CN115522159A - 干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，包括配料结构和反应结构，所述反应结构包括正电极、脉冲电源、负电极、射流管和导流管，所述射流管的入料端与所述配料结构连接，所述正电极从所述射流管的入料端插入至所述射流管的内腔，所述导流管从所述射流管的出料端插入至所述射流管的内腔，所述负电极缠绕于所述导流管的进料端，所述脉冲电源的正极与所述正电极连接，所述脉冲电源和所述负电极均接地，所述正电极与所述负电极相匹配。本发明可以在不断电的情况下对电抗器表面裂纹进行修补维护，涂层厚度均匀和粘结性强，喷涂周期短成本低，防护措施效果好，可以修补宽度和深度在微米～厘米量级的裂纹。
Description
技术领域
本发明涉及电抗器的技术领域，尤其涉及干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置。
背景技术
干式空心电抗器在湿热环境中易发生匝间绝缘故障，故障的主要原因是包封开裂、水分大量侵入电抗器匝间绝缘材料内部，导致匝间绝缘材料性能下降而发生短路事故。
电抗器在运行过程中由于机械振动、热应力、紫外等老化因素会在包封表面产生一些微小裂纹，裂纹宽度和深度大概在1～30mm范围内，产生的裂纹逐渐从表面向内发展，裂纹也会在原有裂纹基础上继续发展扩大，在此期间也会产生新的裂纹。产生裂纹以后，水分就会通过这些裂纹大量进入电抗器内部，逐步破坏电抗匝间绝缘材料进而导致电抗器发生匝间短路事故。
目前针对干式空心电抗器采取的防护措施主要是“穿衣戴帽”及定期喷涂RTV材料等，穿衣是指增加不含绕组的假包封层，挡住侧面雨水，保持线圈真层表面干燥；戴帽是指在电抗器上端增加防雨罩，防止雨水落在电抗器上；喷涂RTV涂料需要退网返厂维护，成本较高，而且这些防护措施效果并不显著。
电抗器包封材料(环氧树脂)在产生裂纹之前，水分通过渗透作用透过环氧树脂材料，但是环氧树脂作为一种防水材料，饱和吸水率较低(<1.5％)，透水率也在0.5g/(m2·day)左右，电抗器在运行过程中表面温度有时能达到100℃以上，此时也会脱去大量水分，因此环氧材料在未产生裂纹之前进入电抗器内部的水分几乎很少。
在产生裂纹以后，水分就会通过裂纹进入材料内部，水分更容易进入，裂纹的存在也会为水分在环氧材料内部的存储提供了空间，此时材料介电特性、体积电阻和绝缘强度等电气参量也会随之劣化。水分到达电抗器内部时，匝间绝缘材料会发生水解反应，材料机械强度和绝缘强度会降低，在过电压作用下电抗器就很容易导致匝间绝缘击穿发生短路故障。
对于电抗器包封材料(环氧树脂)裂纹的防护与修复，目前主要是表面喷涂RTV涂料，表面喷涂RTV涂料在一定程度上可以减少电抗器水分入侵，但是该方法需要设备断电退网，设备返厂整体喷涂。由于电抗器是由许多包封并联而成，包封间距离较窄，表面喷涂时一般采用整体浇注方式，这就会产生涂层厚度不均，涂层粘结性不强的问题，喷涂周期长成本也高，而且防护效果并不理想。
在环氧树脂材料内部加入可自修复微胶囊是另一种，微胶囊由芯材和芯壁组成。芯壁主要包裹内部的芯材，在环氧树脂发生断裂时破裂释放出内部的芯材。芯材具有修复功能，在环氧树脂材料断裂芯壁破裂后会修复破裂部位。然而该方法存在芯壁误动，自修复材料不能完全固化，修复效果差等问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，包括配料结构和反应结构，所述反应结构包括正电极、脉冲电源、负电极、射流管和导流管，所述射流管的入料端与所述配料结构连接，所述正电极从所述射流管的入料端插入至所述射流管的内腔，所述导流管从所述射流管的出料端插入至所述射流管的内腔，所述负电极缠绕于所述导流管的进料端，所述脉冲电源的正极与所述正电极连接，所述脉冲电源和所述负电极均接地，所述正电极与所述负电极相匹配。
更优的选择，所述配料结构包括工作气体容器、分流管、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、反应剂容器、催化剂容器和混合容器，所述工作气体容器通过分流管分别与反应剂容器、催化剂容器和混合容器连接，所述第一调节阀、所述第二调节阀、所述第三调节阀分别安装于所述分流管的支管，所述反应剂容器和所述催化剂容器均与混合容器连接，所述混合容器与所述射流管的入料端连接。
更优的选择，所述混合容器包括混合部和导流部，所述混合部的一端与所述分流管的支管连接，所述混合部的另一端通过所述导流部与所述射流管的入料端连接。
