KR20070049659A - 건식 캡슐화된 변압기 코일 - Google Patents

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옌스 록스
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Abstract

본 발명은, 바람직하게는 건식 배전 변압기인 건식 변압기로서, 변압기 코일이 시안산염 에스테르 수지 조성물을 포함하는 경화 미네랄 충전제로 캡슐화 되어 있고, 이러한 경화 미네랄 충전제는 선택적으로 에폭시 변형 시안산염 에스테르 수지 조성물을 포함하는, 건식 변압기와, 절연 조성물과 비경화 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

건식 캡슐화된 변압기 코일 {DRY-TYPE ENCAPSULATED TRANSFORMER COILS}
본 발명은, 특히 건식 배전 변압기인 건식 변압기로서, 변압기 코일이 시안산염 에스테르 수지 조성물을 포함하는 경화 미네랄 충전제로 캡슐화 되어 있고, 이러한 경화 미네랄 충전제는 선택적으로 에폭시 변형 시안산염 에스테르 수지 조성물인 건식 변압기에 관한 것이다.
건식 변압기는 예를 들어, EP 0 923 785 또는 WO 03/107364에 알려지고 기술되어 있다. 본 발명의 건식 변압기는 건식 변압기의 높은- 그리고 낮은- 전압 권선으로서 사용될 수 있는 권선들을 포함한다. 건식 변압기는 바람직하게는 5 kVA 내지 2500 kVA의 범위 내에서 전기 에너지를 배전하는데 사용된다. 건식 변압기 또는 건식 배전 변압기는 코일, 즉 각각의 일반적으로 열 세팅 단열 재질로 끼워 넣어지는 권선을 포함한다. 가장 일반적으로, 단열 재질은 충진된 에폭시 수지이고 권선은 진공 주조로 제조된다.
에폭시 수지는 다른 열 세팅 중합체들보다 더 많은 이점을 가진다. 에폭시 수지는 보통 저가이며, 처리하기 쉽고, 훌륭한 절연적이고 기계적인 특성을 가진다. 하지만, 에폭시 수지는 일반적으로 제한된 열 안정성을 가진다. 현 시장은, 증가된 과부하 용량과 연장된 수명을 가진 변압기를 요구한다. 더 나아가 상승된 온 도에서 작동될 수 있는 변압기가 요구되므로, 단열 재질은 개선된 온도 저항력을 보여야 한다. 이러한 문제는 예를 들어, G. Pritchard의 강화 플라스틱의 개발 vol. 5(응용과학,(1986))에서 보여 지는데, 이것은 특히 열적인 관점에서, 에폭시 수지가 높여진 온도에 적용하는 것이 적합하지 않다는 것을 보여준다. 다른 기술들이 개발되었지만, 이들은 특히 처리 과정과 재질 원가를 고려해 볼 때, 에폭시 수지로 캡슐화 되고, 권선이 진공 주조로 제조되는 종래의 코일에 비교해서 다른 불리한 점들을 갖는다. 결과적으로, 변압기 코일 즉, 각각의 변압기 권선을 캡슐화 하는데 유용한 개선된 재질이 필요한데 이러한 변압기 권선은 에폭시 수지와 비교해 개선된 열 안정성을 가지며, 더 나아가 종래의 진공 주조 제조 기술과 호환된다. 선택적으로 하나 이상의 에폭시 수지로 변형된 시안산염 에스테르 조성물이 알려져 있다. 하지만, 건식 변압기에서 변압기 코일을 위한 절연 시스템으로서 이러한 조성물들을 사용하는 것은 기술되어 오지 않았다.
본 발명은 청구항들에 정의되어 있다. 본 발명은 건식 변압기, 특히 건식 배전 변압기에 관련한 것으로, 시안산염 에스테르 수지 조성물을 포함하는 경화 미네랄 충전제로 변압기 코일이 캡슐화된 것을 특징으로 하는데, 이러한 경화 미네랄 충전제는 선택적으로 에폭시 소정 시아산염 에스테르 수지 조성물을 포함한다. 상기 캡슐화된 조성물은 또한 더 나아가 하나 이상의 에폭시 수지로 선택적으로 변형된 시안산염 에스테르 수지 조성물을 포함하는 경화 미네랄 충전제로 불린다.
