本發(fā)明屬于電介質(zhì)與電氣絕緣研究領(lǐng)域，具體涉及一種具有表面粗糙度的材料及其制備裝置、方法和用途。

背景技術(shù)：

1、實(shí)際工程應(yīng)用中的電力設(shè)備大多數(shù)存在固-固界面或氣-固界面，其固體界面由于電力設(shè)備制造工藝或絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，往往無(wú)法呈完全光滑界面，存在一定的粗糙度。交流gis、gil絕緣子高壓端和低壓端嵌件電極加工中，多采用噴砂處理，使表面具有一定的粗糙度，以提高嵌件電極與絕緣材料的粘接性能，增加它們的結(jié)合強(qiáng)度，這導(dǎo)致絕緣材料也會(huì)具有一定的粗糙度；高壓直流電纜工廠接頭本體絕緣表面也會(huì)采用砂紙打磨處理，使得打磨后的表面無(wú)法呈完全光滑界面，存在一定的粗糙度。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，電力設(shè)備的固-固界面和氣-固界面是電、熱、力集中區(qū)域，由此引發(fā)的放電、燒蝕和擊穿破壞時(shí)有發(fā)生。此外，在直流系統(tǒng)中，電力設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間在高溫、高場(chǎng)的環(huán)境下運(yùn)行，電荷容易在電力設(shè)備表面和內(nèi)部積聚，進(jìn)而導(dǎo)致電場(chǎng)畸變、沿面閃絡(luò)和材料老化等現(xiàn)象。

2、而目前在研究電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)中固-固界面和氣-固界面電氣性能的影響時(shí)，實(shí)驗(yàn)所用的試樣在制備時(shí)均未考慮上述實(shí)際情況，采用的均是表面光滑的絕緣材料試樣，這就導(dǎo)致了絕緣材料試樣的電氣性能檢測(cè)結(jié)果與其實(shí)際服役情況不太相符，基于該測(cè)量結(jié)果對(duì)電力設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝改進(jìn)無(wú)法達(dá)到更優(yōu)的效果。

3、因此，為了研究表面粗糙度對(duì)電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)中固-固界面和氣-固界面電氣性能的影響，需通過(guò)一種具有表面粗糙度材料的制備裝置來(lái)制備具有不同表面粗糙度的電介質(zhì)材料，以便于進(jìn)行介電常數(shù)、電導(dǎo)、擊穿和空間電荷等電氣試驗(yàn)，研究表面粗糙度對(duì)電氣性能的影響，進(jìn)而為電力設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝改進(jìn)提供理論支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有表面粗糙度的材料及其制備裝置、方法和用途，以便于研究表面粗糙度對(duì)電力設(shè)備中界面介電常數(shù)、電導(dǎo)、擊穿和空間電荷這些電氣性能的影響。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種具有表面粗糙度的材料，包括片狀的環(huán)氧樹脂試樣本體，所述環(huán)氧樹脂試樣本體的側(cè)面為具有預(yù)設(shè)粗糙度的表面。

4、本發(fā)明還提供了如上所述具有表面粗糙度的材料的用途，所述具有表面粗糙度的材料用于空間電荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)，以獲取表面粗糙度的材料的空間電荷。

5、本發(fā)明還提供了如上所述具有表面粗糙度的材料的制備方法，所述具有表面粗糙度的材料通過(guò)澆鑄成型或3d打印成型。

6、本發(fā)明還提供了用于如上所述具有表面粗糙度的材料的制備裝置，該制備裝置用于澆鑄成型所述具有表面粗糙度的材料，包括第一外板模具、第二外板模具和成型體模具單元，所述成型體模具單元設(shè)置于第一外板模具和第二外板模具之間，第一外板模具和第二外板模具朝向成型體模具單元的表面設(shè)為預(yù)設(shè)粗糙度的粗糙面；

