CN111863380B - 一种箱式变压器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种箱式变压器及其制备方法。所述箱式变压器包括上下设置的第一箱体和第二箱体，所述第一箱体内部容纳有高压室、低压室和控制室，所述第二箱体设置于地坑中，并且所述第二箱体内部容纳有变压器，所述第二箱体与所述变压器之间存在第一空间；所述第二箱体与所述地坑之间存在第二空间；所述第二箱体的顶盖具有拱形结构；所述第二箱体底壁的周缘均匀分布有通孔；所述第二箱体的顶盖和侧壁的内表面涂覆有第一涂层；所述地坑的侧壁的内表面涂覆有第二涂层。本发明箱式变压器的位于地下的变压器产生的热量能够被快速、有效散出、并且不易受潮进水，提高了箱式变压器的安全程度和使用寿命。

Description

一种箱式变压器及其制造方法
技术领域
本发明涉及变压器领域，具体涉及一种箱式变压器及其制造方法。
背景技术
箱式变压器是将高压电器设备、变压器、低压电器设备等组合成紧凑型成套的配电装置，作为配电系统中接受和分配电能之用。箱式变压器基本原理在于，通过压力启动系统、铠装线、变电站全自动系统、直流点和相应的技术设备，按照规定顺序进行合理的装配，并将所有的组件安装到特定的防水、防尘与防鼠等完全密封的钢化箱体结构中，从而形成的一种特定变压器。
目前，箱式变压器已经被广泛应用到电力工程施工之中。由于箱式变压器将传统变压器集中设计在箱式箱体中，具有体积小、重量轻、低噪声、低损耗、高可靠性等诸多优点，因此尤其广泛应用于住宅小区、商业中心、轻站、机场、厂矿、企业、医院、学校等场所。
按照国家技术标准，对箱式变电站外壳的基本技术质量要求为：(1)箱顶需耐压、箱体抗冲击力强；(2)具有防水性，防雨水侵入；(3)自然散热通风；(4)具有防火性，通常采用阻燃材料；(5)使用寿命需在20年以上。
对于箱式变压器，其经常存在散热不良的情况，尤其是夏季，在变压器的热量与日晒升温作用下，低压开关室温度可达到80℃以上，远远超过塑壳断路器等设备所允许的环境温度限值，不但导致内部元件老化加快，还经常导致开关误动跳闸的事故，不但大量浪费检修人力物力，还给用户带来不必要的麻烦。此外，由于箱式变压器的安装场所大多位于室外，为了防止受潮受损，一般在下方设置地坑，使得箱式变压器箱体与四周隔离。地坑一般为混凝土结构。由于天气原因，地坑中经常容易沉积雨水，在遇到高温或者日晒的天气环境下，容易在箱式变压器箱体下部产生大量凝露，使得箱体内部设备受潮，造成短路等事故发生。因此，如何解决箱式变压器的散热和凝露问题，是本领域研究的焦点与热点。
发明内容
为克服现有技术中存在的缺陷和不足，本发明公开了一种箱式变压器及其制造方法。
一种箱式变压器，包括上下设置的第一箱体和第二箱体，所述第一箱体内部容纳有高压室、低压室和控制室，所述第二箱体设置于地坑中，并且所述第二箱体内部容纳有变压器，所述第二箱体与所述变压器之间存在第一空间；所述第二箱体与所述地坑之间存在第二空间；所述第二箱体的顶盖具有拱形结构；所述第二箱体底壁的周缘均匀分布有通孔；所述第二箱体的顶盖和侧壁的内表面涂覆有厚度为5μm-15μm的第一涂层；所述地坑的侧壁的内表面涂覆有厚度为5μm-15μm的第二涂层。
进一步的，所述第一空间中设有第一散热组件，所述第一散热组件围绕所述变压器的四周侧壁设置；所述第二空间中设有第二散热组件，所述第二散热组件围绕所述第二箱体的四周侧壁设置，所述第二散热组件具有波纹结构。进一步的，所述第二散热组件的第一端与所述第二箱体的外侧壁紧密接触，所述第二散热组件的第二端与所述地坑的内壁紧密接触。
进一步的，所述第一空间中设置有湿度传感器、温度传感器、鼓风机中的至少一种。
进一步的，所述第一散热组件和/或第二散热组件表面涂覆有厚度为5μm-10μm的第三涂层。
进一步的，所述第一涂层和第二涂层中均包括无机导热颗粒；所述第一涂层中的无机导热颗粒包括金属铜、氮化硼和氧化锌；所述第二涂层中的无机导热颗粒包括硼酸盐和硫酸镁。
