CN114334402A - 一种环保型气体绝缘变压器及铜材表面涂覆绝缘漆以提高与环保气体相容性的方法 - Google Patents

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黄之明
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成传晖
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Abstract

本发明提供了一种环保型气体绝缘变压器,所述气体绝缘变压器中的铜材表面设置有绝缘漆层;所述气体绝缘变压器的绝缘介质和冷却介质为C4F7N/CO2混合气体。本发明采用在气体绝缘变压器绕组中纯铜表面涂覆绝缘漆的方式,提升绕组中金属部分与接触的混合气体的相容性,实现了在气体绝缘变压器(GIT)中使用C4F7N/CO2混合气体替代SF6,并保证了其安全性。

Description

一种环保型气体绝缘变压器及铜材表面涂覆绝缘漆以提高与 环保气体相容性的方法
技术领域
本发明涉及气体绝缘变压器技术领域,尤其涉及一种环保型气体绝缘变 压器及铜材表面涂覆绝缘漆以提高与环保气体相容性的方法。
背景技术
气体绝缘变压器(Gas Insulated Transformer,英文简称GIT)具有不燃、 不爆、噪音低等特点,适合应用于人口集中、防火防爆要求较高的城区或地 下变电站。目前已投入使用的GIT中主要采用SF6气体作为绝缘和冷却介质。 但由于SF6气体温室效应强,其温室效应潜在值(Global Warming Potential, 英文简称GWP)是CO2的23500倍。基于上述背景,寻找在GIT中替代SF6的新气体更为迫切。近年来,以3M公司率先开发的C4F7N/CO2混合气体在 SF6替代气体研究和应用中逐渐成为主流技术路线,国际上GE、ABB等设备 制造企业,国内西开、平高、白云电器等企业均有采用该类型混合气体的GIS 或GIL设备通过型式试验。
在GIT应用中需要考虑的一个重要方面是气体与GIT主要金属材料-纯铜 的相容性,纯铜主要应用于变压器绕组中。在GIS等开关设备研发过程中, 已考虑过C4F7N/CO2混合气体与铜的相容性,但由于实际运行工况区别(GIT 运行中极限温度高于GIS,可达120℃以上),在120℃以上时,混合气体与 纯铜的相容性不佳。使得C4F7N/CO2混合气体的实际应用具有高风险性。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种环保型气体绝缘变压 器及铜材表面涂覆绝缘漆以提高与环保气体相容性的方法,提高了气体绝缘 变压器与C4F7N/CO2混合气体的相容性。
为达到上述目的,本发明提供了一种环保型气体绝缘变压器,所述气体 绝缘变压器中的铜材表面设置有绝缘漆层;
所述气体绝缘变压器的绝缘介质和冷却介质为C4F7N/CO2混合气体。
本发明优选的,所述铜材为气体绝缘变压器绕组铜材。
本发明优选的,所述绝缘漆层的厚度为0.15±0.02mm。
本发明优选的,所述绝缘漆层通过涂覆的方式设置在铜材表面。
本发明优选的,所述绝缘漆层选自聚酯漆、聚酯亚胺漆、复合漆、聚芳 醚酮漆和芳族聚酰亚胺漆中的一种或多种;更优选为155级聚酯漆、180级聚 酯亚胺漆、200级聚酯或聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合漆、杂萘联苯结构聚芳 醚酮和240级芳族聚酰亚胺漆中的一种或多种。
在本发明的一些具体实施例中,所述绝缘漆为聚芳醚酮漆。
所述聚芳醚酮漆的溶剂优选为NMP、DMF、DMAc、二甲苯、二氯乙烷 和二乙二醇丁醚的混合溶剂。
所述NMP、DMF、DMAc、二甲苯、1,2-二氯乙烷和二乙二醇丁醚的体积 比优选为30:5:25:20:18:2。
所述聚芳醚酮漆的质量浓度优选为15%±1%。
本发明优选的,所述环保型气体绝缘变压器的工作运行极限温度大于 120℃;更优选为120~160℃。
图1为气体绝缘变压器中铜材与C4F7N/CO2混合气体接触示意图;
图2为气体绝缘变压器中铜材涂覆绝缘漆层后的示意图。
本发明提供了一种提高气体绝缘变压器中铜材与环保气体相容性的方 法,包括以下步骤:
将气体绝缘变压器中的铜材表面涂覆绝缘漆,以提高气体绝缘变压器中 铜材与C4F7N/CO2混合气体在120℃以上的相容性。
与现有技术相比,本发明提供了一种环保型气体绝缘变压器,所述气体 绝缘变压器中的铜材表面设置有绝缘漆层;所述气体绝缘变压器的绝缘介质 和冷却介质为C4F7N/CO2混合气体。本发明采用在气体绝缘变压器绕组中纯 铜表面涂覆绝缘漆的方式,提升了高温下绕组中金属部分与接触的混合气体 的相容性,实现了在气体绝缘变压器(GIT)中使用C4F7N/CO2混合气体替代 SF6,并保证了其安全性。
附图说明
图1为气体绝缘变压器中铜材与C4F7N/CO2混合气体接触示意图;
图2为气体绝缘变压器中铜材涂覆绝缘漆层后的示意图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的环保型气体绝 缘变压器及铜材表面涂覆绝缘漆以提高与环保气体相容性的方法进行详细描 述。
实施例1
1)精制PPESK树脂,本试验中选取砜酮比S/K为8/2(摩尔比),
