專利名稱：：一種高梯度非線性電阻片的原料配方及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及非線性金屬氧化物避雷器制造領(lǐng)域，特別涉及一種高梯度非線性電阻片的原料配方及其制造方法，適用于超特高壓電力設(shè)備的小型化金屬氧化物避雷器。
背景技術(shù)：
：隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變電站電壓等級越來越高，而場地的擴(kuò)大受到越來越多的限制，有必要對電氣設(shè)備進(jìn)行小型化，避雷器就是其中之一。為了減小避雷器的尺寸，需要減輕避雷器電阻芯體的體積和重量，而提高電阻片電位梯度是解決這一問題的有效的技術(shù)手段。高梯度電阻片的研究就是將電位梯度由200V/mm的傳統(tǒng)電位梯度提高，已經(jīng)有的高梯度電阻片電位梯度可以達(dá)到300V/mm，可以部分滿足小型化避雷器的需求，但是仍然不能全面滿足超特高壓輸配電避雷器設(shè)備的需要。當(dāng)電位梯度提高到常規(guī)閥片的2倍時，即達(dá)到400V/mm以上的高梯度新型電阻片，同時滿足方波通流容量的要求，這樣生產(chǎn)同樣規(guī)格和數(shù)量的避雷器所需閥片數(shù)量降至原來的一半，將對生產(chǎn)成本的降低做出極大的貢獻(xiàn)。因此，高梯度氧化鋅非線性電阻片作為決定特高壓關(guān)鍵設(shè)備避雷器保護(hù)性能的核心部件，受到了各方面的高度關(guān)注。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種高梯度非線性電阻片的原料配方及其制造方法，能夠?qū)⒔饘傺趸锉芾灼饔醚趸\電阻片的電位梯度由原來的220V/mm提高到416V/mm或更高，同時保持電阻片的其它電氣性能良好。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。(1)—種高梯度非線性電阻片的原料配方，其特征在于，包括以下摩爾百分比組分其中Bi203:0.5-1.5%，Co203:0.7-1.2%，MnC03:0.4-0.9%，Sb203:0.7-1.5%，Cr203:0.2-0.8%，Si02:0.5-1.1%，Y2030.3-1.2%組成的添加劑；余量為主料ZnO。(2)—種高梯度非線性電阻片的制造方法，其特征在于，包括以下步驟首先，按照技術(shù)方案(1)所述高梯度非線性電阻片的原料配方稱取添加劑各組分和主料ZnO，然后將添加劑各組分經(jīng)過球磨混合，加熱烘干后裝入陶瓷匣缽，在800°C下煅燒1小時后自然冷卻、粉碎形成添加劑粉末；其次，在混合罐中加入添加劑粉末、主料ZnO、有機(jī)粘合劑、分散劑、水以及按照添加劑和主料ZnO的總量為基準(zhǔn)的0.003%摩爾含量的Al(N03)39H20進(jìn)行混合，形成均勻的漿料，經(jīng)過噴霧干燥法進(jìn)行干燥造粒，獲得的造粒粉；再次，將造粒粉壓制成型電阻片素坯體，并經(jīng)48(TC高溫去除有機(jī)物質(zhì)粘合劑、分散劑；然后直接涂覆無機(jī)高阻層漿料或85(TC的預(yù)燒結(jié)后涂覆無機(jī)高阻層漿料，并在IIO(TC-120(TC下燒結(jié)4小時，得到電阻片燒結(jié)體；最后，將電阻片燒結(jié)體兩端面研磨平整后，進(jìn)行55(TC熱處理，并噴鍍鋁電極，再在電阻片側(cè)面涂覆有機(jī)絕緣層，即得高梯度非線性電阻片。本發(fā)明通過在Zn0-Bi203-Sb203系摻雜Y203等稀土元素氧化物，優(yōu)化電阻片的原料配方，電位梯度由原來的220V/mm提高到416V/mm或更高，同時保持電阻片的其它電氣性能如方波耐受能力、壓比、老化性能良好。同時，按照上述原料配方，采用配添加劑一球磨一煅燒一ZnO+添加劑+分散劑混合一噴霧造粒一成型一燒成一磨片一熱處理一噴鋁一上釉(有機(jī)絕緣層)是的工藝路線，可以制造出電位梯度為300V/mm-416V/mm的各種規(guī)格的電阻片，特別是可以制造直徑是136mm的大尺寸高梯度非線性氧化鋅電阻片，以滿足避雷器小型化制造的要求，尤其適合超特高壓GIS避雷器的需要。