一种箱式变压器的制造方法，在所述第二箱体的顶盖和侧壁的内表面涂刷厚度为5μm-15μm的第一涂层；在所述地坑的侧壁的内表面涂刷厚度为5μm-15μm的第二涂层；所述第一涂层中的无机导热颗粒包括金属铜、氮化硼和氧化锌；所述第二涂层中的无机导热颗粒包括硼酸盐和硫酸镁。
进一步的，采用甲基硅酸钠和丙烯酸酯与苯乙烯共聚物的混合物为溶剂、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，添加硼酸盐和硫酸镁后超声乳化，制备所述第二涂层。
进一步的，采用十七氟癸基三甲氧基硅烷对金属铜、氮化硼和氧化锌的混合物进行疏水改性；采用马来酸酐和聚乙二醇进行半酯化反应获得水溶性聚合物分散剂；将经过疏水改性的金属铜、氮化硼和氧化锌的混合物与水溶性聚合物分散剂混合，添加水溶性聚氨酯树脂为溶剂，制备所述第一涂层。
在本发明的技术方案中，所述第一涂层和第二涂层中均为无机导热颗粒与有机溶剂、有机改性剂混合而成的涂料。所述第一涂层涂刷于第二箱体内表面，其作用在于使得冷凝水快速汇集并且第一涂层的设置不能够影响第二箱体的散热性能。为了达到上述目的，本发明采用导热性能良好的金属铜、氮化硼和氧化锌为原料，采用十七氟癸基三甲氧基硅烷提高其疏水性能，并通过马来酸酐和聚乙二醇的半酯化反应，制备能够使无机原料快速均匀分散的水溶性聚合物，最后添加水溶性聚氨酯树脂为溶剂，获得既能快速导热、有具有良好疏水性质的第一涂层，采用其覆盖所述第二箱体内表面，从而提高第二箱体的防水和导热性能。所述第二涂层的作用同样在于导热和防潮，然而第二涂层涂刷于地坑内表面，地坑采用混凝土材料制造，其表面粗糙，现有技术中防水涂料难以被均匀致密的涂刷于混凝土表面。因此，本发明采用硼酸盐和硫酸镁作为导热颗粒，以十二烷基苯磺酸钠提高其分散性，并添加甲基硅酸钠和丙烯酸酯与苯乙烯共聚物的混合物为溶剂，经过超声乳化，获得乳浊液涂料，使其能够被均匀致密的涂刷于混凝土表面，保证地坑内的防水效果。
有益效果
综上，本发明与现有技术相比，其优点在于：本发明箱式变压器的位于地下的变压器产生的热量能够被快速、有效散出、并且不易受潮进水，提高了箱式变压器的安全程度和使用寿命。
附图说明
图1：本发明所述箱式变压器的示意图。
图2：本发明所述第二散热组件的示意图。
第一箱体-1，第二箱体-2，地坑-3，变压器-4，第一空间-5，第二空间-6，第一散热组件-7，第二散热组件-8，第一端-81，第二端-82。
具体实施方式
本发明提供了一种箱式变压器及其制造方法。
所述箱式变压器包括上下设置的第一箱体1和第二箱体2，所述第一箱体1内部容纳有高压室、低压室和控制室，所述第二箱体2设置于地坑3中，并且所述第二箱体2内部容纳有变压器4，所述第二箱体2与所述变压器4之间存在第一空间5；所述第二箱体2与所述地坑3之间存在第二空间6；所述第二箱体2的顶盖具有拱形结构；所述第二箱体2底壁的周缘均匀分布有通孔21；所述第二箱体2的顶盖和侧壁的内表面涂覆有厚度为5μm-15μm的第一涂层；所述地坑3的侧壁的内表面涂覆有厚度为5μm-15μm的第二涂层。所述第一涂层和第二涂层中均包括无机导热颗粒；所述第一涂层中的无机导热颗粒包括金属铜、氮化硼和氧化锌；所述第二涂层中的无机导热颗粒包括硼酸盐和硫酸镁。
采用上述技术方案的原因在于：现有技术中箱式变压器的变压器设于直接放置于混凝土结构的地坑之中，除了散热效果不佳，还存在容易受潮进水问题。由于天气原因，地坑中经常容易沉积雨水，在遇到高温或者日晒的天气环境下，容易在箱式变压器箱体下部产生大量凝露，使得箱体内部设备受潮，造成短路等事故发生。为了解决上述问题，本发明将变压器放置于第二壳体中，再将第二壳体放置于地坑中，所述地坑可以是混凝土地坑。所述第二箱体与所述地坑之间存在第二空间，通过所述第二空间的设置，有效隔绝了来自地下环境的积水和湿气。此外，为了进一步降低第一空间中的潮气，保护变压器，本发明将所述第二箱体的顶盖设置为拱形结构，保证冷凝水顺利快速地沿着顶盖向侧壁滑下，并通过沿着所述第二箱体底壁的周缘均匀分布的通孔流出。第一涂层兼备疏水性能和导热性能，在提高散热效果的同时，有利于冷凝水的凝结汇聚，使其快速排出，提高第二箱体防潮性能。第二涂层是专门适用于混凝土表面涂覆的防潮导热材料，能够阻隔来自混凝土材质地坑的外部的湿气，并有效导热。
