高稳定高可靠性自循环三绕组自耦变压器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高稳定高可靠性自循环三绕组自耦变压器及其制造方法，该三绕组自耦变压器包括骨架、绕组、磁芯、屏蔽罩、封装材料，其特征在于：骨架为气孔率20％‑30％的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架；绕组采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；磁芯为日字形硅钢片磁芯；在屏蔽罩和其它部件的间隙内填充有自循环绝缘传热填料，所述自循环绝缘传热填料为氧化铝基疏孔泡沫陶瓷、非硫化硅胶、脂松香的混合物；屏蔽罩采用了铝合金制作，全封闭结构封装。本发明专利技术的自耦变压器损耗小、转换效率高、电磁屏蔽性好、绝缘性好、性价比高、使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
高稳定高可靠性自循环三绕组自耦变压器及其制造方法
本专利技术涉及电子元件领域，尤其涉及一种高稳定高可靠性自循环三绕组自耦变压器及其制造方法。
技术介绍
自耦变压器：多级无须绝缘的特种变压器，即输出和输入共用一组线圈的特殊变压器。或者说，多级在同一条绕阻上的变压器。自耦的耦是电磁耦合的意思，普通的变压器是通过原副边线圈电磁耦合来传递能量，原副边没有直接电的联系，自耦变压器原副边有直接电的联系，它的低压线圈就是高压线圈的一部分。在电网中，从220KV电压等级才开始有自耦变压器，多用作电网间的联络变，这些自耦变压器多为干式变压器，它的绝缘介质是树脂之类的固体，没有油浸式变压器中的绝缘油，所以称为干式。220KV以下几乎没有自耦变压器。自耦变压器在较低电压下是使用最多是用来作为电机降压启动使用。但虽然随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大，自耦变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用，它仍具有多个难以克服的局限性：1、干式变压器由于散热条件差，所以容量不能做大。2、使电力系统短路电流增加。由于自耦变压器的高、中压绕组之间有电的联系，其短路阻抗只有同容量普通双绕组变压器的(1-k/1)平方倍，因此在电力系统中采用自耦变压器后，将使三相短路电流显著增加。又由于自耦变压器中性点必须直接接地，所以将使系统的单相短路电流大为增加，有时甚至超过三相短路电流。3、使绕组的过电压保护复杂。由于高、中压绕组的自耦联系，当任一侧落入一个波幅与该绕组绝缘水平相适应的雷电冲击波时，另一侧出现的过电压冲击的波幅则可能超出该绝缘水平。为了避免这种现象的发生，必须在高、中压两侧出线端都装一组阀型避雷器。而目前在国内已申请的相关专利中，没有关于三绕组自耦变压器的现有技术，因而市场上需要一种损耗小、转换效率高、电磁屏蔽性好、绝缘性好、性价比高、使用寿命长的自耦变压器。
技术实现思路
本专利技术旨在提供损耗小、转换效率高、电磁屏蔽性好、绝缘性好、性价比高、使用寿命长的三绕组自耦变压器及其制造方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高稳定高可靠性自循环三绕组自耦变压器的制造方法，包括以下步骤：1)各部件的选用和准备①骨架选用与日字形磁芯匹配的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架，选用为：体积电阻率≥2×1013Ω·cm、介电强度≥750kV/cm、热导率≥25W/m·K、抗弯强度≥400Mpa、杨氏模数≥320Gpa、断裂韧性≥25Mpa；②磁芯选用日字形硅钢片磁芯；③屏蔽罩采用铝合金制成，采用全封闭结构；④封装材料采用环氧树脂；⑤绕组采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；⑥自循环绝缘传热填料选用氧化铝基疏孔泡沫陶瓷、非硫化硅胶、脂松香；2)自循环绝缘传热填料的制造方法①将六水氯化铝与适量纯净水混合，搅拌并过滤杂质，调配至获得质量百分比58％-65％的氯化铝溶液，在氯化铝溶液内加入六水氯化铝重量50％-55％的硅酸钠，搅拌至溶解均匀；②将步骤①获得的盛有氯化铝溶液的容器进行高频振动，再将氨水雾化后均匀缓慢地通入步骤①制备的氯化铝溶液中，获得待处理溶液；③步骤②完成后继续高频振动30min-40min，然后将步骤②获得的待处理溶液置于25℃-30℃的恒温环境下，并机械搅拌30min-40min，获得预制溶液；④在步骤③获得的预制溶液内缓慢滴加稀盐酸溶液并搅拌，至溶液的PH值4.8-5.2，静置获得原始溶胶液；⑤将步骤④获得的原始溶胶液置于70℃-80℃温