7、所述成型體模具單元包括夾片模具，所述夾片模具設(shè)有貫穿夾片模具厚度方向的澆鑄腔，夾片模具上還設(shè)有與所述澆鑄腔連通的澆注口；

8、第一外板模具、第二外板模具和成型體模具單元通過(guò)螺栓可拆卸連接為一體結(jié)構(gòu)，并將澆鑄腔和澆注口的側(cè)面封閉。

9、優(yōu)選的，夾片模具的側(cè)面在澆鑄腔和澆注口邊緣處的厚度大于夾片模具邊緣的厚度。

10、優(yōu)選的，夾片模具的側(cè)面在澆鑄腔和澆注口邊緣處設(shè)為預(yù)設(shè)寬度的密封面，所述密封面上設(shè)有純銅層。

11、優(yōu)選的，所述成型體模具單元還包括隔板模具，所述隔板模具與夾片模具相互疊放，且隔板模具的側(cè)面設(shè)置為預(yù)設(shè)粗糙度的粗糙面。

12、優(yōu)選的，所述成型體模具單元包括若干個(gè)隔板模具和相應(yīng)數(shù)量的夾片模具，若干個(gè)隔板模具和相應(yīng)數(shù)量的夾片模具交替疊放。

13、優(yōu)選的，夾片模具上在澆注口的上方開設(shè)有第一留液口，澆注口的上端與第一留液口連通，隔板模具的上端開設(shè)有與第一留液口形狀和尺寸相同的第二留液口。

14、優(yōu)選的，第一外板模具、第二外板模具和成型體模具單元的外周開設(shè)有供螺栓穿過(guò)的u型槽，u型槽的開口延伸至第一外板模具、第二外板模具和成型體模具單元的外緣。

15、利用本發(fā)明如上所述的制備裝置制備所述具有表面粗糙度的材料的方法，包括如下過(guò)程：

16、在第一外板模具、第二外板模具和成型體模具單元表面涂抹脫模劑，并進(jìn)行烘干；

17、將涂抹了脫模劑的第一外板模具和第二外板模具放置在成型體模具單元的兩側(cè)，并通過(guò)螺栓將第一外板模具、第二外板模具和成型體模具單元連接為一整體結(jié)構(gòu)；所述整體結(jié)構(gòu)中，夾片模具的澆鑄腔和澆注口的側(cè)面封閉；

18、將制備好的環(huán)氧樹脂溶液從澆注口倒入澆鑄腔中，在真空環(huán)境下使環(huán)氧樹脂溶液排氣并固化，之后將第一外板模具、第二外板模具和成型體模具單元拆分開，獲得所述具有表面粗糙度的材料。

19、本發(fā)明具有如下有益效果：

20、本發(fā)明提供的具有表面粗糙度的材料的側(cè)面為具有預(yù)設(shè)粗糙度的表面，因此利用其進(jìn)行空間電荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)時(shí)，能夠研究表面粗糙度對(duì)電力設(shè)備中界面介電常數(shù)、電導(dǎo)、擊穿和空間電荷這些電氣性能的影響，所獲取的空間電荷分布也更加貼近環(huán)氧樹脂絕緣材料真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)而有利于為電力設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝改進(jìn)提供理論支撐。

21、本發(fā)明制備裝置中，第一外板模具和第二外板模具朝向成型體模具單元的表面設(shè)為預(yù)設(shè)粗糙度的粗糙面，即本發(fā)明將環(huán)氧樹脂材料在澆鑄時(shí)與環(huán)氧樹脂試樣本體的側(cè)面接觸的模具表面均設(shè)置為粗糙面，這樣在環(huán)氧樹脂材料固化時(shí)能夠使環(huán)氧樹脂試樣本體的側(cè)面在固化后具有一定側(cè)粗糙度，并且，粗糙度可以通過(guò)模具表面粗糙度進(jìn)行控制，因此利用本發(fā)明的制備裝置能夠進(jìn)行具有不同表面粗糙度材料的制備。同時(shí)，本發(fā)明還可以通過(guò)不同厚度的夾片模具以獲得不同厚度的試樣。

