具有用介电流体浸渍过的绝缘体系的电气设备的制造方法技术

具有至少一个导体和一个多孔、纤维状和／或层状的电绝缘体系的电气设备的制造方法，该绝缘体系包含用介电流体浸渍的固态电绝缘部件和在用本方法制造的电气设备中使用的多孔、纤维状和／或层合体。该方法包括如下步骤：提供彼此相连的一个导体和一个多孔、纤维状和／或层状结构的固态电绝缘材料，用凝胶化添加剂对此多孔、纤维状和／或层状体进行预处理，使该物体含有凝胶化添加剂，在电气设备的设计操作条件下，此凝胶化添加剂赋予流体以高黏度和弹性，用介电流体对经过预处理含有凝胶化添加剂的绝缘体进行浸渍，其中，在浸渍时，凝胶化添加剂与介电流体接触，而且凝胶化添加剂至少部分溶解于介电流体，使得在浸渍以后该介电流体发生凝胶化。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包含至少一种电流载体或电压载体，即导体和介电体，如电绝缘的介电体系的绝缘电气设备的制造方法。该介电体系含有浸渍了介电流体如油或绝缘体的多孔、纤维状和/或层状的电绝缘固体部件。本专利技术特别涉及电绝缘直流电缆的制造方法，该电缆包括一根导体和一个浸渍的绝缘体系。该浸渍的绝缘体系包括许多层，如内层半导电层、绝缘层和外层半导电层。本专利技术还涉及其它静态电气设备，如变压器、电容器等。在本专利技术的另一方面，涉及一种在这样的方法中用来制造包含导体和浸渍多孔、纤维状和/或层状绝缘体系的电气设备的多孔、纤维状和/或层合体，以及这种物体在电气设备中的应用。背景先有技术早期用于输送和分配电力的供电系统中有许多是基于直流技术的。然而，这些直流技术迅速地被使用交流电的系统(即AC)代替。AC系统具有所希望的特征，即在发电电压、输送电压和配送电压之间容易进行变压。在20世纪前半叶，现代供电系统的发展都是基于AC输送系统的。到1950年代，远距离输送方案有了日益增长的需求，很明显在某些情况下采用基于直流的系统可能会有好处。可以预见的优点包括减少了所遇到的与AC系统稳定性相联系的问题、更有效地利用设备，因为体系的功率因数永远是1，以及在较高的操作电压下能够使用给定的绝缘厚度或间隙。与这些明显优点相对的是，不得不权衡将AC转化为DC用的，以及DC再变回AC的终端设备的成本。不过，对于给定的输送功率，终端的成本是固定的，因此对于涉及远距离的方案，如对于预定从远处的电站给消费者输送电能的系统，包括向海岛输送，以及其它的远距离输送的方案，在输送设备的节省超过终端厂成本的情况下，DC输送系统是经济的。DC操作的一个重大好处是有效地消除了介电损耗，因此在效率上有巨大的收益，在设备上可以节约。DC泄漏电流非常小，以致在额定电流计算中可以忽略不计，而在AC电缆中介电损耗引起额定电流明显的下降。对于较高的系统电压这是十分重要的。与此类似，在DC电缆中，高电容不是负担。如同在AC输送电缆的情况下，当确定DC电缆的绝缘厚度时，瞬态电压是一个要考虑的因素。发现当在系统上加上与操作电压极性相反的瞬态电压时，当电缆载上全负荷时，会出现最麻烦的情况。如果该电缆与架空线路系统相连，这样的情况一般是作为照明瞬态的结果而发生。典型的DC输送电缆包括一个导体和一个含有多层的绝缘体系，比如半导体内屏蔽层、绝缘体和半导体外屏蔽层。电缆还补充以外套、加强件等，以在生产、安装和使用时能够经受水的渗入和任何机械摩擦或机械力。至今所供应的几乎所有DC电缆系统都是供海底跨越电缆，或者与之相连的陆上电缆。对于长跨距，选择整体浸渍固态纸绝缘型电缆，因为没有因须要加压而在长度上产生的限制。至今已供应了操作电压直至450kV的电缆。在不久的将来，此电压还有可能提高。迄今为止，除了认为应使用层合带材料如层合的聚丙烯纸带的情况，使用的是包含近于全纸带，即基于纸或纤维素纤维带材的缠绕体。此缠绕体一般用电绝缘油或绝缘体浸渍。商品电绝缘DC电缆，如用于在高压即100kV以上电压操作的输送或配电电缆一般是用如下方法制造的，即缠绕或旋转一种基于纤维素或纸质纤维的多孔、纤维状和/或层状的固体绝缘体，然后用电绝缘油浸渍。