取各原料并對原料進(jìn)行處理，然后按比例混料、磨粉后送入模具中壓鑄成型，最后燒結(jié)即得到產(chǎn)品，所述對原料進(jìn)行處理是指，將市售納米二氧化硅與其重量3-5%的表面改性劑混合得到改性納米二氧化硅，所述表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。
所述混料、磨粉是指，依次向混合后的各原料中加入各原料總重35%的水、各原料總重2%的丙酮、各原料總重1%的工業(yè)植物油和各原料總重0.8%的碳粉，而后拌合均勻并研磨制成細(xì)度為300目的粉料。
所述燒結(jié)分為低溫段、中溫段和氧化燒結(jié)段三部分，其中，低溫段是指使?fàn)t內(nèi)溫度從常溫在6h均勻升高到420℃，并保持該溫度1-2h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不高于4%；
所述中溫段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從420℃在4h均勻升高到1050℃，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%；
所述氧化燒結(jié)段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從1050℃在2h均勻升高到1450℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%。
本發(fā)明中，以燒制陶瓷的常規(guī)原料高嶺土、木節(jié)粘土和石英作為主料，其中混入碳化硅、碳酸氫鈉和堿石灰作為制孔劑，既可確保燒成后的陶瓷中含有一些開放型氣孔（或稱開口氣孔），而且也不會影響其強(qiáng)度；碳化硅在高溫氧化氣氛中容易發(fā)生氧化反應(yīng)：SiC+2O2→CO2+SiO2，該反應(yīng)開始溫度較高，1000℃開始明顯氧化，顆粒越細(xì)，則氧化速度越快，反應(yīng)產(chǎn)物CO2的逸出容易造成陶瓷坯體表面形成開口氣孔，而反應(yīng)產(chǎn)物SiO2具有較高活性，與氧化鋁反應(yīng)生成莫來石，從而在陶瓷內(nèi)形成莫來石增強(qiáng)體；碳酸氫鈉高溫生成碳酸鈉，同時堿石灰中的氫氧化鈉和氫氧化鉀在高溫下并不會參與任何反應(yīng)，而且由于其熔點(diǎn)高，所以高溫下彌散在整個體系內(nèi)，當(dāng)這些顆粒進(jìn)入到氣孔內(nèi)及氣孔邊緣時，會增加陶瓷表面及氣孔的面積，從而在其與其它物質(zhì)結(jié)合時，提供更強(qiáng)的結(jié)合力；同時，本發(fā)明中填充料在高溫下，其中的藍(lán)晶石細(xì)粉，既可確保生成較多的莫來石相，保證制品的力學(xué)強(qiáng)度，藍(lán)晶石從1100℃左右開始分解、生成莫來石和SiO2，1300℃以后顯著分解轉(zhuǎn)化，由于該莫來石化反應(yīng)伴隨有16-18%的體積膨脹，因此還可填充由于碳化硅氧化產(chǎn)生的孔隙，使單個孔隙變小，整體孔隙率降低，并且會改變陶瓷內(nèi)孔隙的形狀和分布。
本發(fā)明中，利用氫氧化鋇和碳酸鈉混合作為催化劑讓納米級的 SiO2粒子的表面能夠受到羥基的作用，從而含有一定數(shù)量的含氧官能團(tuán)，增加了納米級SiO2粒子的有關(guān)表面相容性，在納米級SiO2粒子作為填充料與其余原料充分混合時，因?yàn)镾iO2顆粒很小，且比表面積大，細(xì)微化的結(jié)構(gòu)使得其余物料與其的接觸面積增大，使SiO2粒子可以在物料中均勻分散，從而便于SiO2與其余物質(zhì)在高溫下發(fā)生化學(xué)鍵合或者物理結(jié)合。此外，均勻分散的納米級SiO2相當(dāng)于“錨點(diǎn)”，其能夠使高溫環(huán)境下生成的強(qiáng)化基體與其結(jié)合，在受到外力沖擊作用下，能夠產(chǎn)生 “應(yīng)力集中”的效應(yīng)，使得其周圍的一些基體“屈服”并吸收較多的變形功，此外也能夠產(chǎn)生 “釘扎-攀越”效應(yīng)，增大裂紋在擴(kuò)展時所受到的阻力，消耗變形功，從而使其韌性增加。
