一种新型热敏电阻的制备方法、热敏电阻及应用技术

本发明专利技术提供一种新型热敏电阻的制备方法、热敏电阻及应用。其中制备方法包括，由CaO、ZnO、TiO2，通过液相剥离、高温水热及球磨法制备其对应的纳米颗粒，并通过冷压和烧结固化制备。基于该热敏电阻的特性，将其设置在变压器油箱顶层，连接在变压器二次侧，通过监控模块监测并计算温升，同时具有在超高温状态下断开变压器负载的能力。此外，在检修人员维修结束后，也对维修后的变压器温度具有重点监测的能力。本发明专利技术具有良好的暂态性能，基于热敏电阻较高的温度灵敏性及优良的热稳定性，能够实现变压器温度的实时监控。变压器温度的实时监控。变压器温度的实时监控。

【技术实现步骤摘要】
一种新型热敏电阻的制备方法、热敏电阻及应用


[0001]本专利技术属于新型功能材料及变压器温度监控领域，尤其涉及一种新型热敏电阻的制备方法、热敏电阻及应用。具体地是，设计了一种CaO、ZnO、TiO2混合的负温度系数热敏电阻制备方法，并利用该热敏电阻的温度
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电阻变化特性，通过控制模块实现对变压器工作温度的实时监测，并能对报警模块发出开关通断指令，实现对变压器的高温、超温或超高温工作状态预警功能及保护功能。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，新的用电设备不断产生，导致用电负荷的与日俱增。随之而来的变压器监控系统的数量和系统复杂性也逐渐增大。其中变压器的工作温度是反应变压器是否出现故障的重要指标之一。
[0003]变压器损坏的主要原因有：
[0004](1)线路短路故障。此时使变压器的电流将超过额定电流的几倍以上。
[0005](2)绝缘因过负荷运行而烧焦损坏。
[0006](3)绕组短路。因技术工艺不达标而造成绕组受潮，或者因绕组接头和分接开关接触不良。
[0007](4)变压器被击穿。变压器因线路频繁通电和雷电波使绕组绝缘因过电压而被击穿。
[0008](5)绝缘油劣化。绝缘油因工作时间较长、工作温度的持续高温，或者因吸收了空气中的水分而增加了绝缘油的介质损耗，造成绝缘油的劣化。
[0009]上述原因均能造成变压器工作温度的急剧增大。因此，对变压器工作温度的监测是变压器安全工作的重中之重。
[0010]由于热敏电阻的温度/>‑
变化特性，以热敏电阻为基础的监控装置能够更可靠地监测变压器的工作温度。而热敏电阻的温度灵敏度能够影响这类监测系统的可靠性。
[0011]以往的热敏电阻多采用NTC热敏电阻一般是通过流延成型或者丝网印刷制备，对安全要求较高；且多以锰、钴、镍、铅的氧化物为原料，其温度相应特性在如今已捉襟见肘。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种新型热敏电阻的制备方法、热敏电阻及应用，该制备方法简单、经济，制备出的新型热敏电阻具有较高的温度灵敏度及优异的热稳定性，以该热敏电阻为基础的变压器温度监控装置具有较高可靠性。
[0013]本专利技术通过液相剥离法、高温水热及球磨法，经混合、冷压、烧结后制备出能够应用于变压器温度监测的新型热敏电阻。此外，通过该新型热敏电阻的温度
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电阻变化特性对变压器的工作温度进行实时监测，并由监测模块发送指令依次实行高温、超温、超高温三种工作温度状态的报警工作，同时在超高温状态下能够断开变压器负载，实现对变压器工作温度的报警功能及保护功能。
[0014]本专利技术采用如下技术方案：
[0015]一种新型热敏电阻的制备方法，包括：
[0016]步骤1.将氧化锌(ZnO)粉末倒入纯水(H2O)中，在功率400W的条件下超声处理12h；
[0017]步骤2.将步骤1中所得溶液在高温水热反应，利用高压高温进一步剥离制备ZnO纳米颗粒；
[0018]步骤3.将步骤2中所得溶液进行离心处理，去除未剥离的ZnO粉末；
[0019]步骤4.将步骤3中所得溶液取上层清液，真空干燥后得到干燥的ZnO纳米颗粒；
[0020]步骤5.二氧化钛(TiO2)重复上述步骤1
‑
步骤4制备二氧化钛(TiO2)纳米颗粒；
[0021]步骤6.采用球磨方法将氧化钙(CaO)粉末制备为CaO的纳米颗粒；
[0022]步骤7.利用液压方法将三种纳米颗粒ZnO、TiO2、CaO混合冷压为固体混合物；
[0023]步骤8.将步骤7中所得固体混合物加入粘接剂，并在高温下烧结，得到新型电阻。
[0024]一种新型热敏电阻，由根据权利要求1
‑
4中的任意一项所述的新型热敏电阻的制备方法制得。
[0025]基于上述新型热敏电阻的变压器温度监控的装置，包括
[0026]变压器油箱顶层、二次绕组侧分别串联连接上热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
