一种绕组电缆及变压器制造技术

本发明专利技术提供一种绕组电缆，所述绕组电缆从内至外依次包括导体、半导电屏蔽层和硅橡胶绝缘层，所述硅橡胶绝缘层能够长期耐200℃高温以及‑45℃低温性能，具有良好的耐臭氧老化性能、电绝缘性和物理机械性能，该绕组电缆能够用作变压器和电机等电气设备中的绕组线圈；其用作变压器的绕组线圈时，变压器电压等级可达到66kV，电场分布均匀，耐高温达到200℃，制造工艺简单，节约空间，环保，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种绕组电缆及变压器
本专利技术涉及供电设备
，尤其涉及变压器
，特别涉及一种绕组电缆及变压器。
技术介绍
变压器作为供电系统的主要设备，主要功能是通过升降电压，减小传输线路上的损耗，提高输电效率。近年来，随着城市建设、大型工矿业的快速发展，高层建筑、地下建筑、机场、商业中心、火电厂、水电厂不断增多，对变压器的电压等级、额定容量、防火、防爆、环保性能要求越来越严格，传统的浇注型和非包封绝缘漆浸渍干式变压器已不能满足日益增长的市场需求和严格的环境要求，因此亟需一款新型干式变压器以满足市场需求。现有干式变压式器稳定运行电压等级为35kV，已无法满足日益增长的电力压力对于电压器使用效率的要求。66kV干式电力变压器虽有应用，但由于变压器的技术发展还不够完善，近年66kV干式电力变压器事故频发，严重影响电网的安全运行和供电的可靠性。现有干式变压器还存在局放和开裂问题，使变压器不能正常工作甚至发生爆炸事故。此外干式变压器所用绝缘材料或者辅料中含有较多的聚合物和卤素,燃烧时会放出大量热量，烟雾和有毒气体，危及人们的生命财产安全。电缆型干式变压器由于具有很多优势，电压等级高、容量大，电场均匀，运行安全可靠等，逐渐受到关注。电缆型干式变压器是一种完全新型的干式变压器，将电缆技术应用于变压器，颠覆传统的变压器结构，是干式变压器的一颗新星。目前对电缆型干式变压器的研究开发尚处于初级阶段，没有足够的实际运行经验，因此需要对电缆线圈特性以及制造工艺进行深入研究和开发。目前变压器用绕组电缆投入市场运行的只有报道的高压干式变压器用XLPE电缆。高压干式变压器用XLPE电缆其结构如下：最内层的导体周围是一层半导体层，接着就是交链聚乙烯固体绝缘介质，最外层也是半导体层。半导电层可以有效均化电场、削弱局部放电，提高变压器的安全性，但XLPE电缆型干式变压器，市场应用实例较少，实际运行经验不足，而且XLPE电缆存在不耐高温，最高工作温度只有90℃、占用空间大以及柔软性不够等缺点，限制其发展空间。目前国内对于绕组电缆也已有相关的报道。CN1484257A公开了一种绕组用双层电缆和谐波抑制电缆绕组变压器，所述双层电缆从内向外包括内导体、第一半导电层、第一绝缘层、第二半导电层、外导电体层、第三半导电层、第二绝缘层和第四半导电层，在第四半导电层外有接地导电带，但该电缆只适用于低压配电网中谐波抑制用绕组线，无法用于66kV变压器。CN2857163Y公开了一种从内向外依次包括有第一导电线芯、第一内半导电屏蔽层、第一绝缘层、第一外半导电屏蔽层，所述第一导电线芯由多根不同材质的单导线绞合而成，呈同心层排列，即第一导电线芯中间有中央导线，中央导线外环绕多层单导线，内层单导线的导电率比外层单导线的导电率低，该电缆能够长期稳定的工作在强磁场中、其涡流损耗小，具有高效节能的优点，但该电缆所用绝缘材料为XLPE、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯等，耐温等级最高90℃，无法满足高压变压器耐200℃高温要求，且弯曲性能较差，使用受限。CN100365738C公开了一种中压绕组电缆，涉及一种高柔软的乙丙橡胶绝缘中压电缆，可用于发电机、电动机和变压器绕组线，但该电缆耐温等级最高90℃，无法满足高压变压器耐200℃高温要求，另外额定电压只有10kV，无法满足66kV变压器的使用要求。综上所述，现有的干式变压器在技术上很难把变压器容量做大，电压做高，且不环保，因此，电缆型干式变压器逐渐受到关注，但目前电缆型干式变压器由于电缆机械性能和耐高温性能不足的原因，发展受限严重。因此，亟需开发出一种新的绕组电缆，用于干式变压器中，拓展干式变压器的应用前景。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种绕组电缆，所述绕组电缆从内至外依次包括导体、半导电屏蔽层和硅橡胶绝缘层，所述硅橡胶绝缘层具有优良的机械性能以及电绝缘性能，同时具有较佳的导热性，能够耐臭氧化并具有防霉性；可用作66kV干式变压器的绕组线圈，能够解决现有干式变压器电压等级不足或高压干式变压器稳定、环保和安全性难以满足需求的问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种绕组电缆，所述绕组电缆从内至外依次包括导体、半导电屏蔽层和硅橡胶绝缘层；所述硅橡胶绝缘层的绝缘料组分包括硅橡胶生胶基体和配合剂；所述配合剂包括：导热填料组、补强填料、结构化控制剂、硫化剂和助剂。本专利技术综合考虑电缆各项性能指标、生产成本、变压器使用环境以及变压器电压等级等确定硅橡胶绝缘材料最优的甲基乙烯基硅橡胶基体，具有较高的拉伸强度、撕裂强度和回弹性，最终得到的硅橡胶绝缘层能够耐200℃高温以及-45℃低温性能，具有优良的机械性能、电绝缘性能以及导热性能，与现有的XLPE电缆相比，耐温性更强且更加安全环保。优选地，所述导体包括至少19根退火铜线绞合紧压而成的导体。优选地，所述绞合紧压为第2类紧压绞合。本专利技术所述导体采用括至少19根退火铜线第2类紧压绞合形成，其组成、性能和外观应符合GB/T3956标准第2种导体的规定，导体直流电阻高于GB/T3956标准要求，导体表面光洁、无损伤绝缘的毛刺、锐边以及凸起或断裂的单线。优选地，所述铜线为退火圆铜线。在选择导线时避免毛刺的存在，选用优质的圆铜线。一方面当对变压器绕组外加电压时，电场会集中在导体有毛刺的地方，形成尖端放电。另一方面，导体的尖端有可能刺破绝缘层，也会导致局部放电。导体生产采用束丝机和框绞机，有效避免单丝的断丝、跳股问题，导体外径稳定，绞合后导体无尖角、毛刺等缺陷，拉丝、绞线可采用现有模具需重新配置配模。优选地，所述半导电屏蔽层为硅橡胶半导电层；优选地，所述硅橡胶半导电层为含有导电填料的硅橡胶。优选地，所述导电填料包括炭黑、石墨烯或碳纳米管中的任意一种。本专利技术所述硅橡胶半导电层为含有诸如炭黑等导电填料的硅橡胶，其中，所述炭黑的粒径为50～100nm，例如可以是50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm等。本专利技术所述硅橡胶半导电层与导体接触，紧密包围在导体周围，由含有如炭黑的导电填料的硅橡胶组成，可以均衡电场，防止局部放电和降低损耗。优选地，所述硅橡胶生胶基体为甲基乙烯基硅橡胶生胶基体。优选地，所述硅橡胶绝缘层的绝缘料组分按质量分数包括甲基乙烯基硅橡胶生胶100份、导热填料组100～150份、补强填料5～15份、结构化控制剂3～8份、硫化剂1～2份和助剂1.5～2.5份。本专利技术进一步综合考虑电缆各项性能指标、生产成本、变压器使用环境以及变压器电压等级等确定了绝缘料中各组分的组成，其中尤其优选甲基乙烯基硅橡胶生胶与导热填料组的配比，能够同时保障电缆的导热性能与机械性能。本专利技术中所述导热填料组100～150份，例如可以是100份、105份、110份、115份、120份、125份、130份、135份、140份、145份或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绕组电缆，其特征在于，所述绕组电缆从内至外依次包括导体、半导电屏蔽层和硅橡胶绝缘层；/n所述硅橡胶绝缘层的绝缘料组分包括硅橡胶生胶基体和配合剂；/n所述配合剂包括：导热填料组、补强填料、结构化控制剂、硫化剂和助剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种绕组电缆，其特征在于，所述绕组电缆从内至外依次包括导体、半导电屏蔽层和硅橡胶绝缘层；
所述硅橡胶绝缘层的绝缘料组分包括硅橡胶生胶基体和配合剂；
所述配合剂包括：导热填料组、补强填料、结构化控制剂、硫化剂和助剂。