更优的选择，所述反应剂容器的混合液包括双酚A和环氧树脂EP－400A。
更优的选择，所述双酚A和环氧树脂EP－400A的质量比为5:2。
更优的选择，所述催化剂容器的催化剂为四丁基溴化铵。
更优的选择，所述工作气体容器的气体为氩气。
更优的选择，所述正电极为钨针。
更优的选择，所述负电极为铜箔。
更优的选择，所述正电极和所述负电极之间的距离包括4～5cm。
本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：
本发明通过正电极、脉冲电源、负电极、射流管和导流管，可以在不断电的情况下对电抗器表面裂纹进行修补维护，涂层厚度均匀和粘结性强，喷涂周期短成本低，防护措施效果好，不存在芯壁误动，自修复材料能完全固化，可以修补宽度和深度在微米～厘米量级的裂纹。
附图说明
图1是本发明干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置的示意图；
附图中各部件的标记：1-工作气体容器；2-分流管；3-第一调节阀；4-第二调节阀；5-第三调节阀；6-反应剂容器；7-催化剂容器；8-混合容器；801-混合部；802-导流部；9-射流管；10-钨针；11-微秒脉冲电源；12-铜箔；13-导流管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述,实施例不能在此一一赘述,但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
干式空心电抗器包封由浸有环氧树脂胶的玻璃纤维绕制而成，最后整体固化，环氧树脂一般使用双酚A环氧树脂。电抗器使用过程中产生的裂纹一般都是从表面向内部逐步发展，裂纹的宽度和深度一般为几十微米左右，长度不定。
如图1所示，干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，包括配料结构和反应结构，反应结构包括正电极10、脉冲电源11、负电极12、射流管9和导流管13，配料结构包括工作气体容器1、分流管2、第一调节阀3、第二调节阀4、第三调节阀5、反应剂容器6、催化剂容器7和混合容器8。工作气体容器1通过分流管2分别与反应剂容器6、催化剂容器7和混合容器8连接，第一调节阀3、第二调节阀4、第三调节阀5分别安装在分流管2的3个支管，反应剂容器6和催化剂容器7均通过管道与混合容器8的一端连接。混合容器8的另一端与射流管9的入料端连接，导流管13从射流管9的出料端插入到射流管9的内腔，负电极12缠绕在导流管13的进料端上，射流管9的出料端和负电极12之间的距离约为7mm～10mm，正电极10的一端插入在射流管9的内腔，正电极10与负电极12的距离为4～5cm，脉冲电源11的正极与正电极10的另一端连接，脉冲电源11的负极接地，负电极12接地。
正电极10为高压电极，具体为钨针10，该钨针10的规格为：长度为12cm、粗为1.0mm～2.0mm和曲率半径为450um～500um；脉冲电源11为微秒脉冲电源11，可以给正电极10提供高压，具体为输出电压幅值15kV(±5％)、频率4kHz的等离子体实验电源，可以激发大气压等离子体射流；负电极12为铜箔12，铜箔12的宽度为9mm；射流管9为玻璃管，射流管9和导流管13组合后的长度为15cm～18cm；导流管13用于将等离子体羽流导流到裂纹位置；工作气体容器1用于储存工作气体，该工作气体为Ar气体；分流管2用于将Ar气体输送到反应剂容器6、催化剂容器7和混合容器8；第一调节阀3可以调节带有混合液的Ar气体的流量；第二调节阀4可以调节带有催化剂的Ar气体的流量；第三调节阀5用于调节注入混合容器8的Ar气体的流量；反应剂容器6用于储存双酚A和环氧树脂EP－400A的混合液；催化剂容器7用于储存催化剂，该催化剂为四丁基溴化铵；混合容器8让混合液和催化剂得到充分地混合，并注入到射流管9内。
混合容器8包括混合部801和导流部802，混合部801的一端分别与反应剂容器6、催化剂容器7和分流管2连接，混合部801的另一端通过导流部802与射流管9连接。混合部801为了让混合液与催化剂充分地混合；导流部802用于将混合后的混合液和催化剂输送到射流管9内。
用量说明：使用高纯度氩作为工作气体(1L/min)，双酚A(化学纯，纯度＞99％，15mL/min)与环氧树脂EP－400A的混合液(质量比为5：2)和四丁基溴化铵(TBAB)(1mL/min)做为前体物质一起输送到射流管9。其中，EP－400A树脂和四丁基溴化铵的浓度比为100：13。