각각의 절연 조성물인 하나 이상의 에폭시 수지로 선택적으로 변형된 시안산염 에스테르 수지 조성물을 포함하는 상기 미네랄 충전제는 구성성분 (i), (ii) 그리고 선택적으로 (iii)을 포함하는 조성물로부터 얻어지는 경화 수지 조성물이며, 여기에서 구성성분 (i)은 절연 조성물의 전체 중량으로 계산되는 1 내지 60의 중량비 내에, 바람직하게는 15 내지 30의 중량비 내에 존재하는 시안산염 에스테르 수지이고; 구성성분 (ii)는 절연 조성물의 전체 중량으로 계산되는 20 내지 80의 중량비 내에, 바람직하게는 40 내지 70의 중량비 내에, 바람직하게는 50 내지 65의 중량비 내에 존재하는 미네랄 충진 재질이며; 선택적 구성성분 (iii)은 절연 조성물의 전체 중량으로 계산되는 1 내지 50의 중량비 내에, 바람직하게는 15 내지 30의 중량비 내에 존재하는 에폭시 수지이다.
본 발명은 구성성분 (i), (ii) 그리고 선택적으로 (iii)을 포함하는 비경화 조성물과, 또한 건식 변압기, 특히 건식 배전 변압기 내에서, 변압기 코일을 캡슐화 하기 위해 개시 조성물로서, 구성성분 (i), (ii) 그리고 선택적으로 (iii)으로 제조된 중합체와 관련된다. 조성물은 선택적으로 나중에 설명되는 첨가물들을 포함한다.
시안산염 에스테르 수지는 알려진 혼합물이고, 많은 공보에 기술되어 왔다. 본 발명에 따른 절연 조성물 내의 시아산염 에스테르 수지 구성성분은 바람직하게는, 페닐렌 고리가 선택적으로 (C1-4)-알킬기 또는 페닐-1,3,5-트리시아산염으로 추가적으로 치환되는, 페닐-1,3-디시안산염, 페닐-1,4-디시안산염과 같은 단일 고리 시안산염 단량체; 페닐렌 고리들이 메틸렌, 1,1-에틸렌, 2,2-프로필렌, 산소, 카르보닐, 카르보닐옥시, 설폭실 [-S(O)2-] 또는 비스-메틸렌옥시-디메틸-시릴과 같은 다양한 가교 원자 또는 기들에 의해 선택적으로 함께 결합되는 페닐렌 시안산염 소중합체 또는 중합체; 두 개의 페닐 고리들이 메틸렌, 1,1-에틸렌, 2,2-프로필렌, 산소, 카르보닐, 카르보닐옥시, 설폭실 또는 비스-메틸렌옥시-디메틸시릴과 같은 다양한 가교 원자들 혹은 기에 의해 선택적으로 함께 연결된 비스페닐시안산염 단량체; 나프탈렌과 안트라퀴논을 주원료로 하는 시안산염 단량체; 플루오로얼리패틱(fluoroaliphatic) 디시안산염; 카르보란 디시안산염 단량체, 또는 이러한 화합물들의 혼합물을 주원료로 한다. 이러한 화합물은 예를 들어, I. Hamerton에 의한, 시안산염 에스테르 수지의 화학작용과 기술, Chapter 2, Chapman & Hall(1994), 특히 34 내지 55 페이지에 기술되어 있다. 이러한 논문 참조의 내용들, 화합물들은 여기에 참조로 통합되어 있다.
본 발명에 따른 절연 구성성분 내의 시안산염 에스테르 수지는 바람직하게는 화학식 (Ⅰ) 또는 화학식(Ⅱ) :
Figure 112007019097580-PCT00001
(Ⅰ)
Figure 112007019097580-PCT00002
(Ⅱ)
또는 화학식 (Ⅲ) :
Figure 112007019097580-PCT00003
(Ⅲ)
의 단일 화합물로서 또는 이러한 화합물들의 혼합물로서 다음의 화합물을 주원료로 한다.
R이 수소인 화학식 (Ⅰ)의 화합물 또는 D = -CH2- 또는 -C(CH3)2-인 화학식 (Ⅱ)의 화합물, 또는 이러한 화합물들의 혼합물이 바람직하다.
본 발명의 내용 내에서 사용된 바람직한 에폭시 수지는 방향족 및/또는 지방족 화합물이다. 이러한 화합물은 본래 알려져 있다. 에폭시 수지는 분자 당 적어도 두개의 1,2-에폭시 기를 포함하는 반응 글리시딜 화합물이다. 바람직하게는 폴리글리시딜 화합물의 혼합물은 디글리시딜- 및 트리글리시딜 혼합물과 같이 사용된다. 상기 정의된 시안산염 에스테르 수지를 가진 하나 이상의 이러한 글리시딜 화합물를 결합하고, 본 발명에 정의된 캡슐화 재질로서 유용한 수지 조성물을 얻는 것이 가능하다. 두 화합물의 결합은 오직 최적화의 문제이다.
