SF₆高壓斷路器聚四氟乙烯復合材料噴口及其制備方法

專利名稱：SF₆高壓斷路器聚四氟乙烯復合材料噴口及其制備方法
SF6高壓斷路器聚四氟こ烯復合材料噴ロ及其制備方法技術領域：
本發明涉及超高壓和特高壓斷路器技術領域，特別涉及一種耐電弧燒蝕的高壓斷路器噴ロ。
背景技木由聚四氟こ烯(PTFE)材料制成的高壓斷路器噴ロ是高壓斷路器滅弧室的關鍵零部件，SF6斷路器滅弧室的噴ロ，對開斷過程中吹弧氣體的流動起著控制作用，它直接影響著開斷過程中噴口內SF6,體的介質強度的恢復特性及息弧能力。高壓斷路器的使用壽命取決于噴ロ在使用過程中被電弧燒蝕的程度，是關乎斷路器使用壽命的主要因素之一。由于材料在400°C以上即開始發生顯著分解，而開斷過程中電弧溫度可達3500K以上，在電弧輻射作用下，純PTFE發生嚴重的、無規則的表面分解和內部破裂，這源于對電 弧能量的無規則吸收，為規范能量的吸收，故噴ロ制作的過程中，通常在PTFE材料中通過添加一些無機粉體材料制成復合型材料，使其成為能量吸收中心，增強噴ロ的耐燒蝕性能，寄期增延噴ロ使用壽命。電弧對噴ロ的破壞主要通過熱裂解和高能紫外輻射作用，高溫熱裂解主要作用于噴ロ壁表面，使PTFE材料裂解氣化，而短波紫外線可穿透噴ロ表面作用于噴ロ材料內部，可使PTFE分子化學鍵斷裂造成聚合物分子分解，嚴重時材料內部分解的氣體壓カ可使噴ロ表面爆裂或燒穿漏氣。故在選擇加入的粉體材料應具有耐高溫、遮光或反射高能紫外線的能力，如加入氧化招(A1203)、氮化硼(BN)或ニ硫化鑰(MoS2)等。添加MoS2制成的PTFE復合材料噴ロ，由于MoS2具有良好的遮光性能，可阻止電弧短波紫外線穿透噴ロ，防止在其材料內部造成碳-碳鍵及碳-氟鍵斷裂而產生分解氣體引起材料內部爆裂，使得噴ロ表面變得粗糙不平，滅弧氣流紊亂。但是由MoS2制成的PTFE復合材料噴ロ，由于MoS2分解溫度相對較低，添加量相對較小，噴ロ導熱散熱能力較差，使得該類噴ロ耐電弧燒蝕性能亦相對較低。此種復合材料制成的噴ロ電弧作用過后的特點是噴ロ內壁仍保持平整光滑，但燒蝕率較高，噴ロ內壁尺寸變化相對較大，特別是噴ロ喉部尺寸變化較大，噴ロ喉部直徑變大會影響氣流流速，可使吹氣氣流速度變小和吹氣時間變短，影響斷路器的滅弧性能，從而影響SF6斷路器的開斷性能和使用壽命。添加BN制成的PTFE復合材料噴ロ，由于BN分解溫度比較高(在3000 V )，且具有良好的導熱性，故噴ロ高溫耐受性良好，熱分解引起的噴ロ失重燒蝕率較低。但BN對短波紫外線的反射率(如在250nm以下處)比PTFE還低，材料抗弧蝕能力與短波紫外線的反射率相關，短波紫外線的反射率愈高，抗電弧燒蝕能力愈高。故短波紫外線對PTFE-BN復合材料噴ロ仍具有一定穿透能力，所以經過大電流電弧作用過的該材料噴ロ喉部表面會燒蝕出密集的麻點小坑，該處表面變得粗糙不平，會造成滅弧氣體紊流。此種復合材料制成的噴ロ電弧作用過后的特點是噴ロ內壁凹凸不平，但燒蝕率較低，噴口內壁尺寸變化相對較小。表I數據列舉了處在相同方式試驗條件下三種累計電流對MoS2-PTFE和BN-PTFE復合材料噴ロ的燒蝕情況表I :不同累計電流作用下MoS2和BN的PTFE復合材料噴ロ燒蝕率和喉徑尺寸變化率
權利要求
1.ー種SF6高壓斷路器聚四氟こ烯復合材料噴ロ，其特征在于，其由以下百分質量分數組分組成 氮化硼I 8% ； ニ硫化鑰O. I O. 4% ； 聚四氣こ纟布為余量。
2.根據權利要求I所述的ー種SF6高壓斷路器聚四氟こ烯復合材料噴ロ，其特征在干，聚四氟こ烯的粒徑為5 20 μ m。
3.根據權利要求I所述的ー種SF6高壓斷路器聚四氟こ烯復合材料噴ロ，其特征在干，氮化硼的粒徑為I 10 μ m。
4.根據權利要求I所述的ー種SF6高壓斷路器聚四氟こ烯復合材料噴ロ，其特征在干，ニ硫化鑰的粒徑為I 10 μ m。
5.ー種SF6高壓斷路器聚四氟こ烯復合材料噴ロ的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 將粒徑為5 20 μ m的PTFE粉料與粒徑為I 10 μ m的BN粉料混合均勻，而后再將上述混合物與粒徑為I 10 μ m的MoS2粉料混合均勻，然后將最終的混合物料經模壓成型、燒結制成SF6高壓斷路器聚四氟こ烯復合材料噴ロ ；其中，BN粉料占PTFE粉料、BN粉料和MoS2粉料總質量的1 8%，ニ硫化鑰占PTFE粉料、BN粉料和MoS2粉料總質量的O. Γθ. 4% ;聚四氣こ纟布為余量。
全文摘要
本發明提供一種SF6高壓斷路器聚四氟乙烯復合材料噴口，其由以下百分質量分數組分組成氮化硼1~8%；二硫化鉬0.1~0.4%；聚四氟乙烯為余量。本發明采用MoS2-BN-PTFE三種材料復合制造耐高電壓、大電流電弧燒蝕的噴口；該復合物組成的噴口在使用時，BN組份在受熱控制的熱裂解過程中可以降低PTFE的分解速率，而當電弧紫外光造成的PTFE分解時，添加MoS2的填料可阻擋和吸收短波紫外線，減緩復合材料的燒蝕和噴口喉部表面局部微區破壞。適用于超高壓和特高壓斷路器產品，可延長該核心部件的使用壽命。
文檔編號C08K3/38GK102731943SQ20121022279
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者吳雪峰 申請人:中國西電電氣股份有限公司