本發(fā)明中，在絕緣子體燒結(jié)完成后，可以將其置于融化的丁腈橡膠內(nèi)，并保持融化狀態(tài)浸泡20-30min，以使其表面形成絕緣橡膠層；
當(dāng)然，也可以將其置于水泥漿、塑料粉末和玻璃纖維形成的混合物中，且水泥漿、塑料粉末和玻璃纖維的重量比為10:1:2，水泥漿采用水泥與水按照重量比1:10-20的比例混合得到。
有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具備以下優(yōu)點(diǎn)：
1）本發(fā)明以燒制陶瓷的常規(guī)原料高嶺土、木節(jié)粘土和石英作為主料，其中混入碳化硅、碳酸氫鈉和堿石灰作為制孔劑，既可確保燒成后的陶瓷中含有一些開放型氣孔（或稱開口氣孔），而且也不會影響其強(qiáng)度，通過加入高溫下體積膨脹的藍(lán)晶石粉，使得開放型氣孔明顯縮小，從而在陶瓷內(nèi)部和表面形成細(xì)小的氣孔，從而助于燒制后的絕緣子體與其余絕緣材料的結(jié)合，如塑料和橡膠等；
2）本發(fā)明在混料時，除了加入常規(guī)的水之外，還加入了丙酮、工業(yè)植物油和碳粉，這兩種物質(zhì)混合后，在低溫段能夠緩慢的氣化，從而脫離泥胎，并在泥胎表面形成微小的氣孔，而且也能增強(qiáng)混合料的粘性，防止燒制時表面出現(xiàn)裂紋導(dǎo)致在后續(xù)燒制中損壞；
3）本發(fā)明中，納米二氧化硅經(jīng)改性后其分散性以及與基體、界面的結(jié)合強(qiáng)度得到增強(qiáng)，當(dāng)其作為填充料時，其在燒結(jié)時的高溫條件下，能夠與燒結(jié)時形成的莫來石增強(qiáng)體緊密結(jié)合，大幅度提高整體性和強(qiáng)度，而且在高溫下也可以作為類似成核劑的存在，使其中的氧化鋁和氧化硅能夠更好的形成莫來石增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)；
4）本發(fā)明燒制的絕緣子體可以浸泡在無機(jī)或有機(jī)絕緣材料中，從而使這些絕緣材料填充到絕緣子體中的氣孔內(nèi)，進(jìn)一步增強(qiáng)絕緣子體的防電擊穿性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述，以下各實(shí)施例中所用的原料均為本領(lǐng)域常規(guī)的原料或者是從市面上能夠購買得到。
實(shí)施例1
一種高壓輸電線路用的絕緣子，包括絕緣子體和設(shè)置在絕緣子體兩端的兩個固定件，沿絕緣子體的長度方向環(huán)繞其表面分布有若干大傘和小傘，且大傘與小傘間隔排布，所述絕緣子體由基料、填充料和制孔劑燒制而成，按照重量比，所述基料由30份高嶺土、8份的木節(jié)粘土和16份的石英組成，填充料由4份細(xì)度不超過45微米的藍(lán)晶石細(xì)粉、5份細(xì)度不超過5微米的活性氧化鋁微粉和3份的改性納米二氧化硅組成，制孔劑由7份細(xì)度不超過30微米的碳化硅細(xì)粉、1份的碳酸氫鈉和2份的堿石灰組成；所述改性納米二氧化硅為市售納米二氧化硅與其重量3%的表面改性劑混合得到，所述表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3:1:30的比例混合而成；
上述高壓輸電線路用的絕緣子的制作方法，首先按照上述要求選取各原料并對原料進(jìn)行處理，然后按比例混料、磨粉后送入模具中壓鑄成型，最后燒結(jié)即得到產(chǎn)品，所述對原料進(jìn)行處理是指，將市售納米二氧化硅與其重量3%的表面改性劑混合得到改性納米二氧化硅，所述表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3:1:30的比例混合而成；
所述混料、磨粉是指，依次向混合后的各原料中加入各原料總重35%的水、各原料總重2%的丙酮、各原料總重1%的工業(yè)植物油和各原料總重0.8%的碳粉，而后拌合均勻并研磨制成細(xì)度為300目的粉料；
所述燒結(jié)分為低溫段、中溫段和氧化燒結(jié)段三部分，其中，低溫段是指使?fàn)t內(nèi)溫度從常溫在6h均勻升高到420℃，并保持該溫度1h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不高于4%；