본 발명에 유용한 에폭시 화합물은 비치환 글리시딜기 및/또는 메틸기로 치환된 글리시딜기를 포함한다. 이러한 글리시딜 화합물은 바람직하게 200과 1200 사이, 특히 200과 1000 사이의 분자량을 가지며, 고체 또는 액체일 수 있다. 에폭시 값(equiv./100 g)은 바람직하게 적어도 3, 바람직하게 적어도 4 및 특히 약 5, 바람직하게 약 4.9 내지 5.1이다. 글리시딜 에테르- 및/또는 글리시딜 에스테르기를 함유하는 글리시딜 화합물가 바람직하다. 그러한 화합물은 또한 두 종류의 글리시딜기, 예를 들어, 4-글리시디록시-벤조익의 산성 글리시딜 에스테르를 모두 포함한다. 1-4 글리시딜 에스테르기를 가진 폴리글리시딜 에스테르, 특히 디그릴시딜 에스테르 및/또는 트리글리시딜 에스테르를 가진 폴리글리시딜 에스테르가 바람직하다. 바람직한 글리시딜 에스테르는 방향족, 방향 지방족, 지방족, 이종고리식, 6 내지 20, 바람직하게는 6 내지 12 탄소 원자환을 가진 이종고리식-지방성 또는 이종고리식-방향족 디카르보닉산으로부터 또는 2 내지 10 탄소 원자환을 가진 지방성 디카르보닉산으로부터 유도될 수 있다. 예를 들어 화학식 (Ⅳ):
Figure 112007019097580-PCT00004
(Ⅳ)
또는 화학식 (Ⅴ):
Figure 112007019097580-PCT00005
(Ⅴ)
의 선택적으로 치환된 에폭시 수지가 바람직하다.
예들은 페놀 노볼락(Novolak)-수지 또는 크레졸-노볼락-수지로부터 유도된 글리시딜 에스테르뿐만 아니라 비스페놀 A 또는 비스페놀 F로부터 유도된 글리시딜 에스테르이다.
지방족 에폭시 수지는 예를 들어 헥사히드로-o-프탈릭산-비스-글리시딜 에스테르, 헥사히드로-m-프탈릭산-비스-글리시딜 에스테르 또는 헥사히드로-p-프탈릭산-비스-글리시딜 에스테르이다. 또한 지방성 에폭시 수지, 예를 들어 1,4-부탄-디올 디글리시딜-에스테르는 본 발명의 조성물을 위한 화합물로서 사용될 수 있다.
본 발명 내에서는 또한, 분자 안에 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 두 개의 아미노 글리시딜기를 포함하는 방향족 및/또는 지방족 에폭시 수지가 바람직하다. 그러한 에폭시 수지가 알려져 있고, 예를 들어 WO 99/67315에 기술되어 있다. 바람직한 화합물은 화학식 (Ⅵ)의 화합물들이다:
Figure 112007019097580-PCT00006
(Ⅵ)
특히 적합한 아미노 글리시딜 화합물은 N,N-디글리시딜-아닐린, N,N-디글리시딜토루이딘(diglycidyltoluidine), N,N,N′,N′-테트라글리시딜-1,3-디아미노벤젠, N,N,N′,N′-테트라글리시딜-1,4-디아미노벤젠, N,N,N′,N′-테트라글리시딜자일렌디아민(tetraglycidylxylylendiamine), N,N,N′,N′-테트라글리시딜-4,4′-디아미노디페닐메탄, N,N,N′,N′-테트라글리시딜-3,3′-디-에틸-4,4′-디아미노디페닐메탄, N,N,N′,N′-테트라글리시딜-3,3′-디아미노디펠린설폰, N,N′-디메틸-N,N′-디글리시딜-4,4′-디아미노디페닐메탄, N,N,N′,N′-테트라글리시딜-알파, 알파′-비스(4아미노페닐)-p-디이소프로필벤젠 및 N,N,N′,N′-테트라글리시딜-알파, 알파′-비스-(3,5-디메틸-4-아미노페닐)-p-디이소프로필-벤젠이다.
바람직한 아미노 글리시딜 화합물는 또한 화학식 (Ⅶ):
Figure 112007019097580-PCT00007
(Ⅶ)
또는 화학식 (Ⅷ):
Figure 112007019097580-PCT00008
(Ⅷ)
의 화합물들이다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 더 많은 아미노 글리시딜 화합물들은 예를 들어, Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band E20, Makromolekulare Stoffe, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1987, 1926 내지 1928 페이지에 기술되어 있다.
