本发明属于配电设备技术领域，具体涉及一种密封式绝缘环网柜。
背景技术：
环网柜是一种储装高压开关设备的电气设备，柜体具有绝缘性，高压开关设备按照类别间隔地设置在环网柜的柜体内，环网柜通常应用于住宅区、高层建筑、工厂厂房等的配电站中，通过绝缘性设计保证用电安全，因此环网柜的绝缘性能是衡量其性能的重要指标。除此之外，环网柜通常为露天设计，在室外条件下使用，室外环境条件恶劣，而雨水又具有导电性，因此密封性也是环网柜设计时应当考虑的又一指标。
中国实用新型专利cn206774953u(一种绝缘室内环网柜)中，在环网柜本体的一侧面壁上设有安装孔，安装孔内安装散热装置，散热装置的散热外壳包括内绝缘壳体和外保护壳体，内绝缘壳体采用绝缘散热弹性材料制成，外保护壳体包括由玻璃陶瓷制成的壳体一和由金属材料制成的壳体二，壳体一内设有冷凝段，壳体二内设有蒸发段和隔热段。这种结构的环网柜能够吸收环网柜内部的大量热量，散热速度快，能够确保环网柜内电气设备的正常运行。中国实用新型专利cn207559416u(一种室外用绝缘性安全环网柜)中，在环网柜主体上设置第一绝缘橡胶块，该第一绝缘橡胶块上的圆形卡扣与第二绝缘橡胶块上的圆形卡槽相嵌合，并使三工位隔离开关、断路器与负荷开关完全包裹在第一绝缘橡胶块和第二绝缘橡胶块的内壁，能够完全防止漏电。中国实用新型专利cn209313290u(固体绝缘环网柜用的屏蔽层绝缘安装结构)中，在环网柜顶部设置真空灭弧室，真空灭弧室顶部安装有套管，环网柜的顶端内部设置有静触头。通过在开关环氧绝缘件的表面设置石墨接地层的方式，实现开关环氧绝缘件表面的接地，提高绝缘性能，保证环网柜长期稳定运行。中国发明专利申请cn103151723a(一种全密封全固体绝缘环网柜)中，环网柜的本体由操作箱和上盖通过密封圈件密封组成，环网柜中所有高压带电体均置于环氧树脂箱体内，且在连接处采用密封组件进行密封，具有良好的密封性。
上述专利中的环网柜通过结构设计提高了环网柜的密封性或绝缘性能，然而，对于需要在室外条件下长期使用的电气设备，环网柜应当能够长期稳定地保持较高的绝缘性和密封性，因此对环网柜的材质、涂料等要求较高，上述几件专利并未设计对环网柜材质的改进，可能存在绝缘性或稳定性的不足。
而现有技术在电气设备应用领域中，为了提高电气设备或者线缆的绝缘性，通常会采用表面涂覆绝缘涂料的方法，例如中国发明专利申请cn107573842a(低介电的聚酰亚胺绝缘涂料及漆包线)中，提供了一种可以涂覆在电气设备表面的绝缘涂料，具体为由二酸酐及二胺反应得到的聚酰亚胺绝缘涂料，具有低介电系数和较好的耐放电侵蚀性，然而对于聚酰亚胺而言，是一种典型的高分子材料，长期受紫外光照及雨水侵蚀后易分解，因此用于需要在室外使用的环网柜时稳定性较低，长期使用后会导致性能下降。
技术实现要素：
本发明欲解决的问题是现有技术中的密封式环网柜绝缘性以及在室外条件下长期使用后稳定性不足的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种密封式绝缘环网柜，包括柜体、柜体防护门，所述柜体内安装有一次元件和二次元件，所述柜体防护门铰接安装在柜体的一侧，所述柜体和柜体防护门的内外表面均涂刷有绝缘涂料；
所述绝缘涂料中，以质量份计，包括如下组分：
其中，己二胺作为交联剂，可交联聚酰胺酰亚胺形成三维网络结构，得到具有一定机械强度的绝缘涂料。
