110kV干式变压器用环氧浇注树脂及其制备方法和变压器与流程

本发明涉及环氧浇注树脂领域，尤其涉及一种110kv干式变压器用环氧浇注树脂及其制备方法。

背景技术：

1、随着中国国民经济的发展，城市化规模越来越大，工业生产和居民用电量也急剧增加，就近供变电的110kv级变电站的需求上升。但是，目前这个级别的变压器还是以油浸式为主，但油浸式变压器所使用的矿物油存在易燃而限制了其在较高防火级别场合的使用，而且需要配备庞大完善的防火、灭火设施，同时抗外部短路故障的能力较差；因此，采用变电站无油化的需求显著上升。110kv级电站无油化的关键基础就是将油变改为干变。目前，可用于110kv干变的绝缘结构有三种选择，分别为环氧浇注变压器、sf6气体绝缘变压器和电缆变压器。110kv级sf6气体变压器在一线城市被少量采用，但其价格昂贵、结构复杂，散热能力差，维护繁琐等问题较突出，同时sf6气体虽然是低毒性气体，但如有泄漏无色无味的sf6对人体有窒息作用，存在环保、安全问题，这一点也限制了他的发展。干式变压器绝缘不易燃烧，即使运行中变压器发生故障而导致火灾，短时间内也不会使火灾的范围扩大。此外，干式变压器由于无油，其所需附件也少，无需储油柜、安全气道和油门等部件，也无密封问题，因此干式变压器维护和检修的工作量很少。由于干式变压器具有以上优点，需求量迅猛增加。我国干式变压器产量已占配电变压器的10％以上，可以预见随着当今社会对防火需求的提升，干式变压器还将有很大的发展空间。综合比较三种干式变压器的优缺点，对于我国来说，无疑还是环氧树脂浇注干式变压器为最优。

2、干式变压器按照制造工艺可分为浸渍式干式变压器和环氧树脂干式变压器，树脂类干式变压器又分为绕包式树脂干式变压器和树脂浇注式干式变压器。浸渍式干式变压器出现较早，但由于其绝缘水平低，耐短路能力差，绕组防潮、防尘性能差，已逐渐退出市场。绕包式树脂干式变压器的可靠性较差、体积庞大，应用场合受到很大限制。目前市场上的产品以树脂浇注式干式变压器为主，它以绝缘水平较好、防火防潮、体积小等优点广泛用于变电站和一些防火要求较高的场所。

3、随着干式变压器容量的不断增加，容量由35kv增加到110kv，随之而来的散热问题就突显出来，变压器绕组过热会使绝缘的老化加速，从而缩短干式变压器的使用寿命。数据表明变压器和电机等电力设备的绕组温度每升高7℃左右，其预期寿命就缩短一半。然而传统环氧树脂导热性能较差，严重制约了干式变压器散热能力的提高，这就对110kv干式变压器浇注树脂的耐热性、导热系数、压缩强度和抗开裂性能提出了更高的要求。

4、如中国专利申请cn201711494450.0公开了通过优化干式变压器的结构设计，设置了散热通道的方案，但未从干式变压器浇注树脂材料进行特别设计，仍无法解决浇注树脂材料本身导热不佳的问题。

5、中国专利申请cn201110078163.8公开了一种干式变压器浇注树脂，但该树脂无机填料添加比例低且粘度较大会影响浇注操作及效率，并且也未提及散热相关数据。

6、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种110kv干式变压器用环氧浇注树脂及其制备方法和变压器，具有高填充、低粘度、可操作时间长的特点，导热性能良好，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种110kv干式变压器用环氧浇注树脂，包括：质量比为100：100的改性环氧树脂和改性酸酐固化剂；其中，

4、所述改性环氧树脂由以下质量份计的组分制得，包括：100份环氧树脂、5～15份第一增韧剂、0.2份分散剂、0.05份消泡剂和190～210份第一双粒径复配无机填料；

5、所述改性酸酐固化剂由以下质量份计的组分制得，包括：100份酸酐、5～10份第二增韧剂、0.1～0.5份固化促进剂和235～265份第二双粒径复配无机填料。

6、优选的，上述树脂中，所述第一双粒径复配无机填料和第二双粒径复配无机填料均由经硅烷偶联剂表面活性处理后的大粒径填料和经硅烷偶联剂表面活性处理后的小粒径填料按质量比100：5～13复配组成，其中，所述大粒径填料的平均粒径d50为17～20μm，所述小粒径填料的平均粒径d50为2～5μm。

7、优选的，上述树脂中，所述大粒径填料形状为角形或球形的无机填料；

8、所述小粒径填料形状为角形或球形的无机填料。

9、优选的，上述树脂中，所述第一双粒径复配无机填料和第二双粒径复配无机填料中，大粒径填料和小粒径填料均为二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硼、氮化铝中的一种或多种。

10、优选的，上述树脂中，所述改性环氧树脂中，所述环氧树脂为双酚型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或多种；