전기적 용도를 위한 미네랄 충진 재질들이 알려져 있다. 그러한 재질들은 예를 들어 실리콘 산화물 (에어로질, 석영, 미세한 석영 파우더), 마그네슘- 및 알루미늄 수산화물 [Mg(OH)2, Al(OH)3, AlO(OH)], 티타늄 산화물과 같은 금속 산화물; 실리콘 질화물, 붕소 질화물 및 알루미늄 질화물과 같은 금속 질화물; 실리콘 탄화물(SIC)과 같은 금속 탄화물; 금속 탄산염 (백운석, CaCO3), 금속 황산염 (예를 들어 중정석), 활석, 글리머, 카올린, 규회석, 벤토나이트와 같은 주로 규산염인 가루 성격이며 합성 미네랄; 크소놀라이트 [Ca2Si6O17(OH)2]와 같은 칼슘 규산염; 홍주석 [Al2O3.SiO2] 또는 지올리테와 같은 칼슘/마그네슘- 탄산염; 백운암 [CaMg(CO3)2]과 같은 칼슘/마그네슘 - 탄산염; 그리고 여러 가지의 가루 사이즈로 알려진 칼슘/마그네슘 규산염이다. 실리콘 산화물 및/또는 알루미늄 산화물, 크소놀라이트(xonolit), 마그네슘- 및 알루미늄 수소산화물, 가루로 만든 천연석(ground natural stones), 규산염으로부터 유도된 가루로 만든 천연 및 인조 미네랄이 바람직하다. 충진 재질은 1㎛ 내지 300㎛의 범위 내에, 바람직하게는 5㎛ 내지 100㎛의 범위 내에서, 바람직하게는 평균 과립 사이즈이다.
충진 재질은 예를 들어 실란, 또는 코팅 충진 재질로 알려진 실록산, 예를 들어 교차 연결될 수 있는 디메틸실록산 또는 다른 알려진 코팅 재질로 선택적으로 코팅될 수 있다. 이러한 화합물은 많은 공보에 발표되어 왔고 여기에서는 참고에 의해 통합되어 있다.
실란, 예를 들어 트리아킬실란 또는 페닐디메틸실란, 또는 충진 재질을 코팅하기 위해 사용되는 폴리실록산은 히드록실, 히드로시릴기(≡Si-H), 카르복실기, (C1-C4)알킬-에폭시, 비닐(≡Si-CH=CH2) 또는 알릴(≡Si-CH2CH=CH2)와 같은 반응기를 포함하며, 바람직하게는 약 0.97 mPaㆍs(1 cSt) 내지 약 19,500 mPaㆍs(0.97의 밀도로 계산되는 25℃에서 DIN 53 019에 따라 측정되며)의 범위 내에서 점성률을 가지고, 선형의, 2차원 또는 3차원의 혼합물, 즉 각각의 화합물, 소중합체의 혼합물 또는 상기 화합물들의 혼합물이 될 수 있다.
이러한 오르가노폴리실록산의 점성률은 25℃에서 DIN 53 019에 따라 바람직하게는 약 0.97 mPaㆍs(1 cSt) 내지 약 4900 mPaㆍs의 내에, 바람직하게는 2 mPaㆍs 내지 2900 mPaㆍs의 범위 내에, 바람직하게는 5 mPaㆍs 내지 700 mPaㆍs의 범위 내에 있다. 바람직하게도 폴리실록산은 300 내지 100,000의 범위 내에, 바람직하게는 약 300 내지 50,000, 바람직하게는 400 내지 10,000 Dalton의 범위 내에, 평균 분자 중량을 가진다.
충진 재질은 선택적으로 "다공성"형태로 존재할 수 있다. 선택적으로 코팅될 수 있는 "다공성"충진 재질은 상기 충진 재질의 밀도가 비다공성 충진 재질의 "실제"밀도에 비교해서, 60% 내지 80%의 범위 내에 있다는 것이 이해된다. 그러한 다공성 충진 재질은 비다공성 재질보다 훨씬 더 높은 전체 표면을 가진다. 상기 표면은 바람직하게는 20 m2/g(BET m2/g)보다 더 높으며, 바람직하게는 30 m2/g (BET)보다 더 높으며, 바람직하게는 30 m2/g (BET) 내지 100 m2/g (BET)의 범위 내에, 바람직하게는 40 m2/g (BET) 내지 60 m2/g (BET)의 범위 내에 있다. 상기 다공성 충진 재질은 실록산으로, 바람직하게는 교차 연결되고, 코팅된 충진 재질의 총 중량으로 계산된, 50-80 중량비부터 60- 70 중량비까지, 오르가노폴리실록산으로 코팅될 수 있다.
