CN102494134A - 一种油浸式电力变压器专用密封圈 - Google Patents

Abstract

一种油浸式电力变压器专用密封圈，其组份为：23％～27％的丁腈橡胶、23％～27％的软木颗粒、14％～16％的塑化胶料、5％～7％的耐臭氧助剂、4％～6％的耐紫外线助剂、18％～22％的补强剂、4％～6％的增填软化剂和3％～5％的硫化剂。所制得的橡胶软木颗粒混合的复合材料可压缩性大、压缩复原性良好、既有较高的硬度、抗拉强度又有较高、变形适应性较大，硬度调节范围也较大、可保持较长时期使用而不改变其性能、且具有良好的耐老化性能和绝缘性能。

Description

一种油浸式电力变压器专用密封圈

技术领域

本发明涉及一种变压器的一般零部件，尤其涉及一种应用于油浸式电力变压器的膨胀室、储油器、气室、铁芯组及高低压套管等处，用于密封或填充于该处，用以保持清洁、干燥的专用密封圈。

背景技术

目前，随着国家大力发展基础设施建设以来，其中对基础设施之一-城乡电网建设和改造工程，一直处在非常重要的地位，而在电网建设和改造过程中，变压器的使用则占有不可或缺的地位，而现有技术下的所经常使用的变压器的种类，按其冷却方式分为两种，分别是干式变压器和油浸式变压器，而电力部门结合性价比等因素大多选用油浸式电力变压器。

而在油浸式电力变压器，故名意思，会使用一种变压器油作为充填、冷却介质，它可以起到绝缘、散热、消弧等作用，虽然该变压器油在初安装时没有任何问题，而随着变压器的使用，天气原因、安装定位手法及日常维护等原因，设备慢慢出现老化渗漏，特别在一些运行年限已久的变压器上更为普遍，变压器渗漏变压器油的现象时有发生，而变压器油一旦渗漏，轻度的渗漏污染会造成变压设备的外表染以及变压器周围污染，重则降低会使得变压器内的油面过低，直接导致了套管引线和分接开关暴露于空气中，其绝缘水平将大大降低，不但降低了变压器的使用寿命，而且易引起击穿放电，导致设备的损坏，造成大面积断电等事故，对电力系统和用户造成了重大危害和影响，不能满足当前一流企业设备完好率的要求。严重时更会造成火灾等安全事故，造成人员财产的损失。

而经过实践和探索，我们对所有发生渗漏油情况的配电变压器(电压等级为10KV及以下)进行统计和调查后发现，造成变压器渗漏变压器油的主要原因是橡胶制的密封圈老化发生龟裂导致变压器油渗出，而在变压器运行过程中有以下几个因素导致密封圈的老化，它们分别是：

1.变压器油

变压器油在油浸式电力变压器在运行中，变压器油的上层油温通常能达到80℃或以上，而现有的密封圈长期与高温油接触会加速材料的老化，导致密封圈压缩反弹率变差，而当油温降低时，密封圈无法恢复至初始形状，从而发生龟裂现象，出现变压器渗漏油情况。

2.臭氧

在各种变压器、开关、电容器和母线设备，其在运行过程中由于天气、安装位置等原因，经常会接触到潮湿的空气、灰尘等物质，多多少少都会产生大小不一的放电现象，只要发生发电现象就会有臭氧产生，而上述装置中，油浸式电力变压器受到臭氧的影响更为持久，臭氧化反应是造成橡胶制品老化的主要原因之一，由于橡胶制品中含有碳碳双键，而臭氧会与橡胶反应使碳链断裂，导致橡胶失去弹性，老化并发生龟裂。

3.紫外线

对于户外箱式配电站，其配备的油浸式电力变压器除了会受到臭氧的污染外，还会受到阳光的紫外线的直接照射侵害。由于变压器长期受到阳光照射，阳光中的紫外线却不能被橡胶吸收，所以会直接损害密封圈，导致密封圈加速老化产生龟裂。

而近几年，国内很多电力部门与变压器制造厂都非常关注橡胶密封制品的发展与选择，而各橡胶密封制品生产厂家，为适应变压器发展需要也都相继研制开发了各种系列的橡胶密封制品。根据多年研究经验，使用验证和技术成果，变压器制造厂家可选择使用于变压器密封的橡胶品种有：丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶等等。橡胶因分子结构不同、聚合方法不同表现出各向异性，各具特点。

在以上诸多胶种中，氟橡胶是各项性能最佳的，但因其价格较贵，很少在变压器，互感器上使用，普遍在开关上采用。丁腈橡胶因其价格适中，被大多变压器厂用于配电变压器。但因丁腈橡胶自身属性决定了其耐臭氧老化性能较差。氯丁橡胶的耐油性较丁腈橡胶差，且压缩永久变形比较大。丙烯酸酯橡胶因其分子结构决定论其具有不可抗拒的缺点，即橡胶交联程度低，导致橡胶在高温下承受伸长或压缩变形时，应力松弛和变形现象显著。加之该胶种价格较贵，不具备最优的性能价格比。