所述中溫段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從420℃在4h均勻升高到1050℃，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%；
所述氧化燒結(jié)段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從1050℃在2h均勻升高到1450℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%。
以上為本實(shí)施例的基本實(shí)施方式，可在以上基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)、優(yōu)化和限定：
如，所述表面改性劑中還加入有0.2份的氯化鉀；
又如，所述填充料中還含有0.2份的改性六鈦酸鉀晶須，所述改性六鈦酸鉀晶須為市售六鈦酸鉀晶須與十二烷基硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、納米二氧化鈦按照重量比100：3:2:8；
再如，所述制孔劑中還含有0.5份的錳酸鉀。
實(shí)施例2
一種高壓輸電線路用的絕緣子，包括絕緣子體和設(shè)置在絕緣子體兩端的兩個固定件，沿絕緣子體的長度方向環(huán)繞其表面分布有若干大傘和小傘，且大傘與小傘間隔排布，所述絕緣子體由基料、填充料和制孔劑燒制而成，按照重量比，所述基料由32份高嶺土、10份的木節(jié)粘土和18份的石英組成，填充料由5份細(xì)度不超過45微米的藍(lán)晶石細(xì)粉、7份細(xì)度不超過5微米的活性氧化鋁微粉和4份的改性納米二氧化硅組成，制孔劑由9份細(xì)度不超過30微米的碳化硅細(xì)粉、2份的碳酸氫鈉和3份的堿石灰組成；所述改性納米二氧化硅為市售納米二氧化硅與其重量5%的表面改性劑混合得到，所述表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比4:2:30的比例混合而成；
上述高壓輸電線路用的絕緣子的制作方法，首先按照上述要求選取各原料并對原料進(jìn)行處理，然后按比例混料、磨粉后送入模具中壓鑄成型，最后燒結(jié)即得到產(chǎn)品，所述對原料進(jìn)行處理是指，將市售納米二氧化硅與其重量5%的表面改性劑混合得到改性納米二氧化硅，所述表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比4:2:30的比例混合而成；
所述混料、磨粉是指，依次向混合后的各原料中加入各原料總重35%的水、各原料總重2%的丙酮、各原料總重1%的工業(yè)植物油和各原料總重0.8%的碳粉，而后拌合均勻并研磨制成細(xì)度為300目的粉料；
所述燒結(jié)分為低溫段、中溫段和氧化燒結(jié)段三部分，其中，低溫段是指使?fàn)t內(nèi)溫度從常溫在6h均勻升高到420℃，并保持該溫度2h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不高于4%；
所述中溫段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從420℃在4h均勻升高到1050℃，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%；
所述氧化燒結(jié)段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從1050℃在2h均勻升高到1450℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%。
以上為本實(shí)施例的基本實(shí)施方式，可在以上基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)、優(yōu)化和限定：
如，所述表面改性劑中還加入有0.4份的氯化鉀；
又如，所述填充料中還含有0.4份的改性六鈦酸鉀晶須，所述改性六鈦酸鉀晶須為市售六鈦酸鉀晶須與十二烷基硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、納米二氧化鈦按照重量比100：3:2:10；