변압기 코일을 캡슐화하는 절연 조성물은 경화제, 경화제(curing agents), 가소제, 산화방지제, 빛 흡수제뿐만 아니라 전기적 용도에 사용되는 추가 첨가제들을 포함할 수 있다.
경화제는 에폭시 수지에 사용되는 것으로 알려져 있다. 본 조성물에서 그러한 경화제는 단지 선택적이다. 경화제는 예를 들어, 히드록실 및/또는 카르복실 종결 폴리에스테르와 같은 중합체를 혼합하는 카르복실 및/또는 아크릴산염 및/또는 메타크릴산 중합체 및/또는 카르복실산 무수물을 포함하는 카르복실이다. 유용한 경화제는 더 나아가, 방향족, 지방족 화합물, 지방족의 고리화합물의 무수물과 헤테로 고리화합물의 카르보닉산이다. 방향족 폴리카르보닉산의 바람직한 무수물은 프탈릭산 무수물이고, 그것의 치환된 유도물, 벤젠-1,2,4,5-테트라카르보닉산 디안히드라이드와 그것의 치환된 유도물이다. 그 외 수많은 경화제들이 그 논문에 있다.
선택적 경화제는 본 경화제기, 예를 들어 1 에폭시드(epoxide) 당량 당 하나의 무수물기의 당량인 0.2 내지 1.2의 범위 내에 있는 농도 내에서 사용될 수 있다. 하지만, 본 발명 내에서는, 경화제기의 당량, 즉 0.2 내지 0.4의 범위 내에 있는 농도가 바람직하다.
양생제는 예를 들어 벤질-디메틸아민, 또는 붕소 3 염화물 또는 붕소 트리플루오르라이드를 가진 3 아민의 복합체와 같은 아민-복합체와 같은 3 아민; N-4-클로로페닐-N′,N′-디메틸요소(모뉴론 Monuron)과 같은 요소 유도체; 이미다졸(imidazole) 또는 2-페닐-이미다졸과 같은 선택적으로 치환된 이미다졸이다. 3 아민이 바람직하다. 코발트(Ⅲ), 구리, 망간(Ⅱ), 아세틸아세토네이트(acetylacetonate)의 아연과 같은 다른 경화 기폭제는 또한 예를 들어 코발트 아세틸아세토네이트(Ⅲ)로 이용될 수 있다. 사용된 기폭제의 양은 경화된 조성물로 계산된 약 50 - 1000 중량 ppm의 농도이다.
절연 조성물은 단순히 모든 구성성분들을 선택적으로 진공상태에서, 어떤 요구되는 순서에 의해 혼합하는 것과, 가열에 의해 혼합물을 경화시키는 것에 의해 만들어진다. 바람직하게는 경화제와 경화제는 경화하기 전에 각각 첨가된다. 경화 온도는 바람직하게는 50℃ 내지 280℃의 범위 내, 100℃ 내지 200℃의 범위 내이다. 일반적으로 경화는 또한 낮은 온도에서 가능하며, 존재하는 기폭제와 그 농도에 따라 또한 더 낮은 온도에서 완전한 경화가 며칠 지속될 수 있다.
본 발명에 따라 절연 조성물로 변압기 코일을 캡슐화하기 위해, 변압기 코일이 주형틀 안에 배치되고, 절연 조성물이 첨가된다. 그 후 예를 들어, 선택적으로 진공 적용 상태에서 코일과 절연 물질로부터 모든 습기와 기포를 제거하기에 충분히 긴 시간 동안, 조성물을 요구되는 온도로 저항가열하기 위해 코일에 전류를 인가하는 것에 의해 조성물을 가열시키는 것이 가능하다. 캡슐화하는 조성물은 요구되는 양생 온도로 혼합물을 가열시킴으로써 종래에 알려진 어떤 방법에 의해서도 경화될 수 있다.
실시예 1과 2
건식 배전 변압기의 코일, 및 권선은 에폭시 변형 시안산염 에스테르 수지 시스템을 포함하는 충진제로 만들어진 열경화성 절연 물질로 캡슐화 되어 있다. 전기적, 기계적 및 처리 특성은 종래의 에폭시 수지로 캡슐화된 같은 코일, 및 권선과 비교된다. 보여지듯이, 에폭시 변형 시안산염 에스테르 수지 시스템을 포함하는 충진제로 캡슐화된 건식 배전 변압기의 코일은 훨씬 더 나은 특성을 보인다. 사용된 처방은 표 1에 주어진다.