度下，回流8h，获得预制溶胶液；⑥在步骤⑤获得的预制溶胶液内缓慢添加3-5％浓度的聚乙烯醇溶液，获得待处理溶胶；⑦采用无水乙醇与水的1：1体积比的混合溶液对步骤⑥获得的待处理溶胶进行反复冲洗，至洗净，获得待用溶胶；⑧将步骤⑦获得的待用溶胶与六水氯化铝重量30％-35％的脂松香混合均匀，置于480℃-550℃下进行煅烧至成颗粒，所获得的颗粒即为所需自循环绝缘传热填料；3)三绕组自耦变压器的加工与装配①将磁芯放置于氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架中，采用环氧树脂固定；②将带绝缘漆的紫铜线以单线程三绕组的方式缠绕在氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架上，绕组中性点接地，获得芯子部件；③将步骤②获得的芯子部件采用环氧树脂封装；④采用铝合金屏蔽罩将整个三绕组自耦变压器封装，并在铝合金屏蔽罩(1)内间隙中填充满2)中步骤⑧获得的自循环绝缘传热填料(2)，即获得待处理三绕组自耦变压器；4)三绕组自耦变压器的稳定化处理①将3)中步骤③获得的待处理三绕组自耦变压器放置于冷冻箱中，温度不高于-70℃，保温20min-30min，获得冷处理三绕组自耦变压器；②步骤①完成后，将步骤①获得的冷处理三绕组自耦变压器置于室温下，至其温度回复至室温，然后放入烘箱中，以不高于2℃/min的升温速率升至100℃-105℃，保温25min-30min，获得热循环三绕组自耦变压器；③将步骤②获得的热循环三绕组自耦变压器置于具有室温下，进行消磁处理并自然静置至其温度回复至室温；④反复进行①～③工序两次，即获得所需三绕组自耦变压器。根据上述方法制造的三绕组自耦变压器，包括骨架、绕组、磁芯、屏蔽罩、封装材料，其特征在于：骨架为气孔率20％-30％的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架；绕组采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；磁芯为日字形硅钢片磁芯；在屏蔽罩和其它部件的间隙内填充有自循环绝缘传热填料，所述自循环绝缘传热填料)为氧化铝基疏孔泡沫陶瓷、非硫化硅胶、脂松香的混合物；屏蔽罩采用了铝合金制作，全封闭结构封装。该三绕组自耦变压器，其绝缘区域的平均体积电阻率不低于1×1012Ω·cm，具有自循环散热功能，屏蔽级别不低于T级，功率容量为常规同体积自耦变压器的至少10倍。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：(1)常规技术中，由于成本考虑，自耦变压器采用较低级的材料制备，如屏蔽罩采用铁制材料、骨架采用一般塑料、不使用散热填料等，因此就其本身体积重量而言，其铁损还是较大，易氧化、过热老化寿命较短(全靠空气传热，然后变压器内腔密闭无风，散热效率低下，此种环境下绝缘封装材料易老化，作为外壳的铁质材料也易氧化，功能稳定性差且使用寿命短)，本专利技术采用固态颗粒填料，一方面提升体积电阻率，一方面固体传热效率优于空气，再一方面本专利技术的自循环绝缘传热填料实质上是三种材料一次混合成型的，本专利技术创造性地利用三种材料某特定生产工艺的共性，一次性地通过溶胶-凝胶-热混溶成型，具体为：当氧化铝陶瓷还是溶液时该溶液中又再次溶入了硅酸钠，在后续溶液酸化后氧化铝溶胶与硅胶在同等条件下共同析出，直接形成混合胶态物，又经乙醇水溶液漂洗(氧化铝需采用乙醇漂洗反应残余物，而硅胶需要采用水漂洗多种水溶性离子，而经多次实践证实，两种作用并不冲突)净化，最终形成两种成分互相均匀掺杂的凝胶态，然后利用氧化铝高熔点、硅胶近300℃的熔点和脂松香70℃-80℃的熔点差，将先液化的脂松香与当时还是半固态的氧化铝基体及硅胶固化成一体，形成了本专利技术核心技术的基础。(2)由于短路电流本身大，而作为三绕组自耦变压器，短路电压更大，是制约其使用的最关键因素，但由于常规技术中采用的绝缘材料和绕组材料均无法突破现有瓶颈，因此使用范围小、性能差、无法承载高压；本专利技术在常规技术的基础上，选用了绝缘传热填料，其体积电阻率不低于2×本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高稳定高可靠性自循环三绕组自耦变压器的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1)各部件的选用和准备①骨架选用与日字形磁芯(4)匹配的气孔率20％‑30％的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架(3)；②磁芯(4)选用日字形硅钢片磁芯(4)；③屏蔽罩(1)采用铝合金制成，采用全封闭结构；④封装材料采用环氧树