在本发明的部分实施方式中，所述第一空间5中设有第一散热组件7，所述第一散热组件7围绕所述变压器4的四周侧壁设置；所述第二空间6中设有第二散热组件8，所述第二散热组件8围绕所述第二箱体2的四周侧壁设置，所述第二散热组件8具有波纹结构。
在本发明的部分实施方式中，所述第二散热组件8的第一端81与所述第二箱体2的外侧壁紧密接触，所述第二散热组件8的第二端82与所述地坑3的内壁紧密接触。
所述第一空间中容纳的第一散热组件能够将变压器运行中产生的热量迅速传到至第二壳体。所述第二空间中设有的第二散热组件能够将热量再次向外传导至地坑中，避免变压器过热。由于地坑中积水和湿气不会进入到所述第一空间中，因此，所述第一空间中不会产生蒸汽和凝露，避免了变压器受潮。
在本发明的部分实施方式中，所述第一空间5中设置有湿度传感器、温度传感器、鼓风机中的至少一种。通过所述湿度传感器，可监测变压器工作环境的湿度，所述湿度传感器与箱式变压器的控制系统通讯连接，当湿度过大，可通过控制系统进行报警，及时检修。
在本发明的部分实施方式中，所述第一散热组件7和/或第二散热组件8表面涂覆有厚度为5μm-10μm的第三涂层，所述第三涂层为包含石墨烯的聚氨酯树脂涂料。所述第三涂层为包含石墨烯的聚氨酯树脂涂料。石墨烯聚氨酯树脂涂料能够促进散热组件的散热并提高其防腐性能，避免散热器因高湿度高温度环境而损坏。
具体而言，所述第三涂层通过以下步骤制备：
S31.按石墨烯∶四氢呋喃∶聚有机硅氧烷∶水溶性聚氨酯树脂∶水＝(12-14)∶(1-3)∶(30-35)∶(30-35)∶(15-25)的质量比称取原料；
S32.将通过步骤S31获得的原料混合搅拌均匀后，涂刷于所述第一散热组件7和/或第二散热组件8的表面。
在本发明的部分实施方式中，采用十七氟癸基三甲氧基硅烷对金属铜、氮化硼和氧化锌的混合物进行疏水改性；采用马来酸酐和聚乙二醇进行半酯化反应获得水溶性聚合物分散剂；将经过疏水改性的金属铜、氮化硼和氧化锌的混合物与水溶性聚合物分散剂混合，添加水溶性聚氨酯树脂为溶剂，制备所述第一涂层。
具体而言，所述第一涂层通过以下步骤制备：
S11.按十七氟癸基三甲氧基硅烷∶乙酸溶液∶丙三醇＝(40)∶(20-30)∶(30-40)的体积比称取液体原料，混合均匀，向液体原料中添加液体原料总质量20％的无机粉体，所述无机粉体包括质量比为20∶40∶40的金属铜：氮化硼：氧化锌；在45℃-50℃的温度条件下对添加了无机粉体的液体原料进行4h-5h的搅拌，离心分离，对获得的沉淀物超声清洗、过滤、干燥，获得经过疏水改性的无机粉体；
S12.按马来酸酐∶聚乙二醇＝40∶60的摩尔比称取原料，在30℃-35℃的温度条件下进行0.5h-1h的半酯化反应；按马来酸酐∶甲基丙烯酸＝40∶60的摩尔比，向半酯化反应物中添加甲基丙烯酸，获得聚合原料，并添加聚合原料总质量2％的过硫酸钾，升温至80℃，搅拌2h-4h至反应结束，采用氢氧化钠调节pH值至中性，获得水溶性聚合物；
S13.按水溶性聚合物∶无机粉体∶水溶性聚氨酯树脂＝10∶(30-50)∶(40-60)的质量比，将步骤S11获得的经过疏水改性的无机粉体、步骤S12获得的水溶性聚合物与水溶性聚氨酯树脂溶剂混合均匀后，涂刷于所述第二箱体2的顶盖和侧壁的内表面并晾干。
在本发明的部分实施方式中，采用甲基硅酸钠和丙烯酸酯与苯乙烯共聚物的混合物为溶剂、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，添加硼酸盐和硫酸镁后超声乳化、陈化，制备所述第二涂层。
具体而言，所述第二涂层通过以下步骤制备：
S21.硼酸盐∶硫酸镁∶十二烷基苯磺酸钠∶甲基硅酸钠∶丙烯酸酯与苯乙烯共聚物＝(20-25)∶(10-15)∶(5-10)∶(25-30)∶(20-40)的质量比称取原料；