구성성분 기준 예 1 예 2
에폭시 수지 1 100 - 50
경화제 2 82 - -
촉진제 3 2 - -
시안산염 에스테르 4 - 100 50
co-촉진제 5 - - 100 ppm
충진제 (실리카 분말) 6 322 175 175
1 베이클라이트 AG에 의해 공급된 VE4518 Comp. A(새로운 이름 EPR 845)
2 베이클라이트 AG에 의해 공급된 VE4518 Comp. B(새로운 이름 EPR 845)
3 베이클라이트 AG에 의해 공급된 VE4518 Comp. C(새로운 이름 EPR 845)
4 론자(Lonza) AG에 의해 공급된 프리마세트(Primaset) PT-15
5 셰퍼드(Shepherd)에 의해 공급된 코발트 아세틸아세토네이트
6 퀴르츠베르케(Quarzwerke)에 의해 공급된 밀리실(Millisil) W12
표 1의 모든 화학식은 같은 양의 충진제(63.6% wt.)를 포함한다.
에폭시 구성성분은 4.9- 5.1(equiv./100g)의 에폭시 동량과의 비스페놀 A/F 혼합물이다.
단기 동적 저하는 열 중량 측정 분석기(TGA)를 이용해 10℃/분으로 물질들을 주변 온도로부터 800℃까지 가열시킴으로써 수행되었다. 저하의 시작은 아래 보여 지는 표 2에 측정되고 보고되었다. 데이터는, 열 저하의 시작이 기준보다 본 발명의 화학식에 더 높다는 것을 보여준다. 이것은 본 발명의 화학식의 더 높은 열 안정성을 나타낸다.
그러한 잘 알려진 진공 주조 처리 과정에 의해 10 Paㆍs 또는 그 아래의 동적 점성률값(value)을 가진 물질이 언급한 처리 과정에 적합하다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있다. 안정적인 정적 점성률 데이터는 모든 재질들이 주조 과정에 안정적이라는 것을 보여준다.
장기 열-산화 노화 성질 또한 평가되었다. 가속화된 노화는 260℃에서 수행되었으며, 굴곡 세기(ISO 178)는 100 및 200 시간 노화 전과 후에 측정되었다. 노화 후에 남아 있는 굴곡 세기의 분수가 계산되었다. 분수가 더 높을수록, 열 노화에 대한 저항력은 더 높다. 본 발명의 화학식이 기준과 비교해서 열 노화의 상당히 개선된 저항력을 보이는 것이 표 2에서 여실히 드러난다.
특성 기준 예 1 예 2
열 저하의 시작(℃) 360 410 371
75℃(Paㆍs)에서의 안정적 상태 점성률 1.0 2.2 1.4
260℃에서 100시간 후의 최초 굴곡 세기 % 66 92 94
260℃에서 200시간 후의 최초 굴곡 세기 % 12 83 88
상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 특히 건식 배전 변압기인 건식 변압기로서, 변압기 코일이 시안산염 에스테르 수지 조성물을 포함하는 경화 미네랄 충전제로 캡슐화 되어 있고, 이러한 경화 미네랄 충전제는 선택적으로 에폭시 변형 시안산염 에스테르 수지 조성물인 건식 변압기에 사용된다.

Claims (21)

  1. 건식 변압기, 바람직하게는 건식 배전 변압기로서,
    변압기 코일이 시안산염 에스테르 수지 조성물을 포함하는 경화 미네랄 충전제로 캡슐화 되어 있고, 이러한 경화 미네랄 충전제는 선택적으로 에폭시 변형 시안산염 에스테르 수지 조성물을 포함하는 경화 미네랄 충전제인 것을 특징으로 하는, 건식 변압기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 경화 수지 조성물은 구성성분 (i), (ii) 그리고 선택적으로 (iii)을 포함하는 조성물로부터 얻어지며, 여기에서 구성성분 (i)은 절연 조성물의 전체 중량으로 계산된 1 내지 60의 중량비 범위 내에, 바람직하게는 15 내지 30의 중량비 범위 내에 존재하는 시된될 때 20 내지 80의 중량비 범위 내에, 바람직하게는 40 내지 70의 중량비 범위 내에 존재하는 미네랄 충진 재질이며; 선택적 구성성분 (iii)은 절연 조성물의 전체 중량으로 계산된 1 내지 50의 중량비 범위 내에, 바람직하게는 15 내지 30의 중량비 범위 내에 존재하는 에폭시 수지인, 건식 변압기.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 절연 조성물 내의 시안산염 에스테르 수지 구성성분은 바람직하게는, 페닐렌 고리가 선택적으로 (C1-4)-알킬기 또는 페닐-1,3,5-트 리시안산염로 추가적으로 치환되는, 바람직하게 페닐-1,3-디시안산염, 페닐-1,4-디시안산염과 같은 단일 고리 시안산염 단량체; 페닐렌 고리들이 바람직하게 메틸렌, 1,1-에틸렌, 2,2-프로필렌, 산소, 카르보닐, 카르보닐옥시, 설폭실 또는 비스-메틸레녹시-디메틸시릴과 같은 다양한 가교 원자 또는 가교 기들에 의해 선택적으로 함께 결합되는, 페닐렌 시안산염 소중합체 또는 중합체; 두 개의 페닐 고리들이 바람직하게 메틸렌, 1,1-에틸렌, 2,2-프로필렌, 산소, 카르보닐, 카르보닐옥시, 설폭실 또는 비스-메틸레녹시-디메틸시릴과 같은 다양한 가교 원자들 혹은 기에 의해 선택적으로 함께 연결된 비스페닐시안산염 단량체; 나프탈렌과 안트라퀴논을 주원료로 하는 시안산염 단량체; 플루오로얼리패틱(fluoroaliphatic) 디시안산염; 카르보란 디시안산염 단량체, 또는 이러한 화합물들의 혼합물을 주원료로하는, 건식 변압기.