浸渍一般在绝缘层被缠到导体上以后间歇地进行，是很费时间的，须要仔细地监视和控制。为了浸渍DC电缆，要用通常黏度的流体浸渍几千米长的电缆，该方法的工艺周期要延长到几天，甚至几周或几个月。此外，要按照仔细开发并严格控制的工艺周期进行此费时的浸渍，浸渍罐中在加热、保持和冷却过程中的温度和压力条件的变化都要专门规定，以确保对纤维基绝缘体完全和均匀的浸渍。在发电站或在大型用电装置如工厂中用于DC输电网络的变压器或电抗器一般也包含多孔的、纤维状的和/或层合的包在导体周围和放在导体之间的绝缘体。一般使用的预成型绝缘体，如所谓层压板，是通过将含有纤维的浆液脱水和层压而得到的。该绝缘体浸渍了介电流体以赋予所需的介电性能。浸渍变压器中的这类绝缘体虽然并不费时，但也是一种敏感的工艺，对要浸渍的流体、介质和浸渍使用的工艺参数都有专门的要求。电容器呈现出层状结构，在两层电极之间是包括一层或几层聚合薄膜的介电介质。一般使用聚烯烃或热塑性聚酯薄膜。电容器一般用介电流体浸渍。电容器层合结构的浸渍虽然并不费时间，却是一种敏感的工艺，对要浸渍的流体、介质和浸渍使用的工艺参数都有专门的要求。在前面叙述的浸渍绝缘体系的有效部分是固态部件，如使用的纤维素纤维、聚合物薄膜或任何层压体或带材。介电流体保护绝缘体避免吸收湿气，充满所有的孔隙或其它间隙，借此用介电流体替代了在绝缘体中所含的任何绝缘性能差的空气。为了保证良好的浸渍结果，希望使用表现出低黏度的流体。但是也优选使用在电气设备操作条件下是粘稠的流体，以避免流体的迁移。通常用Darcy定律(1)来描述流体通过多孔、纤维状或毛细管介质的流动。 这里，v是所谓的流体的Darcy速度，其定义是体积流量除以试样的面积；k是多孔介质的渗透率；△p是通过试样的压差；μ是流体的动力学黏度；L是试样的厚度。因此，流体在多孔介质中的流动速度将基本反比于黏度，在操作温度下表现出低黏度或具有高的温度依赖性的黏度的流体在温度波动的影响下倾向于迁移，在高负荷下操作的电气设备中这种温度波动是自然要发生的，同时也由于在操作过程中经导体绝缘产生的温度梯度。这样的迁移会导致在绝缘体中形成未填充的空隙。任何与介电流体迁移有关的问题都必须仔细考虑。未填充的空隙或其他未填充的间隙或孔都构成介电击穿的引发点。因此希望在浸渍时介电质表现出低黏度，而在操作条件下却表现出高黏度。通常在浸渍多孔、纤维状或层状的导体绝缘体如输送DC电能时使用的介电流体表现出的黏度随着温度升高基本呈指数下降。浸渍温度必须明显高于操作温度，以得到由于黏度的温度依存性小而造成的所需黏度降。比较起来，在操作时经常出现的温度下，黏度的温度依存性又太高。因此浸渍条件或操作条件的很小变化都会影响介电流体和所浸渍的绝缘体的性能。因此一般如此选择介电流体，使它们在预期的操作温度下有足够的黏度，在操作时在电气设备中发生的温度波动下也能基本完满地保留在绝缘体中。再有，保留的流体将不改变在绝缘体中建立的任何温度梯度。允许高的浸渍温度就能达到这一点。然而，这样高的浸渍温度是不利的，因为这要冒影响绝缘材料、导体的表面性能和促进在电气设备中存在的任何材料之中或之间发生化学反应的风险。高浸渍温度将对生产中的能耗和总生产成本产生负面影响。要考虑的另一方面是绝缘体的热膨胀和收缩，这意味着在冷却时的冷却速度必须受到控制，而且要慢，在已经很费时和复杂工艺上又要增加时间和复杂性。其它类型的油浸电缆使用了低黏度的油。然而这些电缆在沿着电缆上或与电缆相连都有储槽，以保证在经受操作的热循环时电缆的绝缘体被充分浸渍。这样的电缆填充低黏度的油就会有油从损坏的电缆中溢出的风险。因此，优选表现出高的黏度温度依存性和在操作温度下具有高黏度的油浸渍电缆。为了给通常的矿物油适当增大黏温依赖性，已知要在油中添加和溶解聚合物，比如聚异丁烯。这可能只在高芳香油中实现。然而，与更具脂环性能的油相比，这样的油表现出的电性能更差。而脂环油是更适合于作为电绝缘油使用的。