按照本發(fā)明生產(chǎn)的電阻片與傳統(tǒng)的相比，可以節(jié)約原料一半，降低能耗一半，減少環(huán)境污染。采用本發(fā)明的電阻片的可以使罐式避雷器的占地面積、空間體積都大幅度減少，同時罐體鋼材用量減少60%，SF6氣體用量減小60%，輔助元件用量也相應(yīng)減小。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例1本實施例采用高梯度非線性電阻片的原料配方，其摩爾百分比組分為其中Bi203:0.5-1.5%，Co203:0.7-1.2%，MnC03:0.4—0.9%，Sb203:0.7—1.5%，Cr203:0.2-0.8%，Si02:0.5-1.1%，Y2030.3-1.2%組成的添加劑；余量為主料ZnO。本實施例按照上述高梯度非線性電阻片的原料配方進(jìn)行制造方法，具體包括以下步驟首先，稱取添加劑各組分和主料ZnO，然后將添加劑各組分經(jīng)過球磨混合，加熱烘干后裝入陶瓷匣缽，在80(TC下煅燒1小時后自然冷卻、粉碎形成細(xì)的添加劑粉末；其次，在混合罐中加入添加劑粉末、主料ZnO、有機(jī)粘合劑-聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸銨分散劑、水以及按照添加劑和主料ZnO的總量為基準(zhǔn)的0.003%摩爾含量的Al(N03)39H20進(jìn)行混合，形成均勻的漿料，經(jīng)過噴霧干燥法進(jìn)行干燥造粒，獲得的造粒粉；再次，將造粒粉壓制成型電阻片素坯體(其外直徑165mm、內(nèi)直徑為66mm，高度為27mm的帶中孔的圓柱環(huán))，并經(jīng)48(TC高溫去除有機(jī)物質(zhì)粘合劑、分散劑；然后直接涂覆無機(jī)高阻層漿料(由Bi203-Sb203-Si02-ZnO分別占20-30%，制成漿料后進(jìn)行涂覆)，或850°C的預(yù)燒結(jié)后涂覆前述無機(jī)層漿料，并在110(TC下燒結(jié)4小時得到電阻片燒結(jié)體。最后，將電阻片燒結(jié)體兩端面研磨平整后，進(jìn)行55(TC熱處理，并噴鍍鋁電極，再在電阻片側(cè)面涂覆牌號為"145"浸漬漆(市場可以購買)作為有機(jī)絕緣層，即得高梯度非線性電阻片。制成的電阻片進(jìn)行非線性特性的測量，測量電阻片在通過直流lmA電流時電阻片兩端的電壓(UlmA)，以及通過8/20s雷電波時電阻片兩端的電壓(U5kA)，其比值就是殘壓比(K)也就是非線性特性。將lmA電壓與電阻片厚度的比值稱作電阻片的電位梯度(ElmA)，高梯度電阻片指的是300V/mm以上的ElmA，其測量結(jié)果見表1。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表1可知，本發(fā)明生產(chǎn)的電阻片可以獲得400V/隱以上大電位梯度，具有較好的殘壓比，即具有非常好的非線性電阻特性。實施例2本實施例采用高梯度非線性電阻片的原料配方，其摩爾百分比組分為其中Bi203:0.5-1.5%，Co203:0.7-1.2%，MnC03:0.4-0.9%，Sb203:0.7-1.5%，Cr203:0.2-0.8%，Si02:0.5-1.1%，Y3030.3-1.2%組成的添加劑；余量為主料ZnO。本實施例按照上述高梯度非線性電阻片的原料配方進(jìn)行制造方法，具體包括以下步驟首先，稱取添加劑各組分和主料Zn0，然后將添加劑各組分經(jīng)過球磨混合，加熱烘干后裝入陶瓷匣缽，在80(TC下煅燒1小時后自然冷卻、粉碎形成細(xì)的添加劑粉末；其次，在混合罐中加入添加劑粉末、主料ZnO、有機(jī)粘合劑、分散劑、水以及按照添加劑和主料ZnO的總量為基準(zhǔn)的0.003%摩爾含量的Al(N03)39H20進(jìn)行混合，形成均勻的漿料，經(jīng)過噴霧干燥法進(jìn)行干燥造粒，獲得的造粒粉；再次，將造粒粉壓制成型電阻片素坯體(其外直徑165mm、內(nèi)直徑為66mm，高度為27mm的帶中孔的圓柱環(huán))，并經(jīng)48(TC高溫去除有機(jī)物質(zhì)粘合劑、分散劑；然后直接涂覆無機(jī)高阻層漿料或850°C的預(yù)燒結(jié)后涂覆無機(jī)高阻層漿料，并在120(TC下燒結(jié)4小時，得到電阻片燒結(jié)體。