2.根据权利要求1所述的绕组电缆，其特征在于，所述导体包括至少19根退火铜线绞合紧压而成的导体；
优选地，所述铜线为退火圆铜线；
优选地，所述半导电屏蔽层为硅橡胶半导电层；
优选地，所述硅橡胶半导电层为含有导电填料的硅橡胶；
优选地，所述导电填料包括炭黑、石墨烯或碳纳米管中的任意一种。


3.根据权利要求1或2所述的绕组电缆，其特征在于，所述硅橡胶生胶基体为甲基乙烯基硅橡胶生胶基体；
优选地，所述硅橡胶绝缘层的绝缘料组分按质量分数包括甲基乙烯基硅橡胶生胶100份、导热填料组100～150份、补强填料5～15份、结构化控制剂3～8份、硫化剂1～2份和助剂1.5～2.5份；
优选地，所述硅橡胶绝缘层的绝缘料组分按质量分数包括甲基乙烯基硅橡胶生胶100份、导热填料组100～150份、补强填料10份、结构化控制剂5份、硫化剂1.5份和助剂2份。


4.根据权利要求1～3任一项所述的绕组电缆，其特征在于，所述导热填料组包括表面处理用硅烷偶联剂和导热填料；
优选地，所述硅烷偶联剂占导热填料质量的1～2wt％，优选占1.5wt％；
优选地，所述导热填料包括三氧化二铝和/或氮化硼，优选包括三氧化二铝和氮化硼的组合；
优选地，所述导热填料的平均粒径为0.1～20μm，优选为1～10μm；
优选地，所述导热填料包括平均粒径为6μm的导热填料和平均粒径为10μm的导热填料的组合；
优选地，所述补强填料包括白炭黑；
优选地，所述结构化控制剂为乙烯基三乙氧基硅烷；
优选地，所述硫化剂选用双(2,4-二氯苯甲酰)过氧化物；
优选地，所述助剂包括羟基硅油。


5.根据权利要求1～4任一项所述的绕组电缆，其特征在于，所述绝缘层的厚度为1.0～1.5mm；
优选地，所述半导电屏蔽层的厚度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：许惊鸿，曹西伟，郑建平，钱江伟，江斌斌，
申请(专利权)人：江苏亨通电力电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32