芳香油一般必须用漂白土处理以表现本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含至少一个导体和一个多孔、纤维状和／或层状的包含用一种介电流体浸渍了的固态电绝缘部件的电绝缘介电体系的电气设备的制造方法，其中该方法包括如下步骤：－提供彼此相连的一个导体和一个多孔、纤维状和／或层状结构的固态电绝缘材料，以及－用介 电流体进行浸渍，其中在该流体中加入凝胶化添加剂，使得在为该设备设计的操作条件下该流体具有高黏度和高弹性，其特征在于，用凝胶化添加剂对此多孔、纤维状和／或层状体进行预处理，使该物体含有凝胶化添加剂，其特征还在于，随后用介电流体浸渍含有凝胶化添加剂的物体，其特征还在于，在浸渍时，凝胶化添加剂与介电流体接触，以及此凝胶化添加剂至少部分被介电流体溶解，使得在浸渍以后介电流体发生凝胶化。

【技术特征摘要】
SE 1997-12-22 9704829-21．包含至少一个导体和一个多孔、纤维状和/或层状的包含用一种介电流体浸渍了的固态电绝缘部件的电绝缘介电体系的电气设备的制造方法，其中该方法包括如下步骤-提供彼此相连的一个导体和一个多孔、纤维状和/或层状结构的固态电绝缘材料，以及-用介电流体进行浸渍，其中在该流体中加入凝胶化添加剂，使得在为该设备设计的操作条件下该流体具有高黏度和高弹性，其特征在于，用凝胶化添加剂对此多孔、纤维状和/或层状体进行预处理，使该物体含有凝胶化添加剂，其特征还在于，随后用介电流体浸渍含有凝胶化添加剂的物体，其特征还在于，在浸渍时，凝胶化添加剂与介电流体接触，以及此凝胶化添加剂至少部分被介电流体溶解，使得在浸渍以后介电流体发生凝胶化。2．如权利要求1的方法，其特征在于，凝胶化合物表现出在浸渍以后赋予该流体发生热可逆凝胶化转变的性能。3．如权利要求1或2的方法，其特征在于，成形一种绝缘体，而且所形成的绝缘体在用介电流体浸渍前，用凝胶化添加剂进行预浸渍。4．如权利要求1或2的方法，其特征在于，此绝缘体是在凝胶化添加剂存在下成形的。5．如权利要求4的方法，其特征在于，通过含纤维浆液脱水形成绝缘体，以及在脱水前将凝胶化添加剂加入到此浆液中。6．如权利要求4的方法，其特征在于，将该绝缘体层合使之包含许多层，在层合前用凝胶化添加剂预处理层合用的带材或片材。7．如权利要求4的方法，其特征在于，将该绝缘体层合使之包含许多层，在层合体成形时，用凝胶化添加剂处理层合用的带材或片材。8．如权利要求6或7的方法，其特征在于，用凝胶化添加剂涂布层合用的带材、薄膜或片材。9．如权利要求6或7的方法，其特征在于，层合用的带材、薄膜或片材用凝胶化添加剂浸渍/浸泡。10．如权利要求6或7的方法，其特征在于，层合用的带材、薄膜或片材含有凝胶化添加剂。11．如权利要求6至9中任何一项的方法，其特征在于，将该带材、薄膜或片材缠绕成包括在已浸渍的DC电缆中的导体绝缘体。12．如权利要求6至9中任何一项的方法，其特征在于，带材、薄膜或片材成形为分隔两个电极箔的介电体，被包含一层或几层聚合物薄膜的介电体分开的两个电极箔的层合结构成形为一个电容器元件，多个电容器元件组合成为一个电容器，用介电流体浸渍此电容器元件的组合件。13．如前面权利要求中任何一项的方法，其特征在于，凝胶化添加剂不均匀地分布在绝缘体中，使得在浸渍后，该流体转化为具有黏度梯度的凝胶化合物。14．如权利要求13的方法，其特征在于，黏度梯度朝着导体的方向增大。15．如前面权利要求中任何一项的方法，其特征在于，该凝胶化添加剂含有具有苯乙烯基嵌段和烯烃基嵌段的嵌段共聚物。16．如前面权利要求中任何一项的方法，其特征在于，该凝胶化添加剂含有能够形成氢键的极性链段。17．如前面权利要求中任何一项的方法，其特征在于，该凝胶化添加剂含有包含能够形成氢键的极...

【专利技术属性】
技术研发人员：A科恩菲尔德特，J菲利克斯，M贝里奎斯特，P诺德贝里，
申请(专利权)人：ABB股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]