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原材料对 电瓷性能 发挥的作用

April 5, 2017 • Insulator / 绝缘子, 最近文章汇总

做为卓越的绝缘材料, 陶瓷一个 世纪以来一直用于无数的架空线 路和变电站中, 这一点已经为大 多数电力工程师所熟知。然而, 人们知之甚少的是, 电瓷性能的 优劣不仅取决于精确控制的制造 工艺, 而且同样取决于制成陶瓷 坯体的原材料。认为陶瓷的原材 料不过与 '普通泥土' 无异的看法 非常司空见惯, 但事实上, 从土壤 中将其提取的瞬间起, 原材料的 成分和物理参数就必须严格监管 和监控。
INMR采访了法国Imerys(英格瓷) 公司的专家, Imerys公司是矿业 巨头, 也是世界专用原材料的主 要供应商之一, 其中包括陶瓷绝 缘子行业专用球粘土, 了解原材 料所发挥的重要作用。
insultor-1 电瓷 原材料对 电瓷性能 发挥的作用 insultor 1insulator-2 电瓷 原材料对 电瓷性能 发挥的作用 insulator 2球磨(上图)是将原材料混合为均匀含水泥浆。经过榨泥机制 成泥饼(中图), 在真空练泥机中将空气从浆料中去除, 得到理 想的电气和加工特性(下图)。 已知陶瓷具有非同寻常的使用寿命,陶瓷起源唯一恰当的 推算也许当属远古时期。确实,构成陶瓷体主要部分的球 粘土,是从大约4千5百万年前,地球始新世时期起一直运 动着的自然力作用的结果。数千年以来,富含高岭土的岩 石沉积物从山丘上被冲刷下来,并且被沿海三角洲等地区 截留并沉积和堆积于地下,等待着人们的发现和提取。
Neil Mifflin是技术经理,负责位于多塞特县(Dorset) 英国球粘土运营的质量控制实验室。他说,能够汇集 所有天然条件的区域在世界上相当罕见,造成高品质 球粘土沉积稀缺。但是,位于英格兰南部的这一地区长 期以来以出产富含陶瓷行业应用的理想性能的球粘土 而闻名。事实上,早在罗马时期该地区就被开采,18世 纪期间崛起并成为陶瓷生产和技术的先驱之一,乔舒 亚•威基伍德(Josiah Wedgwood)公司的原材料供 货商。术语“球粘土”也显然有其历史根源,起初这种 可锻铸的材料是以小立方块的形状出售,继而经过处 理后逐渐变成了球形。

 谈到用于高压线路和设备绝 缘子的电瓷,对球粘土的属 性要求通常非常苛刻。

Porcelain used in critical substation applications such as breakers must have uniformly high mechanical strength. 电瓷 原材料对 电瓷性能 发挥的作用 insulator 5

用于变电站关键组件的陶瓷,例如断路器,必须具有均 匀的高机械强度。

谈到用于高压线路和设备绝缘子的电瓷,对球粘土的 属性要求通常非常苛刻。其中最重要的是高强度、高塑 性以及良好的干燥性,最低的有机物含量。采用传统 的湿法陶瓷工艺中,大多数生产周期取决于相对高湿 度的‘泥坯’体需要多长时间能达到干燥到成型和随后 烧结的程度,考虑到这一点便能更好地理解优良干燥 的重要性。其它的关键参数是细粒度和低残留物含 量。具有上述特性后,就能够使其成型为很大的单 件而不产生变形,而且在随后的窑中烧结时释放出 零气体,避免有可能导致陶瓷体内产生气孔。
此外,这些性能在所有批次中还必须保持一 致。Mifflin说,“对用户而言,最重要的因素是球粘 土的所有关键参数保持一致。这就是为什么我们在 粘土的每一个加工步骤中都必须进行质量控制,无 论是开采期间还是随后的加工期间。”
基于这种考虑,供应某种陶瓷应用的采石场可能并 非是其它类别陶瓷应用的理想原料产地,这是很正 常的。Mifflin说,彭宁顿矿井 (Povington Pit) 非常 适合并且满足了电瓷以及耐火材料和瓷砖的特殊要 求,而位于德文郡(Devon)附近的Imerys采石场, 则供应主要用于卫生洁具和日用陶瓷的球粘土。
Eugen Alexa负责销售Imerys公司用于全球陶瓷绝 缘子行业的原材料。他说,陶瓷具有高机械强度和 介电性能,加上对环境的良好惰性,这些特性使其 长期以来是首选的电气绝缘材料。Eugen Alexa解 释说,但是,电瓷的特定成分可以有很大不同,视其 应用不同而定,陶瓷有多种类别,包括C110,C111, C112,C120,C130和C140。
C110主要是富含SiO2的氧化硅粘土,而C112含有方石 英(具有不同晶体结构的一种SiO2变体)。最常用于中压 和高压绝缘子的是C110,C120和C130,后面两种富含 氧化铝(Al2O3)。 电瓷 原材料对 电瓷性能 发挥的作用 Table1  

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