[η]=0.53dL/g(25℃,氯仿中)的PPESK树脂作为试验对象来考察聚合物的溶 解性:首先将称量好的PPESK树脂1g倒入50mL容量瓶中,再用5mL的移 液管将5mL的氯仿溶剂移入装有聚合物的容量瓶中,聚合物均匀溶解后,分 别用装有甲醇和正己烷的5mL滴定管滴定,直到溶液出现浑浊为止,得到精 制后的PPESK树脂,记录所需的甲醇和正己烷体积数。
2)将精制干燥好的PPESK树脂搅拌溶解于指定溶剂中,配成15%的均 匀溶液,观察其溶解现象,在一段时间内,若树脂能形成均匀溶液,则放置 一旁,观察其分层时间。选择溶解性较好的PPESK溶剂,溶剂配方为: NMP/DMF/DMAc/二甲苯/二氯乙烷/二乙二醇丁醚=30/5/25/20/18/2(体积比), 加入1.0%(占树脂重量份)的KH-560偶联剂,混合均匀后,得到绝缘漆。
3)将上述绝缘漆刷涂到马口铁板上,依次分别在120℃、150℃、180℃ 固化15min,在220℃固化30min后,再在280℃处理5min。反复此过程1~3 次,直到得到测试要求的绝缘漆膜厚度为止。结果表明,合适的漆膜厚度为 0.15mm。
4)按照国家标准《GB/T1727-79漆膜一般制备法》涂刷铜材表面,制备 漆膜,在220℃下固化干燥,反复涂漆,使漆膜干膜厚度达到测试要求,一般 为0.15mm。按照标准测定漆膜性能。
5)采用自制立式漆包机,首先将铜线固定在自制立式漆包线机上,铜线 用丙酮擦拭后,将烘炉内电阻丝的温度升至设定温度,然后将配制好的漆包 线漆加入到漆液槽中,开动电机带动滑轮转动,使铜线走动,铜线首先浸入 漆液中,之后经过毛毡以使漆液均匀地分布在铜线表面,然后通过高温的立 式烘炉烘干,烘炉高度1.5m,炉内温度随着高度的增加而升高,烘干后的铜 线经过滑轮又回到漆液槽处,此过程为涂线1次,重复涂线数次至涂层达到 规定厚度0.15mm后取下漆包线,放置24h后,得到包裹绝缘漆的铜材。
采用上述包裹绝缘漆的铜材组装气体绝缘变压器,进行各种性能的测试。
测试结果表明,漆包线可获得标准要求的厚度和良好的外观。在伸长率 方面,PPESK漆包线伸长率31%以上,优于220级标准要求。在圆棒缠绕实 验中,PPESK漆包线可绕成2倍直径的圆棒而不破裂,满足标准要求;表明 漆膜具有良好的柔韧性和附着性。PPESK漆包线可剥离158次以上而不破裂, 优于标准的150次。且漆包线的平均刮破力和最小刮破力均优于220级漆包 线标准,表明漆膜具有良好的附着力。对于电性能和热性能PPESK漆包线具 有优异的电性能和热性能,PPESK漆包线的击穿电压为7.4kV,均高于标准 的5.0kV;漆包线在400C软化击穿2min均不裂,达到标准要求。特别是热 冲击温度,PPESK热冲击温度为400℃,远远高于标准的240℃,PPESK 漆包线是迄今为止文献所报道的耐温等级最高的有机类漆包线品。对比纯铜 导线与包裹绝缘漆的纯铜导线在C4F7N/CO2混合气体中、120℃以上温度下二 者相容性,包裹绝缘漆的纯铜导线与混合气体相容性明显优于未作处理的纯 铜导线。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当 指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下, 还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要 求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种环保型气体绝缘变压器,其特征在于,所述气体绝缘变压器中的铜材表面设置有绝缘漆层;
所述气体绝缘变压器的绝缘介质和冷却介质为C4F7N/CO2混合气体。
2.根据权利要求1所述的环保型气体绝缘变压器,其特征在于,所述铜材为气体绝缘变压器绕组铜材。
3.根据权利要求1所述的环保型气体绝缘变压器,其特征在于,所述绝缘漆层的厚度为0.15±0.02mm。
4.根据权利要求1所述的环保型气体绝缘变压器,其特征在于,所述绝缘漆层通过涂覆的方式设置在铜材表面。
5.根据权利要求1所述的环保型气体绝缘变压器,其特征在于,所述绝缘漆层选自聚酯漆、聚酯亚胺漆、复合漆、聚芳醚酮漆和芳族聚酰亚胺漆中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的环保型气体绝缘变压器,其特征在于,所述绝缘漆层选自155级聚酯漆、180级聚酯亚胺漆、200级聚酯或聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合漆、杂萘联苯结构聚芳醚酮和240级芳族聚酰亚胺漆中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的环保型气体绝缘变压器,其特征在于,所述环保型气体绝缘变压器的工作运行极限温度大于120℃。
8.根据权利要求5所述的环保型气体绝缘变压器,其特征在于,所述环保型气体绝缘变压器的工作温度为120~160℃。
9.一种提高气体绝缘变压器中铜材与环保气体相容性的方法,包括以下步骤:
将气体绝缘变压器中的铜材表面涂覆绝缘漆,以提高气体绝缘变压器中铜材与C4F7N/CO2混合气体在120℃以上的相容性。
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