虽然上述材料中，丁腈橡胶相比其他橡胶虽然具有最高的性价比，但是它的耐油性，压缩不永久变形性能、耐热性、耐寒性、耐臭氧性、耐日晒程度，都不是最理想的密封材料，因此是导致变压器渗漏油的主要原因。而其他的氯丁橡胶和氟橡胶有一定的抗臭氧性能，但是臭氧毕竟是橡胶的天敌，无论使用哪种橡胶，无论性能如何改进，都不是最理想的密封材料，臭氧对橡胶还是有一定的腐蚀性，会加速橡胶材料的老化，因此材料本身的问题是导致变压器渗漏油的主要原因。

综上所述，现有技术下的各种密封圈只要是橡胶所制，均无法完全满足现有的油浸式电力变压器所处的工作环境和状态的需求，导致了密封效果不佳，易漏油等缺陷。

而为了解决上述问题所需的新型材料必须具有以下特点：

1.适当的硬度和较小的压缩永久变形性能，从而保证密封圈具有弹性及长久密封效果。

2.较好的耐高、低温性能和耐气候老化性能，从而保证密封圈的使用寿命。

3.耐臭氧老化性能好，特别应具有较强的阻止裂纹扩展能力，从而保证密封圈的使用寿命。

4.很好的耐油性，能抵抗变压器运行时高温油的浸泡，保证密封圈的体积、重量变化率小。也就是密封圈的耐油密封效果要保持长久。

5.耐抗紫外线性能要好，能抵抗日光下的紫外线(270～400μm波段)的侵袭，使得密封圈不产生龟裂，确保有效的密封。

发明内容

为了解决现有技术下的油浸式电力变压器的密封件效果不佳，导致变压器油泄漏，而采用传统的丁腈橡胶已满足不了要求的问题，本发明提供了一种油浸式电力变压器专用密封圈，其具体结构如下所述：

一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于：

所述的油浸式电力变压器专用密封圈，包括：23％～27％的丁腈橡胶、23％～27％的软木颗粒以及其他化工辅料。

根据本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于，所述的软木颗粒，其软木颗粒的目数为20目～40目，软木颗粒的大小为0.5～1.5mm。

根据本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于，所述的软木颗粒，选自栓皮栎的栓皮。

根据本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于，所述的其他化工辅料，包括：14％～16％的塑化胶料、5％～7％的耐臭氧助剂、4％～6％的耐紫外线助剂、18％～22％的补强剂、4％～6％的增填软化剂和3％～5％的硫化剂组成。

根据本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于，所述的耐臭氧助剂，选自二氢化喹啉，所述的耐紫外线助剂，选自紫外线吸收剂UV-9，所述的补强剂，选自高耐磨炭黑，所述的增填软化剂，选自邻苯二甲酸二辛酯，所述的硫化剂，选自硫磺。

根据本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于，所述油浸式电力变压器专用密封圈的抗拉强度＞2.4MPa，断裂伸长率＜70％，压缩永久变形率＜50％，抗拉强度变化率＞58％，且使得变压器油介质损耗因素变化率＜50％。

使用本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈获得了如下有益效果：

1.本发明通过其橡胶软木颗粒混合的复合材料本身的特点，使得制成的油浸式电力变压器专用密封圈的可压缩性大、压缩复原性良好、既有较高的硬度、抗拉强度又有较高、变形适应性较大，硬度调节范围也较大、可保持较长时期使用而不改变其性能、且具有良好的良好的绝缘性能。

2.本发明的复合材质的材料价格低于橡胶的平均价格，尤其是远远低于性能较好的氟橡胶，对许多配电站和箱式变电站内的配电变压器(电压等级在10KV及以下)来说大大降低了成本，且本发明既能提高密封材料的质量，延长密封材料的使用寿命的同时，还能稳定变压器的运行质量，大大提高电网的供电可靠率。

3.本发明的橡胶软木颗粒混合的复合材料制成的密封材料虽然是针对变压器运行工况而设计，但是许多电气设备如流变、开关等的运行工况和变压器的运行工况近似，所以这种复合材料制成的密封材料不仅仅可以用在变压器上，还可以在很多电气设备上使用，即降低了密封材料的价格，又可以提高它的密封性能，能逐步替代橡胶在电气设备中的地位，成为变压器类和电器类设备的主要密封材料，其应用面十分广泛。