再如，所述制孔劑中還含有0.7份的錳酸鉀。
實(shí)施例3
一種高壓輸電線路用的絕緣子，包括絕緣子體和設(shè)置在絕緣子體兩端的兩個固定件，沿絕緣子體的長度方向環(huán)繞其表面分布有若干大傘和小傘，且大傘與小傘間隔排布，所述絕緣子體由基料、填充料和制孔劑燒制而成，按照重量比，所述基料由31份高嶺土、9份的木節(jié)粘土和17份的石英組成，填充料由4.5份細(xì)度不超過45微米的藍(lán)晶石細(xì)粉、6份細(xì)度不超過5微米的活性氧化鋁微粉和3.5份的改性納米二氧化硅組成，制孔劑由8份細(xì)度不超過30微米的碳化硅細(xì)粉、1.5份的碳酸氫鈉和2.5份的堿石灰組成；所述改性納米二氧化硅為市售納米二氧化硅與其重量4%的表面改性劑混合得到，所述表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3.5:1.5:30的比例混合而成；
上述高壓輸電線路用的絕緣子的制作方法，首先按照上述要求選取各原料并對原料進(jìn)行處理，然后按比例混料、磨粉后送入模具中壓鑄成型，最后燒結(jié)即得到產(chǎn)品，所述對原料進(jìn)行處理是指，將市售納米二氧化硅與其重量4%的表面改性劑混合得到改性納米二氧化硅，所述表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3.5:1.5:30的比例混合而成；
所述混料、磨粉是指，依次向混合后的各原料中加入各原料總重35%的水、各原料總重2%的丙酮、各原料總重1%的工業(yè)植物油和各原料總重0.8%的碳粉，而后拌合均勻并研磨制成細(xì)度為300目的粉料；
所述燒結(jié)分為低溫段、中溫段和氧化燒結(jié)段三部分，其中，低溫段是指使?fàn)t內(nèi)溫度從常溫在6h均勻升高到420℃，并保持該溫度1.5h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不高于4%；
所述中溫段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從420℃在4h均勻升高到1050℃，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%；
所述氧化燒結(jié)段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從1050℃在2h均勻升高到1450℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%。
以上為本實(shí)施例的基本實(shí)施方式，可在以上基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)、優(yōu)化和限定：
如，所述表面改性劑中還加入有0.3份的氯化鉀；
又如，所述填充料中還含有0.3份的改性六鈦酸鉀晶須，所述改性六鈦酸鉀晶須為市售六鈦酸鉀晶須與十二烷基硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、納米二氧化鈦按照重量比100：3:2:9；
再如，所述制孔劑中還含有0.6份的錳酸鉀。
對比試驗(yàn)
按照本發(fā)明實(shí)施例1-3的方法分別制備三個外形完全相同的絕緣子，并編號樣品1、樣品2、樣品3，然后用本發(fā)明的方法另外制備與樣品1、樣品2、樣品3樣品外形完全相同的絕緣子，記為樣品4，且樣品4中使用的是市售納米二氧化硅，并未經(jīng)本發(fā)明的方法進(jìn)行改性；按照制備樣品4的方法制備樣品5，且樣品5中使用的是改性納米二氧化硅，但該改性納米二氧化硅在改性時，與本發(fā)明的改性方法相比，并未加入碳酸鈉；
分別對以上樣品在相同條件下進(jìn)行電擊穿實(shí)驗(yàn)，當(dāng)電壓為10KV時，樣品4的絕緣子被擊穿；
當(dāng)電壓升高到18KV時，樣品5被擊穿；
當(dāng)電壓繼續(xù)升高至21KV時，樣品1被擊穿；
當(dāng)電壓繼續(xù)升高至23KV時，樣品3被擊穿；
當(dāng)電壓繼續(xù)升高至25KV時，樣品2被擊穿。