CN105448497A - 一种干式配电变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明干式配电变压器，包括铁心和装配在所述铁心上的变压器线圈，所述铁心的上部安装有上夹件，所述铁心的下部安装有下夹件，所述变压器线圈顶端安装有上垫块，所述变压器线圈底部安装有下垫块，所述下夹件底部安装有支架；所述变压器线圈包含阻燃箔式绕组和阻燃绕线绕组，所述阻燃箔式绕组和阻燃绕线绕组的外部均包裹有浇注料层；所述铁心和阻燃箔式绕组之间形成环形空隙，所述环形空隙内设置有绝缘导热管层，所述绝缘导热管层和所述铁心之间的缝隙填充有导热硅胶，所述绝缘导热管层的外部缠绕有一层矽胶布。其中绝缘导热管层由99.5%氧化铝陶瓷管环形排列组成。
Description
技术领域
本发明属于电力设备技术领域，具体为一种干式配电变压器。
背景技术
目前世界上的干式变压器主要有浸渍式与环氧树脂式(包括浇注式与绕包式)两大类型。环氧树脂类干变指主要用环氧树脂做为绝缘材料的干式变压器，它又可分为浇注式与包绕式两类。在现有产品中，绝大多数都是环氧浇注式。干式变压器，由于空气的绝缘程度和散热性能都比油差，以空气作绝缘的干式变压器有效材料消耗比油浸式的多，所以，只在地下铁道、高层建筑物、车间内部或电站等防火要求较高的场所才使用干式变压器。
环氧树脂是一种早就广泛应用的化工原料，它不仅是一种难燃、阻燃的材料，且具有优越的电气性能，后来逐渐为电工制造业所采用。自从1964年德国制造出首台环氧浇注式干变后，这项技术在欧洲发展得很快，并不断推出各种新的专利制造技术，这些技术也不断推向世界。由于我国的干变制造技术主要是从德国等欧洲国家引进的，所以迄今全国生产的干式变压器中，绝大多数都是环氧浇注式。这里应当强调的是:由于环氧树脂比起空气和变压器油来具有很高的绝缘强度，加之浇注成型后又具有机械强度高以及优越的防潮、防尘性能，所以特别适合于制造干式变压器。
中国专利CN102360835公开了一种干式变压器用环氧树脂浇注料，主要由双酚A型环氧树脂，氮化铝粉，石英砂，云母粉，胺类固化剂和活性增韧剂组成，利用氮化铝粉和不同粒径的石英砂增加导热性能，具有耐热性好，散热性好，热膨胀系数与铜材相当等优点。中国专利CN102515626公开了一种干式变压器用高导热环氧树脂浇注料，采用高导热无机粉体替代常用的硅微粉作为填料，提高浇注料的导热系数。高导热无机粉体为氧化铝粉，氮化铝粉或氮化硼粉。高导热环氧树脂的导热系数达1.1～1.3W/mK，可降低变压器的温升。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有优异散热能力和耐久性能的干式配电变压器。
本发明干式配电变压器，包括铁心和装配在所述铁心上的变压器线圈，所述铁心的上部安装有上夹件，所述铁心的下部安装有下夹件，所述变压器线圈顶端安装有上垫块，所述变压器线圈底部安装有下垫块，所述下夹件底部安装有支架；所述变压器线圈包含阻燃箔式绕组和阻燃绕线绕组，所述阻燃箔式绕组和阻燃绕线绕组的外部均包裹有浇注料层；所述铁心和阻燃箔式绕组之间形成环形空隙，所述环形空隙内设置有绝缘导热管层，所述绝缘导热管层和所述铁心之间的缝隙填充有导热硅胶，所述绝缘导热管层的外部缠绕有一层矽胶布。其中绝缘导热管层由99.5%氧化铝陶瓷管环形排列组成、所述导热硅胶为美国进口道康宁SE4420导热硅胶、所述矽胶布为美国贝格斯Sil-PadK10矽胶布。
本发明干式配电变压器的阻燃箔式绕组和阻燃绕线绕组的浇注料层，由以下重量份数的组分制成：E-51环氧树脂100～110份、三异硬酯酸钛酸异丙酯4～6份、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯8～11份、650聚酰胺固化剂80～90份、DMP-30固化促进剂6～8份、水杨酸3～4份、平均粒径5μm氧化锌粉末3～4份、正丁基缩水甘油醚35～40份、仲醇聚氧乙烯醚10～13份、平均粒径500nm氮化铝粉末8～10份、平均粒径2μm碳化硅粉末4～5份、平均粒径800nm氮化锆粉末6～8份。其中可以选择凤凰牌E-51双酚A型液体环氧树脂、凤凰牌650聚酰胺固化剂、陶氏（15-S-15）仲醇聚氧乙烯醚。