最后，將電阻片燒結(jié)體兩端面研磨平整后，進(jìn)行55(TC熱處理，并噴鍍鋁電極，再在電阻片側(cè)面涂覆有機(jī)絕緣層，即得高梯度非線性電阻片。制成的電阻片進(jìn)行非線性特性的測量，測量電阻片在通過直流lmA電流時電阻片兩端的電壓(UlmA)，以及通過8/20s雷電波時電阻片兩端的電壓(U5kA)，其比值就是殘壓比(K)也就是非線性特性。將lmA電壓與電阻片厚度的比值稱作電阻片的電位梯度(ElmA)，高梯度電阻片指的是300V/mm以上的ElmA，其測量結(jié)果見表2。表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表2可知，本發(fā)明在改變燒結(jié)溫度后可以獲得300V/mm以上低于400V/mm的高電位梯度電阻片，同樣具有較好的殘壓比，即具有非常好的非線性電阻特性。實施例3本實施例采用高梯度非線性電阻片的原料配方，其摩爾百分比組分為其中Bi203:1.0%，Co203:1.0%，MnC03:0.6%，Sb203:1.0%，Cr203:0.5%，Si02:1.0%，Y2031.0%，余量為主料ZnO。電阻片制造過程中素坯體直徑為36mm126mm，高度為27mm的圓柱體；并且去除有機(jī)粘合劑、分散劑后，分別在110(TC或120(rC下燒結(jié)4小時得到電阻片燒結(jié)體，其他步驟與實施例1、2相同，制成的電阻片進(jìn)行非線性特性的測量，測量結(jié)果見表3和表4。表3:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表3和表4可知，本發(fā)明能夠用于不同尺寸的電阻片的制造。權(quán)利要求一種高梯度非線性電阻片的原料配方，其特征在于，包括以下摩爾百分比組分其中Bi2O30.5-1.5％，Co2O30.7-1.2％，MnCO30.4-0.9％，Sb2O30.7-1.5％，Cr2O30.2-0.8％，SiO20.5-1.1％，Y2O30.3-1.2％組成的添加劑；余量為主料ZnO。2.—種高梯度非線性電阻片的制造方法，其特征在于，包括以下步驟首先，按照權(quán)利要求1所述高梯度非線性電阻片的原料配方稱取添加劑各組分和主料ZnO，然后將添加劑各組分經(jīng)過球磨混合，加熱烘干后裝入陶瓷匣缽，在80(TC下煅燒1小時后自然冷卻、粉碎形成添加劑粉末；其次，在混合罐中加入添加劑粉末、主料ZnO、有機(jī)粘合劑、分散劑、水以及按照添加劑和主料ZnO的總量為基準(zhǔn)的0.003%摩爾含量的Al(N03)39H20進(jìn)行混合，形成均勻的槳料，經(jīng)過噴霧干燥法進(jìn)行干燥造粒，獲得的造粒粉；再次，將造粒粉壓制成型電阻片素坯體，并經(jīng)48(TC高溫去除有機(jī)物質(zhì)粘合劑、分散劑；然后直接涂覆無機(jī)高阻層漿料或85(TC的預(yù)燒結(jié)后涂覆無機(jī)高阻層漿料，并在IIO(TC-120(TC下燒結(jié)4小時，得到電阻片燒結(jié)體；最后，將電阻片燒結(jié)體兩端面研磨平整后，進(jìn)行55(TC熱處理，并噴鍍鋁電極，再在電阻片側(cè)面涂覆有機(jī)絕緣層，即得高梯度非線性電阻片。全文摘要本發(fā)明涉及非線性金屬氧化物避雷器制造領(lǐng)域，公開了一種高梯度非線性電阻片的原料配方及其制造方法，適用于超特高壓電力設(shè)備的小型化金屬氧化物避雷器；其原料配方，包括以下摩爾百分比組分其中Bi2O30.5-1.5％，Co2O30.7-1.2％，MnCO30.4-0.9％，Sb2O30.7-1.5％，Cr2O30.2-0.8％，SiO20.5-1.1％，Y2O30.3-1.2％組成的添加劑；余量為主料ZnO；其制造方法采用配添加劑→球磨→煅燒→ZnO+添加劑+分散劑混合→噴霧造?！尚汀鸁伞テ鸁崽幚怼鷩婁X→有機(jī)絕緣層的工藝路線實現(xiàn)。文檔編號H01C7/105GK101698597SQ20091021869公開日2010年4月28日申請日期2009年10月30日優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日發(fā)明者王玉平,馬軍申請人:中國西電電氣股份有限公司