11、所述分散剂和消泡剂均为有机硅类消泡剂；

12、所述第一增韧剂为ctbn改性环氧树脂、nbr改性环氧树脂、硅改性环氧树脂、核壳结构增韧剂中的一种或多种。

13、优选的，上述树脂中，所述双酚型环氧树脂采用双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、氢化双酚a型环氧树脂中的至少一种；

14、所述酚醛型环氧树脂采用苯酚酚醛型环氧树脂、邻甲酚酚醛型环氧树脂、双环戊二烯苯酚型环氧树脂、联苯苯酚型环氧树脂、三官能酚醛环氧树脂、四官能酚醛环氧树脂中的至少一种；

15、所述脂环族环氧树脂采用3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、4-乙烯基-1-环己烯二环氧化物、1,4-环己烷二甲醇双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯、(3,4,3’,4’-二环氧)联环己烷、环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、1,3-双(n,n-二缩水甘油氨甲基)环己烷中的至少一种。

16、优选的，上述树脂中，所述改性酸酐固化剂中，所述酸酐为四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、纳迪克酸酐、甲基纳迪克酸酐中的一种或多种；

17、所述固化促进剂为叔胺类促进剂；

18、所述第二增韧剂为ctbn改性环氧树脂、nbr改性环氧树脂、硅改性环氧树脂、核壳结构增韧剂中的一种或多种。

19、一种用于制备本发明所述的110kv干式变压器用环氧浇注树脂的制备方法，包括以下步骤：

20、分别制备改性环氧树脂和改性酸酐固化剂，其中，

21、制备改性环氧树脂，包括：按本发明所述的改性环氧树脂的配方取各原料，将原料中的环氧树脂、第一增韧剂加入到搅拌容器内，在60～80℃温度下搅拌20min，再加入分散剂和消泡剂，搅拌5分钟，再在搅拌状态下加入第一双粒径复配无机填料并升高温度至90～100℃，搅拌30～60min，在搅拌状态下开启薄膜真空脱气，在真空度小于133pa的条件下搅拌90～120min，完成后停止搅拌并保持真空10min，最后破真空，过滤出料，即得到改性环氧树脂；

22、制备改性酸酐固化剂，包括：按本发明所述的改性酸酐固化剂的配方取各原料，将原料中的酸酐、第二增韧剂和固化促进剂加入到搅拌容器内，在60～80℃温度下搅拌20min，再在搅拌状态下加入第二双粒径复配无机填料并保持温度在60～80℃，在搅拌状态下开启薄膜真空脱气，真空度小于133pa的条件下搅拌90～120min，完成后停止搅拌并保持真空10min，最后破真空，过滤出料，即得到改性酸酐固化剂；

23、将制得的改性环氧树脂与改性酸酐固化剂按质量比混合即制得110kv干式变压器用环氧浇注树脂。

24、一种110kv干式变压器，是采用所述的110kv干式变压器用环氧浇注树脂浇注而成的110kv干式变压器。

25、优选的，上述变压器中，采用本发明所述的110kv干式变压器用环氧浇注树脂按以下方式浇注制成110kv干式变压器，包括：

26、将线圈和模具置于120℃的烘箱内预热2hr，然后转入真空浇注罐，在线圈温度100～120℃、真空压力小于133pa的条件下脱气除湿；同时将组成110kv干式变压器用环氧浇注树脂的改性环氧树脂和改性酸酐固化剂转入静态混合器中，控制混合料温度在90℃下充分搅拌、脱泡待用；完成线圈和模具预热和除湿后，保持线圈和模具温度在90～110℃、静态混合器出料温度80～90℃条件下进行干式变压器的浇注，浇注罐真空压力保持在250～400pa，并控制浇注在180min内完成；浇注完成后将浇注好的模具转至烘箱并设置固化条件100℃/2hr+80℃/8hr+100℃/4hr+140℃/8hr，完成固化后在100～110℃温度下脱模，然后将固化完的变压器送回烘箱内降温，制成的即为110kv干式变压器。

27、与现有技术相比，本发明所提供的110kv干式变压器用环氧浇注树脂及其制备方法和变压器，其有益效果包括：

28、通过改性环氧树脂和改性酸酐固化剂两部分组成双组分环氧浇注树脂，由于改性环氧树脂和改性酸酐固化剂中均采用了双粒径复配无机填料，通过大小粒径级配设计，可以做到粘度更低，填充比例更高，胶水较低的粘度也对绕组有更好的浸润性、渗透性，能更好的填充避免内部空隙，避免了变压器绕组有一个较低的局部放电量，较高的无机填料填充比例会使得固化物热膨胀系数、收缩率更小，会改善变压器的抗开裂性能；双粒径复配无机填料也有利于导热通路的建立，会使得散热效果更好，降低了变压器的运行温度，能改进变压器高温下运行稳定性并延长其使用寿命。