本发明干式配电变压器，阻燃箔式绕组和阻燃绕线绕组的浇注料层，通过以下方法制成：
A、按重量份数取仲醇聚氧乙烯醚12份、平均粒径500nm氮化铝粉末9份、平均粒径2μm碳化硅粉末4.5份、平均粒径800nm氮化锆粉末7份，混合搅拌均匀，然后加入正丁基缩水甘油醚38份，超声处理50分钟，得组分A；
B、按重量份数取E-51环氧树脂102份、三异硬酯酸钛酸异丙酯5份、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯9份，搅拌混合均匀，得组分B；
C、按重量份数取650聚酰胺固化剂85份、DMP-30固化促进剂7份、水杨酸3.5份、平均粒径5μm氧化锌粉末3.5份，搅拌混合均匀，得组分C；
D、将组分B、组分C混合后，加入组分A搅拌均匀，浇注入绕组的浇注模中，然后将浇注模置于环氧树脂真空浇注机中，85℃下固化1h，128℃下固化4h；144℃下固化2h，冷却后拆除浇注模，即得。其中选用张家港市益成机械有限公司YC-JZ1400环氧树脂真空浇注机；杭州合创超声波科技有限公司HC-S-20-1500超声波分散机。
本发明的变压器设计结构合理，尤其是铁心的外围设置有一层绝缘导热管层，导热管有助于铁心热量的传递和降低，同时能促进铁心和阻燃箔式绕组之间的空气流动，到达了迅速降低变压器铁芯和阻燃箔式绕组温度的突出作用。而且本发明变压器线圈，用特殊配方制成的浇注料经过真空压力浇注固化制成，新型的浇注料，采用了不同粒径和种类的粉末填料复合技术，同时采用优化的固化增强配方，达到了单一粉末难以达到的性能；因此具有突出的导热性能，和优良的力学性能、抗老化性能。本发明从提高浇注料性能和加强散热两方面同时优化，改善了变压器线圈的耐老化性能，大幅提高了干式变压器的使用寿命。
附图说明
图1是本发明干式配电变压器结构示意图。
图2是本发明变压器线圈结构示意图。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：如图1、图2所示，干式配电变压器，包括铁心1和装配在铁心1上的变压器线圈2，铁心1的上部安装有上夹件3，铁心1的下部安装有下夹件4，变压器线圈2顶端安装有上垫块5，变压器线圈2底部安装有下垫块6，下夹件4底部安装有支架7；变压器线圈2包含阻燃箔式绕组8和阻燃绕线绕组9，阻燃箔式绕组8和阻燃绕线绕组9的外部均包裹有浇注料层；铁心1和阻燃箔式绕组8之间形成环形空隙10，环形空隙10内设置有绝缘导热管层11，绝缘导热管层11和铁心1之间的缝隙填充有导热硅胶12，绝缘导热管层11的外部缠绕有一层矽胶布13。矽胶布13为美国贝格斯Sil-PadK10矽胶布，绝缘导热管层11由99.5%氧化铝陶瓷管环形排列组成、导热硅胶12为美国进口道康宁SE4420导热硅胶。
阻燃箔式绕组8和阻燃绕线绕组9的浇注料层，通过以下方法制成：
A、取陶氏（15-S-15）仲醇聚氧乙烯醚12千克、平均粒径500nm氮化铝粉末9千克、平均粒径2μm碳化硅粉末4.5千克、平均粒径800nm氮化锆粉末7千克，混合搅拌均匀，然后加入正丁基缩水甘油醚38千克，40℃下用HC-S-20-1500超声波分散机超声处理50分钟，得组分A；
B、取凤凰牌E-51双酚A型液体环氧树脂102千克、三异硬酯酸钛酸异丙酯5千克、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯9千克，搅拌混合均匀，得组分B；
C、取凤凰牌650聚酰胺固化剂85千克、DMP-30固化促进剂7千克、水杨酸3.5千克、平均粒径5μm氧化锌粉末3.5千克，搅拌混合均匀，得组分C；