工作原理说明：工作气体分别通入到反应剂容器6的混合液和催化剂容器7的催化剂后，工作气体会分别带出一部分的混合液和催化剂随工作气体进入到混合容器8中混合，然后反应剂和催化剂得到充分混合后进入到射流管9内，正电极10和负电极12为等离子体提供的高能电子(e)和激发粒子(Ar)在蚀刻电抗器包封表面过程中会破坏分子的化学键，从而在表面上提供大量活性基团(OH，COOH)，在等离子体作为热源激励下，低分子质量的液态环氧树脂EP－400A和双酚A加热溶解，在四丁基溴化铵催化作用下进行加成反应，不断扩链，最后形成高分子质量的固态环氧树脂，随着等离子体射流一起高速填入缝隙中修补，等离子体处理表面形成的活性基团又会促进不断加成得到的高分子质量环氧树脂有效地接枝到表面上的这些活性基团。等离子体羽流的长度可以达到2～3厘米，等离子体的理论穿透和加工深度可以达到厘米量级。
修补材料在等离子体射流加速下获得很高速度，随着等离子体羽填入干式空心电抗器表面裂缝中，调节控制射流管向裂纹方向移动，使修补材料填满整个裂纹，进而修复电抗器表面裂纹。本实施例中的等离子体喷涂修复装置可以修补宽度和深度在微米～厘米量级的裂纹。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，其特征在于，包括配料结构和反应结构，所述反应结构包括正电极、脉冲电源、负电极、射流管和导流管，所述射流管的入料端与所述配料结构连接，所述正电极从所述射流管的入料端插入至所述射流管的内腔，所述导流管从所述射流管的出料端插入至所述射流管的内腔，所述负电极缠绕于所述导流管的进料端，所述脉冲电源的正极与所述正电极连接，所述脉冲电源和所述负电极均接地，所述正电极与所述负电极相匹配。
2.根据权利要求1所述干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，其特征在于，所述配料结构包括工作气体容器、分流管、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、反应剂容器、催化剂容器和混合容器，所述工作气体容器通过分流管分别与反应剂容器、催化剂容器和混合容器连接，所述第一调节阀、所述第二调节阀、所述第三调节阀分别安装于所述分流管的支管，所述反应剂容器和所述催化剂容器均与混合容器连接，所述混合容器与所述射流管的入料端连接。
3.根据权利要求2所述干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，其特征在于，所述混合容器包括混合部和导流部，所述混合部的一端与所述分流管的支管连接，所述混合部的另一端通过所述导流部与所述射流管的入料端连接。
4.根据权利要求2所述干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，其特征在于，所述反应剂容器的混合液包括双酚A和环氧树脂EP－400A。
5.根据权利要求4所述干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，其特征在于，所述双酚A和环氧树脂EP－400A的质量比为5:2。
6.根据权利要求2所述干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，其特征在于，所述催化剂容器的催化剂为四丁基溴化铵。
7.根据权利要求2所述干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，其特征在于，所述工作气体容器的气体为氩气。
8.根据权利要求1所述干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，其特征在于，所述正电极为钨针。
9.根据权利要求1所述干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，其特征在于，所述负电极为铜箔。
10.根据权利要求1所述干式空心电抗器表面裂纹等离子体喷涂修复装置，其特征在于，所述正电极和所述负电极之间的距离包括4～5cm。
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2022
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