CN115838910A - 一种涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材、其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材、其制备方法和应用，按重量份数计，在低碳钢带内装填有下述粉体原料，经轧制、拉拔制作成电弧喷涂丝材：铁三铝Fe3Al：25～35份；氮化铝AlN：11～15份；三碳化四铝Al4C3：9～13份；碳化硼B4C：8～11份；碳化三铁Fe3C：7～10份；硅化三铜Cu3Si：6～10份；硅化亚铁Fe2Si：5～9份；氧化亚铜Cu2O：4～8份；硼化亚铁Fe2B：2～5份。所述电弧喷涂丝材用于制备变压器散热涂层，具有较好的散热效果。
Description
技术领域
本发明属于电力设备防护材料技术领域，具体涉及一种涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材、其制备方法和应用。
背景技术
变压器是国家电网中关键的电气设备，保证配电变压器的安全稳定运行具有十分重要的地位。随着国民经济的发展，配电网负荷日益增加，配电变压器过负荷问题时有发生。过热的变压器会导致变压器内部封装的绝缘材料发生热击穿，甚至使得变压器本身发生击穿与爆炸。这不仅会对输电的稳定性与可靠性造成影响，更会造成人身与财产的损失。据统计，每年迎峰度夏期间，因过载导致的变压器损坏事故几乎每日均有发生，火灾事故每年不下数十起，对配电网的安全运行带来了极大的考验，每年造成直接经济损失可达数千万元，间接停电造成的社会影响与间接损失更是不计其数，对此虽然每年投入大量的配电网改造经费、降低了过载事故率，但由于配电网用户的特点，配电变压器短时过载问题很难完全避免。
电力变压器一般采用自然冷却或循环水冷的方式进行散热，由于散热效率低易出现超温，为保证其长期可靠稳定运行，防止绝缘老化加速，变压器多在0.8倍负荷及以下工作区运行，大大降低了变压器的利用率。随着我国企业装备功率不断增大，对变压器容量增大的需求也更加迫切。同时，对变压器的散热性能提出了更高的要求。虽然近几年在配电网改造上花费了很大成本，但是由于各种短时大功率冲击性负荷越来越多地投入运行，过负荷问题还是很难完全避免。故对变压器的散热条件进行改造以增强散热能力显得十分必要。
目前，用于变压器散热的有机涂料至少有以下缺陷：1)散热效果不佳；2)阻燃性能不佳；3)由于含有挥发物，且会产生有害气体，环保性差；4)不耐潮湿，长时间容易长霉，起皮空鼓。
因此亟需一种能够在电力变压器上形成较好散热性能涂层的喷涂丝材。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中喷涂丝材用于制备变压器涂层散热效果不佳的缺陷。
为了达到上述目的，本发明提供了一种涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材，按重量份数计，在低碳钢带内装填有下述粉体原料，经轧制、拉拔制作成电弧喷涂丝材：铁三铝Fe3Al：25～35份；氮化铝AlN：11～15份；三碳化四铝Al4C3：9～13份；碳化硼B4C：8～11份；碳化三铁Fe3C：7～10份；硅化三铜Cu3Si：6～10份；硅化亚铁Fe2Si：5～9份；氧化亚铜Cu2O：4～8份；硼化亚铁Fe2B：2～5份。
较佳地，所述低碳钢带内装填的粉体原料的填充率为35％～40％。
较佳地，所述电弧喷涂丝材的直径为φ2.0～3.0mm。
较佳地，所述粉体原料还包含有碳粉。
本发明还提供了一种如上述所述的涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材的制备方法，包含以下步骤：
S1，向混粉机中依次加入所述的粉体原料，搅拌均匀得到粉料混合物；
S2，将所述粉料混合物加入低碳钢带中，经轧制、拉拔制作成电弧喷涂丝材。
较佳地，步骤S2中，所述粉料混合物的填充率为35％～40％。
较佳地，当填充率为35％～40％时，除了加入所述粉料混合物，不足部分用碳粉补足。
本发明还提供了一种如上所述的涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材用于制备变压器散热涂层的应用。
本发明的有益效果：
(1)在经过喷砂粗化后的金属或陶瓷基体上，利用电弧喷涂丝材进行施工，可以形成高导热率的络合物涂层，从而可使电力变压器产生高散热效能，大幅提升现有电力变压器的过载能力，具有较高的实用价值；
(2)采用薄涂层作高散热层堆积密度大，散热效果好；
(3)电弧喷涂涂层耐高温，牢固，使用温度可以达到500℃；
(4)阻燃效果好，不会产生有害气体，环保性好；
(5)涂层施工方便，并可反复喷涂操作。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明提供了一种涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材的制备方法，包含以下步骤：
S1，向混粉机中依次加入铁三铝25～35份、氮化铝11～15份、三碳化四铝9～13份、碳化硼8～11份、碳化三铁7～10份、硅化三铜6～10份、硅化亚铁5～9份、氧化亚铜4～8份、硼化亚铁2～5份，搅拌均匀得到粉料混合物；