D、将组分B、组分C混合后，加入组分A搅拌均匀，浇注入绕组的浇注模中，然后将浇注模置于YC-JZ1400环氧树脂真空浇注机中，85℃下固化1h，128℃下固化4h；144℃下固化2h，冷却后拆除浇注模，即得。
实施例2：如图1、图2所示，干式配电变压器，包括铁心1和装配在铁心1上的变压器线圈2，铁心1的上部安装有上夹件3，铁心1的下部安装有下夹件4，变压器线圈2顶端安装有上垫块5，变压器线圈2底部安装有下垫块6，下夹件4底部安装有支架7；变压器线圈2包含阻燃箔式绕组8和阻燃绕线绕组9，阻燃箔式绕组8和阻燃绕线绕组9的外部均包裹有浇注料层；铁心1和阻燃箔式绕组8之间形成环形空隙10，环形空隙10内设置有绝缘导热管层11，绝缘导热管层11和铁心1之间的缝隙填充有导热硅胶12，绝缘导热管层11的外部缠绕有一层矽胶布13。矽胶布13为美国贝格斯Sil-PadK10矽胶布，绝缘导热管层11由99.5%氧化铝陶瓷管环形排列组成、导热硅胶12为美国进口道康宁SE4420导热硅胶。
阻燃箔式绕组8和阻燃绕线绕组9的浇注料层，通过以下方法制成：
A、取陶氏（15-S-15）仲醇聚氧乙烯醚10千克、平均粒径500nm氮化铝粉末8千克、平均粒径2μm碳化硅粉末4千克、平均粒径800nm氮化锆粉末6千克，混合搅拌均匀，然后加入正丁基缩水甘油醚35千克，38℃下用HC-S-20-1500超声波分散机超声处理50分钟，得组分A；
B、取凤凰牌E-51双酚A型液体环氧树脂100千克、三异硬酯酸钛酸异丙酯4千克、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯8千克，搅拌混合均匀，得组分B；
C、取凤凰牌650聚酰胺固化剂80千克、DMP-30固化促进剂6千克、水杨酸3千克、平均粒径5μm氧化锌粉末3千克，搅拌混合均匀，得组分C；
D、将组分B、组分C混合后，加入组分A搅拌均匀，浇注入绕组的浇注模中，然后将浇注模置于YC-JZ1400环氧树脂真空浇注机中，85℃下固化1h，128℃下固化4h；144℃下固化2h，冷却后拆除浇注模，即得。
实施例3：如图1、图2所示，干式配电变压器，包括铁心1和装配在铁心1上的变压器线圈2，铁心1的上部安装有上夹件3，铁心1的下部安装有下夹件4，变压器线圈2顶端安装有上垫块5，变压器线圈2底部安装有下垫块6，下夹件4底部安装有支架7；变压器线圈2包含阻燃箔式绕组8和阻燃绕线绕组9，阻燃箔式绕组8和阻燃绕线绕组9的外部均包裹有浇注料层；铁心1和阻燃箔式绕组8之间形成环形空隙10，环形空隙10内设置有绝缘导热管层11，绝缘导热管层11和铁心1之间的缝隙填充有导热硅胶12，绝缘导热管层11的外部缠绕有一层矽胶布13。矽胶布13为美国贝格斯Sil-PadK10矽胶布，绝缘导热管层11由99.5%氧化铝陶瓷管环形排列组成、导热硅胶12为美国进口道康宁SE4420导热硅胶。
阻燃箔式绕组8和阻燃绕线绕组9的浇注料层，通过以下方法制成：
A、取陶氏（15-S-15）仲醇聚氧乙烯醚13千克、平均粒径500nm氮化铝粉末10千克、平均粒径2μm碳化硅粉末5千克、平均粒径800nm氮化锆粉末8千克，混合搅拌均匀，然后加入正丁基缩水甘油醚40千克，42℃下用HC-S-20-1500超声波分散机超声处理50分钟，得组分A；
B、取凤凰牌E-51双酚A型液体环氧树脂110千克、三异硬酯酸钛酸异丙酯6千克、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯11千克，搅拌混合均匀，得组分B；
C、取凤凰牌650聚酰胺固化剂90千克、DMP-30固化促进剂8千克、水杨酸4千克、平均粒径5μm氧化锌粉末4千克，搅拌混合均匀，得组分C；