S22.将通过步骤S21获得的原料混合搅拌，超声乳化4h-6h后，涂刷于所述地坑3的侧壁的内表面。
显然，上述实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种箱式变压器，包括上下设置的第一箱体(1)和第二箱体(2)，所述第一箱体(1)内部容纳有高压室、低压室和控制室，所述第二箱体(2)设置于地坑(3)中，并且所述第二箱体(2)内部容纳有变压器(4)，其特征在于：所述第二箱体(2)与所述变压器(4)之间存在第一空间(5)；所述第二箱体(2)与所述地坑(3)之间存在第二空间(6)；所述第二箱体(2)的顶盖具有拱形结构；所述第二箱体(2)底壁的周缘均匀分布有通孔(21)；所述第二箱体(2)的顶盖和侧壁的内表面涂覆有厚度为5μm-15μm的第一涂层，所述第一涂层兼备疏水性能和导热性能；所述地坑(3)的侧壁的内表面涂覆有厚度为5μm-15μm的第二涂层；所述第二空间(6)中设有第二散热组件(8)，所述第二散热组件(8)围绕所述第二箱体(2)的四周侧壁设置，所述第二散热组件(8)具有波纹结构，所述第二散热组件(8)的第一端(81)与所述第二箱体(2)的外侧壁紧密接触，所述第二散热组件(8)的第二端(82)与所述地坑(3)的内壁紧密接触，其中，所述第一涂层通过以下步骤制备：
S11.按十七氟癸基三甲氧基硅烷：乙酸溶液：丙三醇＝40：20-30：30-40的体积比称取液体原料，混合均匀，向液体原料中添加液体原料总质量20％的无机粉体，所述无机粉体包括质量比为20:40:40的金属铜：氮化硼：氧化锌；在45℃-50℃的温度条件下对添加了无机粉体的液体原料进行4h-5h的搅拌，离心分离，对获得的沉淀物超声清洗、过滤、干燥，获得经过疏水改性的无机粉体；
S12.按马来酸酐：聚乙二醇＝40：60的摩尔比称取原料，在30℃-35℃的温度条件下进行0.5h-1h的半酯化反应；按马来酸酐：甲基丙烯酸＝40:60的摩尔比，向半酯化反应物中添加甲基丙烯酸，获得聚合原料，并添加聚合原料总质量2％的过硫酸钾，升温至80℃，搅拌2h-4h至反应结束，采用氢氧化钠调节pH值至中性，获得水溶性聚合物；
S13.按水溶性聚合物：无机粉体：水溶性聚氨酯树脂＝10：30-50：40-60的质量比，将步骤S11获得的经过疏水改性的无机粉体、步骤S12获得的水溶性聚合物与水溶性聚氨酯树脂溶剂混合均匀后，涂刷于所述第二箱体(2)的顶盖和侧壁的内表面并晾干。
2.根据权利要求1所述的箱式变压器，其特征在于：所述第一空间(5)中设有第一散热组件(7)，所述第一散热组件(7)围绕所述变压器(4)的四周侧壁设置。
3.根据权利要求1所述的箱式变压器，其特征在于：所述第一空间(5)中设置有湿度传感器、温度传感器、鼓风机中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的箱式变压器，其特征在于：所述第一散热组件(7)和/或第二散热组件(8)表面涂覆有厚度为5μm-10μm的第三涂层，所述第三涂层为包含石墨烯的聚氨酯树脂涂料。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的箱式变压器，其特征在于：所述第二涂层中包括无机导热颗粒；所述第二涂层中的无机导热颗粒包括硼酸盐和硫酸镁。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的箱式变压器的制造方法，其特征在于：在所述地坑(3)的侧壁的内表面涂刷厚度为5μm-15μm的第二涂层；所述第二涂层中的无机导热颗粒包括硼酸盐和硫酸镁。
7.根据权利要求6所述的箱式变压器的制造方法，其特征在于：采用甲基硅酸钠和丙烯酸酯与苯乙烯共聚物的混合物为溶剂、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，添加硼酸盐和硫酸镁后超声乳化、陈化，制备所述第二涂层。
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