S2，按照填充率为35％～40％将所述粉料混合物加入具有一定形状的低碳钢带中，经轧制、拉拔制作成φ2.0mm的电弧喷涂丝材。本发明的填充率为：粉体原料质量/(粉体原料质量+低碳钢带质量)×100％，根据所选择的低碳钢带的大小来确定填充率的大小。
实施例1
向V型混粉机中依次加入铁三铝(Fe3Al)29份、氮化铝(AlN)12份、三碳化四铝(Al4C3)10份、碳化硼(B4C)9份、碳化三铁(Fe3C)8份、硅化三铜(Cu3Si)7份、硅化铁(Fe2Si)6份、氧化亚铜(Cu2O)5份、硼化铁(Fe2B)3份，搅拌均匀得到粉料混合物。
按照填充率为36％将所述粉料混合物加入具有一定形状的U型低碳钢带中，不足部分用碳粉补足，通过轧机使其搭接合缝，用成型轧制机组轧制成圆形管状丝材，然后拉拔减径到适当的外径规格，采用收丝机把成品丝材缠绕在工字轮上，最后由排线机构从工字轮上输出丝材，经轧制、拉拔制作成φ2.0mm的电弧喷涂丝材，并层绕在塑料线轴上，包装检测，入库。采用电弧喷涂设备，喷涂电压34V、电流200A、压缩空气0.6MPa，喷涂距离150mm的条件下，分别喷涂2～3遍，在油浸变压器上沉积0.8～1.5mm厚的涂层，冷却后，检测其防超温的效果。
如表1所示为实施例1的实验涂层防超温性能测试，根据表1可知，变压器上喷涂有薄涂层后，变压器油温明显相较于没有喷涂薄涂层的变压器油温低，散热效果更好。
表1实验涂层防超温性能
实施例2
向V型混粉机中依次加入铁三铝(Fe3Al)27份、氮化铝(AlN)13份、三碳化四铝(Al4C3)11份、碳化硼(B4C)9份、碳化三铁(Fe3C)9份、硅化三铜(Cu3Si)8份、硅化亚铁(Fe2Si)7份、氧化亚铜(Cu2O)6份、硼化亚铁(Fe2B)4份，搅拌均匀得到粉料混合物。
按照填充率为38％将所述粉料混合物加入具有一定形状的U型低碳钢带中，不足部分用碳粉补足，通过轧机使其搭接合缝，用成型轧制机组轧制成圆形管状丝材，然后拉拔减径到适当的外径规格，采用收丝机把成品丝材缠绕在工字轮上，经轧制、拉拔制作成φ2.4mm的电弧喷涂丝材，最后由排线机构从工字轮上输出丝材，并层绕在塑料线轴上，包装检测，入库。采用电弧喷涂设备，喷涂电压34V、电流200A、压缩空气0.6MPa，喷涂距离150mm的条件下，分别喷涂2～3遍，在油浸变压器上沉积0.8～1.5mm厚的涂层，冷却后，检测其防超温的效果。
如表2所示为实施例2的实验涂层防超温性能测试，根据表2可知，变压器上喷涂有薄涂层后，变压器油温明显相较于没有喷涂薄涂层的变压器油温低，散热效果更好。
表2实验涂层防超温性能
本发明提出的一种涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材，将电弧喷涂丝材喷涂在金属或陶瓷基体上，在其表面形成高导热率的络合物涂层，相较于没有喷涂涂层的变压器来说，具有明显降低变压器油温的效果，大大提升变压器的过载能力。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材，其特征在于，按重量份数计，在低碳钢带内装填有下述粉体原料，经轧制、拉拔制作成电弧喷涂丝材：
铁三铝(Fe3Al)：25～35份；
氮化铝(AlN)：11～15份；
三碳化四铝(Al4C3)：9～13份；
碳化硼(B4C)：8～11份；
碳化三铁(Fe3C)：7～10份；
硅化三铜(Cu3Si)：6～10份；
硅化亚铁(Fe2Si)：5～9份；
氧化亚铜(Cu2O)：4～8份；
硼化亚铁(Fe2B)：2～5份。
2.如权利要求1所述的涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材，其特征在于，所述低碳钢带内装填的粉体原料的填充率为35％～40％。
3.如权利要求1所述的涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材，其特征在于，所述电弧喷涂丝材的直径为φ2.0～3.0mm。
4.如权利要求1所述的涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材，其特征在于，所述粉体原料还包含有碳粉。
5.一种涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1，向混粉机中依次加入如权利要求1～4中任意一项所述的粉体原料，搅拌均匀得到粉料混合物；
S2，将所述粉料混合物加入低碳钢带中，经轧制、拉拔制作成电弧喷涂丝材。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述粉料混合物的填充率为35％～40％。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，当填充率为35％～40％时，除了加入所述粉料混合物，不足部分用碳粉补足。
8.如权利要求1～4中任意一项所述的涂层具有在电力变压器上形成高散热效能的电弧喷涂丝材用于制备变压器散热涂层的应用。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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