D、将组分B、组分C混合后，加入组分A搅拌均匀，浇注入绕组的浇注模中，然后将浇注模置于YC-JZ1400环氧树脂真空浇注机中，85℃下固化1h，128℃下固化4h；144℃下固化2h，冷却后拆除浇注模，即得。
变压器线圈浇注料层相关实验：实验分为五组，分别实验组1，本发明实施例1；实验组2，本发明实施例1中平均粒径2μm碳化硅粉末、平均粒径800nm氮化锆粉末，均替换为同等重量的平均粒径500nm氮化铝粉末；实验组3，本发明实施例1中平均粒径2μm碳化硅粉末、平均粒径500nm氮化铝粉末，均替换为同等重量的平均粒径800nm氮化锆粉末；实验组4，本发明实施例1中平均粒径500nm氮化铝粉末、平均粒径800nm氮化锆粉末，均替换为同等重量的平均粒径2μm碳化硅粉末；对照组，去除本发明实施例1中平均粒径2μm碳化硅粉末、平均粒径800nm氮化锆粉末，平均粒径500nm氮化铝粉末。
测试工具：热导率：采用美国IN—TERNAT10NACTHERMACINSTRUMENT公司生产C一600一S型热导率测试仪测试，试样尺寸为149mm×149mm×5mm；热稳定性：用美国Perkin—Elmer公司生产PhyrisTGA6型热失重分析仪测试；200℃空气250h失重率，测定初始热分解温度。冲击强度：采用X机械工业电工材料产品质量监督检测中心生产JJ-5型简支梁式冲击试验机按照GB／T16420-1996测试。不同组测试数据结果见表1，通过表1可见本发明实验组1的导热率，明显高于其他组，同时具有良好的热老化和力学性能。
Claims (3)
1.一种干式配电变压器制备方法，包括铁心和装配在所述铁心上的变压器线圈，所述铁心的上部安装有上夹件，所述铁心的下部安装有下夹件，所述变压器线圈顶端安装有上垫块，所述变压器线圈底部安装有下垫块，所述下夹件底部安装有支架；其特征在于所述变压器线圈包含阻燃箔式绕组和阻燃绕线绕组，所述阻燃箔式绕组和阻燃绕线绕组的外部均包裹有浇注料层；所述铁心和阻燃箔式绕组之间形成环形空隙，所述环形空隙内设置有绝缘导热管层，所述绝缘导热管层和所述铁心之间的缝隙填充有导热硅胶，所述绝缘导热管层的外部缠绕有一层矽胶布。
2.根据权利要求1所述的干式配电变压器，其特征在于所述阻燃箔式绕组和阻燃绕线绕组的浇注料层，由以下重量份数的组分制成：E-51环氧树脂100～110份、三异硬酯酸钛酸异丙酯4～6份、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯8～11份、650聚酰胺固化剂80～90份、DMP-30固化促进剂6～8份、水杨酸3～4份、平均粒径5μm氧化锌粉末3～4份、正丁基缩水甘油醚35～40份、仲醇聚氧乙烯醚10～13份、平均粒径500nm氮化铝粉末8～10份、平均粒径2μm碳化硅粉末4～5份、平均粒径800nm氮化锆粉末6～8份。
3.根据权利要求2所述的干式配电变压器，其特征在于所述阻燃箔式绕组和阻燃绕线绕组的浇注料层，通过以下方法制成：
A、按重量份数取仲醇聚氧乙烯醚12份、平均粒径500nm氮化铝粉末9份、平均粒径2μm碳化硅粉末4.5份、平均粒径800nm氮化锆粉末7份，混合搅拌均匀，然后加入正丁基缩水甘油醚38份，超声处理50分钟，得组分A；
B、按重量份数取E-51环氧树脂102份、三异硬酯酸钛酸异丙酯5份、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯9份，搅拌混合均匀，得组分B；
C、按重量份数取650聚酰胺固化剂85份、DMP-30固化促进剂7份、水杨酸3.5份、平均粒径5μm氧化锌粉末3.5份，搅拌混合均匀，得组分C；
D、将组分B、组分C混合后，加入组分A搅拌均匀，浇注入绕组的浇注模中，然后将浇注模置于环氧树脂真空浇注机中，85℃下固化1h，128℃下固化4h；144℃下固化2h，冷却后拆除浇注模，即得。
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