附图说明

图1为本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈具体结构主视图；

图2为本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈具体结构侧视图

图3为本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈具体结构侧视面的剖面图；

图4为本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈的制备工艺流程图；

图5为本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈的具体安装位置示意图。

图中：1-放油阀门，2-由箱，3-分接开关，4-低压套管，5-高压套管，6-气体继电器，7-安全气道，8-油表，9-储油柜，10-吸湿器，11-探针，12-密封圈圈体，13-软木颗粒。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其重点在于采用了软木颗粒13与丁腈橡胶混合，加上其他材料形成一种复合材料制成的密封圈圈体12，来克服现有技术下的普通橡胶密封圈，易变形，易泄漏等缺点，其中，软木颗粒选自栓皮栎的栓皮，栓皮栎俗称软木栎，该种树种的栓皮又称为木栓，是从栓皮栎树上剥下来的树皮，因为这种树皮的栓皮层特别发达，故称栓皮。用栓皮加工制成的产品，通称软木制品。而为何选择作为绿色环保材料的软木-一种植物木栓层非常发达的树种的外皮产物，是茎和根加粗生长后的表面保护组织，这种材料的理由如下：

1.软木由许多辐射排列的扁平细胞组成。细胞腔内往往含有树脂和单宁化合物，细胞腔内充满空气，因而软木质地轻软，富有弹性，不透水，不易受化学药品的作用，而且是电、热和声的不良导体。这种结构使软木皮具有非常好的弹性、密封性、隔热性、隔音性、电绝缘性和耐摩擦性，加上无毒、无味、比重小、手感柔软等优点，至今仍没有人造产品堪与其媲美。软木耐臭氧、耐腐朽、耐化学侵蚀，对水、油脂、汽油、有机酸、盐类、酯类等都不起化学作用。

2.软木细胞充满空气，因此具有压缩变形的单向性-----即在压缩受压时，只有在压缩方向发生变形，而横向及其方向则很少变形。当压力解除后，被压缩的空气膨胀，就会使被压缩的厚度恢复。

本发明的耐臭氧助剂，选自二氢化喹啉。

二氢化喹啉，又称为防老剂RD，主要用作橡胶防老剂。适用于天然胶及丁腈、丁苯、乙丙及氯丁等合成橡胶。对热和氧引起的老化防护效果极佳。

本发明的耐紫外线助剂，选自紫外线吸收剂UV-9。

紫外线吸收剂UV-9，又称2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，一种广谱紫外线吸收剂，具有吸收率高、无毒、无致畸作用，对光、热稳定性好等优点，它同时可以吸收UV-A和UV-B。

本发明的补强剂，选自高耐磨炭黑。

高耐磨炭黑(high abrasion furnace black，缩写HAF)，是硬质炭黑中最常用的一个品种，由油炉法生产，粒径为26～30nm。从结构上有高结构、标准结构和低结构之分。赋予橡胶制品的拉伸强度、撕裂强度、耐磨和老化性能仅次于中超耐磨炭黑，用于轮胎胎面可提高耐磨性和耐穿刺等性能。