  4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 시안산염 에스테르 수지 화합물은 바람직하게는 화학식 (Ⅰ) 또는 화학식(Ⅱ) :
    Figure 112007019097580-PCT00009
    (Ⅰ)
    Figure 112007019097580-PCT00010
    (Ⅱ)
    또는 화학식 (Ⅲ) :
    Figure 112007019097580-PCT00011
    (Ⅲ)
    의 단일 화합물로서 또는 이러한 조성물들의 혼합물의 화합물을 주원료로 하는, 건식 변압기.
  5. 제 4에 있어서, 화학식 (Ⅰ)의 R이 수소이거나 화학식 (Ⅱ)의 D는 -CH2-, 또는 -C(CH3)2-인, 건식 변압기.
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 선택적으로 존재하는 에폭시 수지는 분자 당 적어도 두개의 1,2-에폭시 기를 포함하는 방향성 및/또는 지방족 반응 글리시딜 화합물, 바람직하게는 폴리글리시딜 화합물의 혼합물, 바람직하게는 디그릴시딜 - 및 트리글리시딜 화합물의 혼합물을 주원료로 하는, 건식 변압기.
  7. 제 6항에 있어서, 에폭시 화합물은 바람직하게는 200과 1200 사이, 바람직하 게는 200과 1000 사이의 분자량을 가지며, 비치환 글리시딜기 및/또는 메틸기로 치환된 글리시딜기를 포함하는, 건식 변압기.
  8. 제 6항 또는 7항에 있어서, 에폭시 수지의 에폭시 값(equiv./100 g)은 적어도 3, 바람직하는 적어도 4 및 특히 약 5, 바람직하게는 약 4.9 내지 5.1인, 건식 변압기.
  9. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 에폭시 수지는 화학식 (Ⅳ):
    Figure 112007019097580-PCT00012
    (Ⅳ)
    또는 화학식 (Ⅴ):
    Figure 112007019097580-PCT00013
    (Ⅴ)
    에 대응하는, 건식 변압기.
  10. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 바람직하게는 화학식 (Ⅵ):
    Figure 112007019097580-PCT00014
    (Ⅵ)
    또는 화학식 (Ⅶ):
    Figure 112007019097580-PCT00015
    (Ⅶ)
    또는 화학식 (Ⅷ):
    Figure 112007019097580-PCT00016
    (Ⅷ)
    에 대응하여 에폭시 수지는 분자 안에 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 두 개의 아미노 글리시딜기를 포함하는 방향족 및/또는 지방족 에폭시 수지인, 건식 변압기.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 미네랄 충진 재질은 유리 파우더, 바람직하게는 실리콘 산화물 (에어로질, 석영, 미세한 석영 파우더), 마그네 슘- 및 알루미늄 수산화물 [Mg(OH)2, Al(OH)3, ALO(OH)2], 티타늄 산화물과 같은 금속 산화물; 바람직하게는 실리콘 질화물, 붕소 질화물 및 알루미늄 질화물과 같은 금속 질화물; 실리콘 탄화물(SiC)과 같은 금속 탄화물; 금속 탄산염(백운석, CaCO3), 금속 황산염(예를 들어 중정석), 바람직하게는 활석, 글리머, 카올린, 규회석, 벤토나이트와 같은 주로 규산염인 가루로 된 지하 천연 및 합성 미네랄 ; 칼슘규산염, 바람직하게는 엑소노리트 [Ca2Si6O17(OH)2]; 알루미늄 규산염, 바람직하게는 홍주석 [Al2O3.SiO2] 또는 지올리테; 칼슘/마그네슘- 탄산염, 바람직하게는 백운석 [CaMg(CO3)2]; 및 여러 가지의 가루 사이즈로 알려진 칼슘/마그네슘 규산염을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 건식 변압기
  12. 제 11항에 있어서, 미네랄 충진 재질은, 1㎛ 내지 300㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 100㎛의 범위 내에서, 평균 입자 사이즈를 가지는, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 엑스오놀리트(xonolit), 마그네슘 수산화물, 알루미늄 수산화물, 지하 천연석(ground natural stones), 규산염으로부터 유도된 지하 천연 및 합성 미네랄을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 건식 변압기.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 미네랄 충진 재질이 실란 또는 실록산, 바람직하게는 교차 연결될 수 있는 디메틸실록산으로 코팅되는, 건식 변압기.