技術(shù)特征：

1.一種具有表面粗糙度的材料，其特征在于，包括片狀的環(huán)氧樹脂試樣本體，所述環(huán)氧樹脂試樣本體的側(cè)面為具有預(yù)設(shè)粗糙度的表面。

2.權(quán)利要求1所述具有表面粗糙度的材料的用途，其特征在于，所述具有表面粗糙度的材料用于空間電荷測(cè)量實(shí)驗(yàn)，以獲取表面粗糙度的材料的空間電荷。

3.用于權(quán)利要求1所述具有表面粗糙度的材料的制備裝置，用于澆鑄成型所述具有表面粗糙度的材料，其特征在于，包括第一外板模具（1）、第二外板模具（2）和成型體模具單元，所述成型體模具單元設(shè)置于第一外板模具（1）和第二外板模具（2）之間，第一外板模具（1）和第二外板模具（2）朝向成型體模具單元的表面設(shè)為預(yù)設(shè)粗糙度的粗糙面；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備裝置，其特征在于，夾片模具（4）的側(cè)面在澆鑄腔（4-1）和澆注口（4-2）邊緣處的厚度大于夾片模具（4）邊緣的厚度。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備裝置，其特征在于，夾片模具（4）的側(cè)面在澆鑄腔（4-1）和澆注口（4-2）邊緣處設(shè)為預(yù)設(shè)寬度的密封面（4-3），所述密封面（4-3）上設(shè)有純銅層。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備裝置，其特征在于，所述成型體模具單元還包括隔板模具（3），所述隔板模具（3）與夾片模具（4）相互疊放，且隔板模具（3）的側(cè)面設(shè)置為預(yù)設(shè)粗糙度的粗糙面。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備裝置，其特征在于，所述成型體模具單元包括若干個(gè)隔板模具（3）和相應(yīng)數(shù)量的夾片模具（4），若干個(gè)隔板模具（3）和相應(yīng)數(shù)量的夾片模具（4）交替疊放。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備裝置，其特征在于，夾片模具（4）上在澆注口（4-2）的上方開設(shè)有第一留液口（7），澆注口（4-2）的上端與第一留液口（7）連通，隔板模具（3）的上端開設(shè)有與第一留液口（7）形狀和尺寸相同的第二留液口（6）。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備裝置，其特征在于，第一外板模具（1）、第二外板模具（2）和成型體模具單元的外周開設(shè)有供螺栓穿過(guò)的u型槽（5），u型槽（5）的開口延伸至第一外板模具（1）、第二外板模具（2）和成型體模具單元的外緣。

10.利用權(quán)利要求3-9任意一項(xiàng)所述的制備裝置制備所述具有表面粗糙度的材料的方法，其特征在于，包括如下過(guò)程：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電介質(zhì)與電氣絕緣研究領(lǐng)域，具體涉及一種具有表面粗糙度的材料及其制備裝置、方法和用途，制備裝置包括第一外板模具、第二外板模具和成型體模具單元，成型體模具單元設(shè)置于第一外板模具和第二外板模具之間并通過(guò)螺栓可拆卸連接為一體結(jié)構(gòu)，第一外板模具和第二外板模具朝向成型體模具單元的表面設(shè)為預(yù)設(shè)粗糙度的粗糙面；成型體模具單元包括夾片模具，夾片模具設(shè)有貫穿夾片模具厚度方向的澆鑄腔，夾片模具上還設(shè)有與澆鑄腔連通的澆注口。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單的備出具有相應(yīng)不同表面粗糙度的電介質(zhì)材料，便于研究表面粗糙度對(duì)電力設(shè)備固?固界面和氣?固界面電氣性能的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：劉鵬,龐曦,朱思佳,謝宗良,許天蕾,魏鼎欣,彭宗仁
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9