脂；⑤绕组(5)采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；⑥自循环绝缘传热填料(2)选用氧化铝基疏孔泡沫陶瓷、非硫化硅胶、脂松香；2)自循环绝缘传热填料(2)的制造方法①将六水氯化铝与适量纯净水混合，搅拌并过滤杂质，调配至获得质量百分比58％‑65％的氯化铝溶液，在氯化铝溶液内加入六水氯化铝重量50％‑55％的硅酸钠，搅拌至溶解均匀；②将步骤①获得的盛有氯化铝溶液的容器进行高频振动，再将氨水雾化后均匀缓慢地通入步骤①制备的氯化铝溶液中，获得待处理溶液；③步骤②完成后继续高频振动30min‑40min，然后将步骤②获得的待处理溶液置于25℃‑30℃的恒温环境下，并机械搅拌30min‑40min，获得预制溶液；④在步骤③获得的预制溶液内缓慢滴加稀盐酸溶液并搅拌，至溶液的PH值4.8‑5.2，静置获得原始溶胶液；⑤将步骤④获得的原始溶胶液置于70℃‑80℃温度下，回流8h，获得预制溶胶液；⑥在步骤⑤获得的预制溶胶液内缓慢添加3‑5％浓度的聚乙烯醇溶液，获得待处理溶胶；⑦采用无水乙醇与水的1∶1体积比的混合溶液对步骤⑥获得的待处理溶胶进行反复冲洗，至洗净，获得待用溶胶；⑧将步骤⑦获得的待用溶胶与六水氯化铝重量30％‑35％的脂松香混合均匀，置于480℃‑550℃下进行煅烧至成颗粒，所获得的颗粒即为所需自循环绝缘传热填料(2)；3)三绕组自耦变压器的加工与装配①将磁芯(4)放置于氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架(3)中，采用环氧树脂固定；②将带绝缘漆的紫铜线以单线程三绕组的方式缠绕在氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架(3)上，绕组中性点接地，获得芯子部件；③将步骤②获得的芯子部件采用环氧树脂封装；④采用铝合金屏蔽罩(1)将整个三绕组自耦变压器封装，并在铝合金屏蔽罩(1)内间隙中填充满2)中步骤⑧获得的自循环绝缘传热填料(2)，即获得待处理三绕组自耦变压器；4)三绕组自耦变压器的稳定化处理①将3)中步骤③获得的待处理三绕组自耦变压器放置于冷冻箱中，温度不高于‑70℃，保温20min‑30min，获得冷处理三绕组自耦变压器；②步骤①完成后，将步骤①获得的冷处理三绕组自耦变压器置于室温下，至其温度回复至室温，然后放入烘箱中，以不高于2℃/min的升温速率升至100℃‑105℃，保温25min‑30min，获得热循环三绕组自耦变压器；③将步骤②获得的热循环三绕组自耦变压器置于具有室温下，进行消磁处理并自然静置至其温度回复至室温；④反复进行①～③工序两次，即获得所需三绕组自耦变压器。...

【技术特征摘要】
1.一种高稳定高可靠性自循环三绕组自耦变压器的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1)各部件的选用和准备①骨架选用与日字形磁芯(4)匹配的气孔率20％-30％的氧化铝基疏孔泡沫陶瓷骨架(3)；②磁芯(4)选用日字形硅钢片磁芯(4)；③屏蔽罩(1)采用铝合金制成，采用全封闭结构；④封装材料采用环氧树脂；⑤绕组(5)采用带1140环氧聚酯绝缘漆的紫铜线；⑥自循环绝缘传热填料(2)选用氧化铝基疏孔泡沫陶瓷、非硫化硅胶、脂松香；2)自循环绝缘传热填料(2)的制造方法①将六水氯化铝与适量纯净水混合，搅拌并过滤杂质，调配至获得质量百分比58％-65％的氯化铝溶液，在氯化铝溶液内加入六水氯化铝重量50％-55％的硅酸钠，搅拌至溶解均匀；②将步骤①获得的盛有氯化铝溶液的容器进行高频振动，再将氨水雾化后均匀缓慢地通入步骤①制备的氯化铝溶液中，获得待处理溶液；③步骤②完成后继续高频振动30min-40min，然后将步骤②获得的待处理溶液置于25℃-30℃的恒温环境下，并机械搅拌30min-40min，获得预制溶液；④在步骤③获得的预制溶液内缓慢滴加稀盐酸溶液并搅拌，至溶液的PH值4.8-5.2，静置获得原始溶胶液；⑤将步骤④获得的原始溶胶液置于70℃-80℃温度下，回流8h，获得预制溶胶液；⑥在步骤⑤获得的预制溶胶液内缓慢添加3-5％浓度的聚乙烯醇溶液，获得待处理溶胶；⑦采用无水乙醇与水的1∶1体积比的混合溶液对步骤⑥获得的待处理溶胶进行反复冲洗，至洗净，获得待用溶胶；⑧将步骤⑦获得的待用溶胶与六水氯化铝重量30％-35％的脂松香混合均匀，置于480℃-550℃下进行煅烧至成颗粒，所获得的颗粒即为所需自循环绝缘传...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭思源，孙静，
申请(专利权)人：福州盛世凌云环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35