所述助剂包括热稳定剂、抗氧化剂、颜料、填料中的一种或几种。
热稳定剂可选有机锡类稳定剂，能够耐紫外辐照；抗氧化剂可选择二丁基羟基甲苯或者叔丁基对苯二酚，在绝缘涂料中加入热稳定剂和抗氧化剂能够抗老化、提高涂料长期使用的稳定性。颜料能赋予绝缘涂料鲜艳的色彩，颜料可选用普鲁士蓝、永固红或酞青蓝等。填料能够降低涂料成本，可选高岭土、蒙脱土、玻璃粉、云母粉或滑石粉等。
进一步地，所述绝缘涂料的制备方法包括如下步骤：
(1)将空心玻璃微珠加入氢氧化钠溶液中进行预处理，然后将预处理后的空心玻璃微珠加入氨基硅烷偶联剂中进行氨基化处理，得氨基化空心玻璃微珠；
(2)将纳米二氧化硅粒子加入氨基硅烷偶联剂中混合均匀，随后向其中加入丁二酸酐，回流处理，得羧基化纳米二氧化硅粒子；
(3)将步骤(1)得到的氨基化空心玻璃微珠、步骤(2)得到的羧基化纳米二氧化硅粒子加入水中，超声分散处理，得均匀悬浮液；
(4)在步骤(3)中得到的均匀悬浮液中加入聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、己二胺、助剂，混合均匀后，进行加热。
加热过程可使交联剂己二胺快速地促进聚酰胺酰亚胺的交联固化反应，涂刷在环网柜的柜体和柜体防护门内外表面形成牢固的绝缘保护膜。
进一步地，所述纳米二氧化硅粒子的粒径为2-20nm。
进一步地，所述空心玻璃微珠的粒径为50-100μm。
进一步地，所述氨基硅烷偶联剂的用量为空心玻璃微珠的3-13wt％。
进一步地，所述丁二酸酐的用量为纳米二氧化硅粒子的25-50wt％。
进一步地，所述柜体和柜体防护门为金属材质或绝缘材质。其中，所述绝缘材质为玻璃陶瓷。
进一步地，所述二次元件包括仪表箱、指示灯和继电器，所述二次元件分别用箱体进行密封。
进一步地，所述柜体防护门边沿安装有密封条；所述柜体上安装有通风槽；所述柜体上安装有泄压装置；所述柜体上设有线缆出入口；所述线缆出入口均用防水堵头封闭；所述柜体顶部上设有斜面，且斜面上设置导水槽；所述柜体底部喷涂防腐涂料。
进一步地，所述防腐涂料包括环氧树脂漆、氯乙烯油漆、丙烯酸油漆、氟碳漆、醇酸油漆、有机硅耐高温油漆中的一种或几种。
本发明中的环网柜为常闭式结构，在柜体侧面开设换风槽保证空气流通；且在柜体材质上选用绝缘材质或者金属材质，并在柜体和柜体防护门上均涂刷绝缘涂料，进一步提高环网柜的绝缘效果；在柜体上安装泄压装置，避免发生故障；将端子排的外侧安装塑料或者其他透明绝缘材质箱体进行保护；线缆的出入孔采用防水堵头封闭，同时仪表箱、指示灯、继电器等二次元件也利用箱体进行密封，可以避免潮湿导致的故障；柜体顶部设置斜面并加装导水槽，可避免水珠滴入到设备内；柜体的底部进行防腐蚀处理，可有效防止柜体被腐蚀，延长环网柜的使用寿命。
本发明中，在环网柜的柜体及柜体防护门内外表面涂刷的绝缘涂料中，添加有纳米二氧化硅粒子和空心玻璃微珠，其中纳米二氧化硅粒子和空心玻璃微珠具有良好的绝缘性能和机械强度，化学稳定性好，用在环网柜绝缘涂料中，能够提高环网柜的绝缘性能，改善绝缘涂料的稳定性，延长环网柜的使用寿命。
