550kV空心復合絕緣子注射對接工藝改進研究

李彩娜 段延偉 李壯優 楊青箐 吳林舉

摘 要：空心復合絕緣子是開關設備的核心零部件，其運行的穩定性直接關系到高壓開關的安全運行，對電網的安全運行至關重要。本文主要分析550kV空心復合絕緣子注射對接工藝存在的問題，并提出改進措施，以期為高電壓等級產品生產提供指導。

關鍵詞：550kV空心復合絕緣子;對接;工藝改進

中圖分類號：TQ320.662文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）32-0044-02

Improvement of Injection Docking Technology for

550kV Hollow Composite Insulator

LI Caina DUAN Yanwei LI Zhuangyou YANG Qingqing WU Linju

（Henan Pinggao Electric Co.， Ltd.，Pingdingshan Henan 467001）

Abstract： Hollow composite insulators are the core components of switchgear. The stability of their operation is directly related to the safe operation of high-voltage switches， which is very important to the safe operation of power grid. This paper mainly analysed the problems existing in the injection butting process of 550kV hollow composite insulators， and put forward the improvement measures， in order to provide guidance for the production of high voltage products.

Keywords： 550kV hollow composite insulators;docking;process improvement

1 研究背景

隨著電力工業的發展，復合絕緣子的需求量呈現大幅增長的趨勢。作為電力設備的配套產品，復合絕緣子被廣泛應用于斷路器、滅弧室套管、封閉式組合電器、電流互感器和電壓互感器等高壓開關設備。與傳統瓷絕緣子相比，復合絕緣子具有抗震和耐濕污性能優異、強度高、重量輕、運行維護方便、不易破碎等優勢[1]。

在高壓開關設備上配備復合空心絕緣子是保證設備安全所采取的有效措施之一。目前，在高壓開關設備上使用的550kV空心復合絕緣子是一種高電壓等級產品，由于電壓等級高、制品尺寸大等特點，因此在注射生產過程中需要進行分段注射。而在分段注射過程中，由于注射壓力大、膠料沖量大，容易出現接頭部位沖膠導致的傘裙變形及傘裙表面出現氣泡等缺陷。針對上述現象，本文旨在對550kV空心復合絕緣子注射對接工藝進行改進研究，以有效避免各種注射成型缺陷，保證生產質量的同時，大大提高生產效率。

2 傘裙注射工藝

550kV空心復合絕緣子采用注射成型，由于其體積大，需進行分段對接。為保證傘裙護套注射成型完好性，需要進行工藝參數的設定和工藝過程的控制。

傘裙護套注射成型過程需要進行以下參數的設定。

①塑化。將混煉后的硅橡膠加入設備塑化缸中進行加熱與軟化，便于膠料順利進入模腔。溫度低膠料流動性差，不易注入模腔，造成注射時間過長，溫度過高，從而使膠料出現前期的焦燒硫化現象，影響硅橡膠的硫化性能。

②注射量。設備分為上下兩個注射缸，采用同步注射。注射壓力與注射速度：高溫硅橡膠需要在一定壓力和速度條件下才能進入模腔，分三段注射，通過在不同壓力及速度條件下測試，確定注射壓力、速度，確定適合的注射參數。若壓力和速度過小，注射時間會延長，達到一定程度時，先注射進模腔內的膠料會在制品表面形成焦燒或老化現象。若速度和壓力過大，膠料進入模腔的速度過快，模腔內部分氣體不能及時排出，造成傘裙表面缺陷即氣泡。因此，注射速度與注射壓力的相互配合是十分關鍵的。

③硫化溫度。傘裙護套硫化溫度控制在135℃±5℃。在此溫度條件下，橡膠的硫化速度較快，同時硅橡膠又具有較長的焦燒時間，能保證注入模腔的硅橡膠結構完整，性能良好。溫度較低時，硫化時間加長，影響生產效率;溫度過高時，焦燒時間過短，脫模時容易造成傘裙撕裂，影響產品外觀。

④硫化時間。硅橡膠的硫化時間設置為60min。此時，硅橡膠硫化過程處于平穩硫化階段，各項性能均達到最佳程度。

⑤排氣次數：注射過程容易造成氣體封閉在模腔內，需要在注射后進行排氣，將型腔內殘留氣體排出。

傘裙護套注射需要對以下工藝過程進行控制：①清理模腔，涂抹脫模劑，保證硅橡膠傘裙護套能順利從模腔脫出;②注射前打開模具，在玻璃纖維纏繞管表面均勻涂抹偶聯劑，并進行預熱，待纏繞管表面溫度達到90℃以上，保證硅橡膠與玻璃纖維纏繞管的黏結強度;③二段注射對接時，應把接頭定位傘準確無誤地填入模腔，同時要對正制品合模線，使一段成型制品的合模線與模具分型面一致，從而保證制品外觀漂亮。

3 550kV空心復合絕緣子注射對接工藝過程中存在的問題

550kV空心復合絕緣子，由于高溫硅橡膠混煉膠具有硬度高、流動性差的特點，注射過程中注射壓力大，膠料的沖量大，容易出現以下缺陷。

3.1 傘裙變形

硅橡膠注入模具型腔后，在高溫高壓下膠料會向密封薄弱處流動，定位接頭傘是已硫化完成的硅橡膠，富有彈性。此時，膠料在高壓下會被壓進定位傘模腔內，待硫化后就附著在已成型的傘葉表面，形成沖膠，造成定位傘變形，見圖1。嚴重時，膠料在高壓下將傘葉穿透，形成裂口現象。

3.2 氣泡

橡膠熔體在填充模具型腔的過程中，同時要排出型腔及流道原有的空氣。除此之外，橡膠熔體會產生微量的分解氣體，這些氣體必須及時排出，否則被壓縮的氣體將會產生高溫，將橡膠溶體接觸表面硫化，造成制品在該部位的強度降低或外觀產生氣泡（見圖2），甚至出現充模不滿等現象。

4 550kV空心復合絕緣子注射對接工藝過程中革新舉措

4.1 接頭部位出現沖膠現象，致使接頭傘變形沖裂的解決措施

①減小接頭定位傘底部與模腔配合間隙。定制模具時，要求定位傘底部模腔內徑比制品底部外徑小0.5mm，使模腔緊壓接頭定位傘底部。②減小模具受力分型面，使多余膠料能迅速從分型面向外排出，減小接頭處傘裙受壓。

4.2 制品傘裙表面氣泡缺陷解決措施

①減小多余膠料向外排出的流動距離。②選擇合適位置的注射嘴。選擇注射嘴時，要使上下注射嘴互相錯位注射，增大交叉距離，且上下注射嘴開通數量一致，保證絕緣管子上下受力均等，且膠料將模腔各個部位同時充滿。模具注射嘴位置選擇見圖3。

綜上所述，550kV空心復合絕緣子分段對接成型工藝的優化，避免了各種注射成型缺陷，注射工序一次交驗合格率達到95%以上，有效提高了生產效率，大大縮短了生產周期，對高電壓等級產品生產具有重要的指導意義。

參考文獻：

[1]關志成，彭功茂，王黎明，等.復合絕緣子的應用及關鍵技術研究[J].高電壓技術，2011（3）：513-519.