  14. 제 13항에 있어서, 실란 또는 실록산은 히드록실, 히드로시릴기(≡Si-H), 카르복실기, (C1-C4)알킬-에폭시, 비닐(≡Si-CH=CH2) 또는 알릴(≡Si-CH2CH=CH2)로부터 선택된 반응기를 포함하는, 건식 변압기.
  15. 제 13항에 있어서, 실란 또는 실록산이 약 0.97 mPaㆍs(1 cSt) 내지 약 19,500 mPaㆍs(25℃에서 DIN 53 019에 따라 측정되며, 0.97의 밀도로 계산되는)의 범위 내에서, 바람직하게 25℃에서 DIN 53 019에 따라, 바람직하게는 약 0.97 mPaㆍs(1 cSt) 내지 약 4900 mPaㆍs의 내에서, 바람직하게는 2 mPaㆍs 내지 2900 mPaㆍs의 범위 내에서, 바람직하게 5 mPaㆍs 내지 700 mPaㆍs의 범위 내의 점성률을 갖는, 건식 변압기.
  16. 제 13항에 있어서, 폴리실록산은 300 내지 100,000의 범위 내에서, 바람직하게는 약 300 내지 50,000, 바람직하게는 400 내지 10,000 Dalton의 범위 내에서, 평균 분자량을 가지는, 건식 변압기.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 충진 재질이 "다공성"충진 재질이며, 그 밀도가 비다공성 충진 재질의 "실제"밀도에 비교해서, 60% 내지 80%의 범위 내에 있고, 전체 표면이 바람직하게는 20 m2/g(BET m2/g)보다 더 높으며, 바람직하게는 30 m2/g (BET)보다 더 높고, 바람직하게는 30 m2/g (BET) 내지 100 m2/g (BET)의 범위 이고, 바람직하게는 40 m2/g (BET) 내지 60 m2/g (BET)의 범위 내에 있는, 건식 변압기.
  18. 제 1항 내지 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 변압기 코일을 캡슐화하는 절연 조성물은 경화제, 양생제(curing agents), 가소제, 산화방지제, 광 흡수제뿐만 아니라 전기적 용도에 사용되는 추가 첨가제들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 추가 첨가제를 포함하는, 건식 변압기.
  19. 제 18항에 있어서, 경화제는 에폭시 수지에서 사용되는 것으로 알려진 경화제이며, 1 에폭시드(epoxide) 당량 당 경화제기의 0.2 내지 1.2의 범위 내에, 바람직하게는 경화제기의 당량, 즉 0.2 내지 0.4의 범위 내에 있는 농도 내에 있는, 건식 변압기.
  20. 제 1항 내지 19항 중 어느 한 항에 따른 절연 조성물 제조 방법으로서, 모든 구성성분들을 선택적으로 진공상태에서, 임의의 요구되는 순서에 의해 혼합하는 단계와, 바람직하게는 경화제와 경화제를 경화하기 전에 혼합물에 각각 첨가하는 것에 의해, 및 바람직하게는 50℃ 내지 280℃의 범위 내, 바람직하게는 100℃ 내지 200℃의 범위 내 양생 온도로 혼합물을 가열하는 것에 의해 혼합물을 경화하는 단계, 또는 존재하는 촉매와 그 농도에 따라 며칠까지 더 낮은 온도에서 양생하는 단계에 의한, 절연 조성물제조 방법.
  21. 제 1항 내지 19항 중 어느 한 항에 따른 비경화 조성물로서, 구성성분 (i), (ii) 및 선택적으로 (iii)을 포함하고 건식 변압기, 특히 건식 배전 변압기 내에서, 변압기 코일을 캡슐화 하기 위해 시작 조성물로서, 구성성분 (i), (ii) 및 선택적으로 (iii)으로 제조된 중합체에 따른 비경화 조성물.
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