本发明中对纳米二氧化硅粒子进行表面羧基化处理、对空心玻璃微珠进行表面氨基化处理，利用纳米二氧化硅粒子表面的羧基与空心玻璃微珠表面的氨基之间存在的氢键相互作用，纳米二氧化硅粒子和空心玻璃微珠能够牢固地结合在一起，同时本发明将纳米二氧化硅粒子的粒径限定为2-20nm，空心玻璃微珠的粒径限定为50-100μm，可确保尺寸较小的纳米二氧化硅粒子包覆在尺寸较大的空心玻璃微珠表面，形成团簇结构，团簇结构的外表面是纳米二氧化硅粒子表面的羧基，由于相同基团间的相互排斥作用，可防止团簇结构之间的团聚，同时裸露在外的纳米二氧化硅粒子表面的羧基，与聚酰胺酰亚胺树脂中的酰胺基之间也存在氢键相互作用，从而将无机的纳米二氧化硅粒子和空心玻璃微珠与有机树脂结合在一起，可防止涂料在使用过程中的龟裂。
同时，本发明限定氨基硅烷偶联剂相对空心玻璃微珠的用量、以及丁二酸酐相对纳米二氧化硅粒子的用量，可限制空心玻璃微珠的氨基化程度及纳米二氧化硅粒子的羧基化程度，确保利用氢键相互作用而结合在一起的空心玻璃微珠与纳米二氧化硅粒子能够形成有效的包覆，充分发挥二者的协同作用。
与现有技术相比，本发明的密封式绝缘环网柜具有如下优点：
(1)在环网柜的柜体和柜体防护门上涂刷绝缘涂料，可确保环网柜的绝缘性能，提高设备的安全性。
(2)绝缘涂料中对纳米二氧化硅粒子进行表面羧基化、对空心玻璃微珠进行表面氨基化，从而使氨基化空心玻璃微珠、羧基化纳米二氧化硅粒子、聚酰胺酰亚胺之间存在复配作用，羧基化纳米二氧化硅粒子作为中间桥梁，利用氢键相互作用将无机粒子与有机树脂牢固地结合在了一起，可有效防止使用过程中涂料的龟裂。
(3)绝缘涂料中限定纳米二氧化硅粒子和空心玻璃微珠的粒径，可使尺寸较小的纳米二氧化硅粒子包覆于尺寸较大的空心玻璃微珠表面，可防止无机粒子之间的团聚，提高涂料的均匀性。
(4)绝缘涂料中基体树脂还包括环氧树脂，环氧树脂具有极好的粘结性能，能使涂料更好地与柜体和柜体防护门的内外表面相结合，防止涂料的剥落。
(5)纳米二氧化硅粒子和空心玻璃微珠这两种无机粒子性能稳定，能满足密封式绝缘环网柜长期稳定使用的需求。
(6)在柜体上设计有换风槽、泄压装置，可避免设备发生故障。
(7)将柜体内的二次元件密封在箱体内、并用防水堵头封闭线缆出入口、在柜体顶部设置斜面和导水槽等，可有效防止雨水渗入设备内，提高设备的密封性和安全性。
具体实施方式
下面通过具体实施例进行详细阐述，说明本发明的技术方案。
实施例1
一种密封式绝缘环网柜，包括柜体、柜体防护门、柜体内安装有一次元件和二次元件，一次元件包括变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器等；二次元件包括仪表箱、指示灯和继电器，二次元件分别用箱体进行密封；将端子排的外侧安装透明塑料箱进行保护。柜体和柜体防护门均为玻璃陶瓷材质，在柜体和柜体防护门的内外表面均涂刷有绝缘涂料。柜体防护门边沿安装有密封条，在关闭柜门时能够更好地密封环网柜；柜体上安装有通风槽、泄压装置；柜体上设有线缆出入口、并用防水堵头封闭；在柜体顶部上设有斜面，且斜面上设置导水槽；柜体底部喷涂环氧树脂漆防腐涂料。
具体地，绝缘涂料中，以质量份计，包括：
绝缘涂料的制备方法为：
(1)将空心玻璃微珠(粒径为80μm)加入0.5m氢氧化钠溶液中，在60℃下搅拌2h，进行预处理，然后将预处理后的空心玻璃微珠用无水乙醇进行洗涤、离心分离、过滤、烘干后，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的水溶液中(γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为空心玻璃微珠质量的8wt％)，在60℃下搅拌4h，随后用无水乙醇进行洗涤、离心分离、过滤、烘干后，得氨基化空心玻璃微珠。