本发明的增填软化剂，选自邻苯二甲酸二辛酯。

邻苯二甲酸二辛酯，与橡胶有良好的相容性，具有良好的综合性能，混合性能好，增塑效率高，挥发性较低，低温柔软性较好，耐水抽出，电气性能高，耐热性和耐候性良好。

本发明的硫化剂，选自硫磺。

硫磺作为一种硫化剂在橡胶硫化体系中广泛使用，橡胶交联的过程即为硫化。

下面结合附图和实施例对本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈做进一步的描述。

首先，根据以下配方比例炼化制成本发明的一种油浸式电力变压器专用密封圈，实施例如下：

实施例1

丁腈橡胶为23％，软木颗粒为27％，塑化胶料为16％，防老剂RD为5％，紫外线吸收剂UV-9为4％，高耐磨炭黑为18％，邻苯二甲酸二辛酯为4％，硫磺为3％。

将上述的橡胶软木颗粒混合的复合材料经炼胶、硫化合成，实施效果如下所述：。

①可压缩性大，压缩复原性良好，且受压时主要产生外力方向的变形，而其他方向的变形则很小，即赋予制品以良好的弹性和减震性能又能提高其使用性能。

②橡胶软木颗粒混合的复合材料既有较高的硬度。抗拉强度又有较高的变形适应能力和摩擦系数，所以很适应职称负荷较大情况下使用的减震垫和指控、传动制品。

③橡胶软木颗粒混合的复合材料的变形适应性较大，硬度调节范围也较大，很适应制成优良的耐油、耐水密封垫。

④耐老化性能特别好，在自然条件下，本发明的油浸式电力变压器专用密封圈可保持较长时期使用而不改变其性能。

⑤本发明的油浸式电力变压器专用密封圈具有良好的良好的绝缘性能。

实施例2

丁腈橡胶为25％，软木颗粒为25％，塑化胶料为16％，防老剂RD为5％，紫外线吸收剂UV-9为4％，高耐磨炭黑为18％，邻苯二甲酸二辛酯为4％，硫磺为3％。

具体实施效果如实施例1。

实施例3

丁腈橡胶为23％，软木颗粒为23％，塑化胶料为14％，防老剂RD为7％，紫外线吸收剂UV-9为6％，高耐磨炭黑为20％，邻苯二甲酸二辛酯为4％，硫磺为3％。

具体实施效果如实施例1。

实施例4

丁腈橡胶为23％，软木颗粒为25％，塑化胶料为14％，防老剂RD为6％，紫外线吸收剂UV-9为5％，高耐磨炭黑为18％，邻苯二甲酸二辛酯为5％，硫磺为4％。

具体实施效果如实施例1。

实施例5

丁腈橡胶为25％，软木颗粒为23％，塑化胶料为14％，防老剂RD为6％，紫外线吸收剂UV-9为5％，高耐磨炭黑为18％，邻苯二甲酸二辛酯为4％，硫磺为5％。

具体实施效果如实施例1。

实施例6

丁腈橡胶为27％，软木颗粒为23％，塑化胶料为15％，防老剂RD为6％，紫外线吸收剂UV-9为4％，高耐磨炭黑为18％，邻苯二甲酸二辛酯为4％，硫磺为3％。

具体实施效果如实施例1。

上述各个实施例中的油浸式电力变压器专用密封圈，其制备过程如图4所示：

首先将橡胶(即丁腈橡胶)进行塑炼，然后再与经塑化后的塑料(即塑化胶料)一起进行橡胶并炼，接着按实施例中的比例添加化辅(即化工辅料：二氢化喹啉、紫外线吸收剂UV-9、高耐磨炭黑和邻苯二甲酸二辛酯)和经过处理的软木颗粒(即分解为颗粒状的尺寸为0.5～1.5mm的软木颗粒)一起进行混炼，此处应注意软木颗粒的目数应为20目～40目，混炼结束后经过时效处理及确定尺寸后完成毛胚片，此时再添加硫化剂(即硫磺)，与毛胚片进行交联硫化，硫化成型后，做初步检验，如无问题则包装入库，待使用。

制作完成后的油浸式电力变压器专用密封圈具体结构-密封圈圈体12和软木颗粒13的分布如图1～图3所示，然后将本发明的油浸式电力变压器专用密封圈，选取不同的尺寸将各个油浸式电力变压器专用密封圈装配至图5中的放油阀门1，油箱2，分接开关3，低压套管4，高压套管5，气体继电器6，安全气道7，油表8，储油柜9，吸湿器10和探针11处，即可使用。

表1本发明的油浸式电力变压器专用密封圈各项参数指标

如上述表1所示，本发明的油浸式电力变压器专用密封圈的所采用的软木颗粒与丁腈橡胶加之其他化合物制成的橡胶软木颗粒混合的复合材料，与现有技术下的普通的橡胶制密封圈相比，既保留了橡胶的主要优点，又可以解决普通橡胶克服不了的缺点。

本发明的油浸式电力变压器专用密封圈适用于各种油浸式变压器领域，改变其运行工况，既降低了密封材料的价格，又可以提高它的密封性能，能逐步替代橡胶在电气设备中的地位，成为变压器类和电器类设备的主要密封材料，其应用面十分广泛。

Claims (6)

1.一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于：

所述的油浸式电力变压器专用密封圈，包括：23％～27％的丁腈橡胶、23％～27％的软木颗粒以及其他化工辅料。

2.如权利要求1所述的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于，所述的软木颗粒，其软木颗粒的目数为20目～40目，软木颗粒的大小为0.5～1.5mm。

3.如权利要求1或2所述的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于，所述的软木颗粒，选自栓皮栎的栓皮。

4.如权利要求1所述的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于，所述的其他化工辅料，包括：14％～16％的塑化胶料、5％～7％的耐臭氧助剂、4％～6％的耐紫外线助剂、18％～22％的补强剂、4％～6％的增填软化剂和3％～5％的硫化剂组成。

5.如权利要求4所述的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于，所述的耐臭氧助剂，选自二氢化喹啉，所述的耐紫外线助剂，选自紫外线吸收剂UV-9，所述的补强剂，选自高耐磨炭黑，所述的增填软化剂，选自邻苯二甲酸二辛酯，所述的硫化剂，选自硫磺。

6.如权利要求1所述的一种油浸式电力变压器专用密封圈，其特征在于，所述油浸式电力变压器专用密封圈的抗拉强度＞2.4MPa，断裂伸长率＜70％，压缩永久变形率＜50％，抗拉强度变化率＞58％，且使得变压器油介质损耗因素变化率＜50％。

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