(2)将纳米二氧化硅粒子(粒径为8nm)加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的水溶液中混合均匀，在80℃下搅拌2h，随后向其中加入丁二酸酐(丁二酸酐用量为纳米二氧化钴粒子的40wt％)，80℃下回流处理8h，随后用无水乙醇进行洗涤、离心分离、过滤、烘干后，得羧基化纳米二氧化硅粒子。
(3)将步骤(1)得到的氨基化空心玻璃微珠、步骤(2)得到的羧基化纳米二氧化硅粒子加入水中，超声分散处理，得均匀悬浮液。
(4)在步骤(3)中得到的均匀悬浮液中加入聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、己二胺、助剂，混合均匀后，加热至200℃。
绝缘涂料记为s1。待绝缘涂料加热均匀呈粘稠状后，均匀涂刷于环网柜的柜体和柜体防护门的内外表面上，涂刷厚度为1mm，待绝缘涂料固化完全后，对绝缘涂料进行性能测试。
实施例2
一种密封式绝缘环网柜，与实施例1的结构相似，不同之处仅在于涂刷于网环柜柜体和柜体防护门内外表面上的绝缘涂料。绝缘涂料记为s2。
具体地，区别在于制备氨基化空心玻璃微珠时，空心玻璃微珠的粒径为50μm。
实施例3
一种密封式绝缘环网柜，与实施例1的结构相似，不同之处仅在于涂刷于网环柜柜体和柜体防护门内外表面上的绝缘涂料。绝缘涂料记为s3。
具体地，区别在于制备氨基化空心玻璃微珠时，空心玻璃微珠的粒径为100μm。
实施例4
一种密封式绝缘环网柜，与实施例1的结构相似，不同之处仅在于涂刷于网环柜柜体和柜体防护门内外表面上的绝缘涂料。绝缘涂料记为s4。
具体地，区别在于制备羧基化纳米二氧化硅粒子时，纳米二氧化硅粒子的粒径为2nm。
实施例5
一种密封式绝缘环网柜，与实施例1的结构相似，不同之处仅在于涂刷于网环柜柜体和柜体防护门内外表面上的绝缘涂料。绝缘涂料记为s5。
具体地，区别在于制备羧基化纳米二氧化硅粒子时，纳米二氧化硅粒子的粒径为20nm。
实施例6
一种密封式绝缘环网柜，与实施例1的结构相似，不同之处仅在于涂刷于网环柜柜体和柜体防护门内外表面上的绝缘涂料。绝缘涂料记为s6。
具体地，区别在于制备氨基化空心玻璃微珠时，氨基硅烷偶联剂的用量为空心玻璃微珠的30wt％。
实施例7
一种密封式绝缘环网柜，与实施例1的结构相似，不同之处仅在于涂刷于网环柜柜体和柜体防护门内外表面上的绝缘涂料。绝缘涂料记为s7。
具体地，区别在于制备羧基化纳米二氧化硅粒子时，丁二酸酐的用量为纳米二氧化硅粒子的10wt％。
对比例1
一种密封式绝缘环网柜，与实施例1的结构相似，不同之处仅在于涂刷于网环柜柜体和柜体防护门内外表面上的绝缘涂料。绝缘涂料记为b1。
具体地，以质量份计，绝缘涂料中包括如下组分：
其中绝缘涂料的制备方法及制备羧基化纳米二氧化硅粒子和氨基化空心玻璃微珠时各原料的用量均与实施例1相同。
对比例2
一种密封式绝缘环网柜，与实施例1的结构相似，不同之处仅在于涂刷于网环柜柜体和柜体防护门内外表面上的绝缘涂料。绝缘涂料记为b2。
具体地，以质量份计，绝缘涂料中包括如下组分：
即绝缘涂料中不加入纳米二氧化硅粒子和空心玻璃微珠。
根据gb/t1981.2的方法，测试上述实施例和对比例中得到的绝缘涂料s1-s7、b1和b2的击穿强度和体积电阻率，为了测试绝缘涂料长时间使用后的稳定性，将绝缘环网柜在室外条件下使用365天后，再次进行性能测试，测试结果如下表1所示。
表1绝缘涂料的测试性能
由上表1可看出，相对于不采用本发明技术方案得到的绝缘涂料b1和b2，本发明得到的绝缘涂料s1-s7具有更好的绝缘性能和外观，并且在室外使用365天后，绝缘涂料的性能并未发生很大的损失，说明采用本发明技术方案得到的绝缘涂料稳定性能良好，应用于密封式绝缘环网柜时，可满足长期室外使用的需求。
除了绝缘涂料性能之外，在室外条件下使用365天后，本发明的密封式绝缘环网柜密封性能仍然良好，柜体内无雨水渗入，且在使用期间未出现安全事故。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制发明，凡在本发明的设计构思之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种密封式绝缘环网柜，包括柜体、柜体防护门，其特征在于：所述柜体内安装有一次元件和二次元件，所述柜体防护门铰接安装在柜体的一侧，所述柜体和柜体防护门的内外表面均涂刷有绝缘涂料；
所述绝缘涂料中，以质量份计，包括如下组分：
2.如权利要求1所述的密封式绝缘环网柜，其特征在于：所述绝缘涂料的制备方法包括如下步骤：
(1)将空心玻璃微珠加入氢氧化钠溶液中进行预处理，然后将预处理后的空心玻璃微珠加入氨基硅烷偶联剂中进行氨基化处理，得氨基化空心玻璃微珠；
(2)将纳米二氧化硅粒子加入氨基硅烷偶联剂中混合均匀，随后向其中加入丁二酸酐，回流处理，得羧基化纳米二氧化硅粒子；
(3)将步骤(1)得到的氨基化空心玻璃微珠、步骤(2)得到的羧基化纳米二氧化硅粒子加入水中，超声分散处理，得均匀悬浮液；
(4)在步骤(3)中得到的均匀悬浮液中加入聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、己二胺、助剂，混合均匀后，进行加热。
3.如权利要求1所述的密封式绝缘环网柜，其特征在于：所述空心玻璃微珠的粒径为50-100μm。
4.如权利要求1所述的密封式绝缘环网柜，其特征在于：所述纳米二氧化硅粒子的粒径为2-20nm。
5.如权利要求2所述的密封式绝缘环网柜，其特征在于：所述氨基硅烷偶联剂的用量为空心玻璃微珠的3-13wt％。
6.如权利要求2所述的密封式绝缘环网柜，其特征在于：所述丁二酸酐的用量为纳米二氧化硅粒子的25-50wt％。
7.如权利要求1所述的密封式绝缘环网柜，其特征在于：所述柜体和柜体防护门为金属材质或绝缘材质。
8.如权利要求1所述的密封式绝缘环网柜，其特征在于：所述二次元件包括仪表箱、指示灯和继电器，所述二次元件分别用箱体进行密封。
9.如权利要求1所述的密封式绝缘环网柜，其特征在于：所述柜体防护门边沿安装有密封条；所述柜体上安装有通风槽；所述柜体上安装有泄压装置；所述柜体上设有线缆出入口；所述线缆出入口均用防水堵头封闭；所述柜体顶部上设有斜面，且斜面上设置导水槽；所述柜体底部喷涂防腐涂料。
10.如权利要求9所述的密封式绝缘环网柜，其特征在于：所述防腐涂料包括环氧树脂漆、氯乙烯油漆、丙烯酸油漆、氟碳漆、醇酸油漆、有机硅耐高温油漆中的一种或几种。
技术总结