，变压器二次侧回路中串联连接有常闭开关S5，热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
为负温度系数热敏电阻，温度与阻值的变化特性为其中β材料温度系数，β＜0,由监测电路实时测量；
[0027]监测模块包括监测电路、计算电路、控制电路，监测电路是测量热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
阻值，分别连接热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
，计算电路是利用公式计算热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
温升ΔT，监测电路连接计算电路，控制电路是控制变压器二次绕组通断开关S5及报警模块中的S1‑
S4开关，监测电路连接控制电路。
[0028]所述控制变压器二次绕组通断开关S5常闭。所述报警模块四条支路开关S1‑
S4通断由监控模块发送指令直接控制，开关状态均为常开。报警模块的第三条支路上具有蜂鸣报警器，由开关S3控制。
[0029]基于上述新型热敏电阻的变压器温度监控的方法，包括：
[0030]变压器国家标准GB1094.2
‑
1996《电力变压器第2部分温升》规定，绕组平均温升为65K，顶层平均温升为55K，温升标准以环境温度40℃为准。根据这个规定，顶层平均温升即热敏电阻R
T1
的温升ΔT1不得超过55K，绕组热敏电阻R
T2
的温升ΔT2不得超过65K。事先测量热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
在环境温度为40℃时的阻值T0。
[0031]当变压器(装置)运行时，监控模块实行温度监测，每隔5s测量一次热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
的实时阻值，并通过公式分别计算实时温度T1、T2，随后进一步计算温升ΔT1、ΔT2，随后判定ΔT1是否大于50K，否则继续判定ΔT2是否大于60K。若ΔT2不大于60K，控制电路则发送指令至报警模块，使常开开关S1闭合，此时灯L1亮起，表明变压器工作温度处于正常工作温度范围。并继续每隔5s测量一次热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
的实时阻值，循环上述步骤。
[0032]若ΔT1大于50K或ΔT2大于60K，控制电路则发送指令至报警模块，使常开开关S2闭
合，灯L2亮起，表明变压器处于高温工作状态，其工作温升接近国标温升，要重点监测关注该变压器。随后每隔1s测量一次热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
的实时阻值，并通过公式分别计算实时温度T1、T2及对应温升ΔT1、ΔT2。随后判定ΔT1是否大于55K，否则继续判定ΔT2是否大于65K。若ΔT2不大于65K，则继续每隔1s本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型热敏电阻的制备方法，其特征在于，包括：步骤1.将ZnO粉末倒入纯水中，在功率400W的条件下超声处理12h；步骤2.将步骤1中所得溶液进行高温水热反应，利用高压高温进一步剥离制备ZnO纳米颗粒，高温水热反应参数为：温度220℃，处理时间为24h；步骤3.将步骤2中所得溶液进行离心处理，去除未剥离的ZnO粉末，离心处理参数为：转速500rpm,离心时间为5min，重复离心处理2次；步骤4.将步骤3中所得溶液取上层清液，真空干燥后得到干燥的ZnO纳米颗粒，干燥为真空干燥，干燥参数为：压强0.1Mpa，温度为70℃；步骤5.TiO2重复上述步骤1
‑
步骤4制备TiO2纳米颗粒；步骤6.采用球磨方法将CaO粉末制备为CaO的纳米颗粒；步骤7.利用液压方法将三种纳米颗粒ZnO、T iO2、CaO混合冷压为固体混合物，三种纳米颗粒CaO:ZnO:Ti O2＝x:2
‑
x：1中，X为任意0
‑
2的实数，液压方法中的条件为，温度为25℃，压强为5
×
106N/m2；步骤8.将步骤7中所得固体混合物加入粘接剂，并在高温下烧结，得到新型电阻。2.根据权利要求1所述的新型热敏电阻的制备方法，其特征在于，步骤5中TiO2纳米颗粒离心处理参数为：转速300rpm，离心时间为5min，重复离心处理两次。3.根据权利要求1所述的新型热敏电阻的制备方法，其特征在于，步骤7中，x＝1.5。4.根据权利要求1所述的新型热敏电阻的制备方法，其特征在于，步骤7中，x＝1。5.根据权利要求1所述的新型热敏电阻的制备方法，其特征在于，步骤7中，x＝0.5。6.根据权利要求1所述的新型热敏电阻的制备方法，其特征在于，步骤8，按照固体混合物：粘接剂＝10:1的比例加入丙烯酸粘接剂，并在1000℃的温度下烧结8h。7.一种新型热敏电阻，其特征在于，由根据权利要求1
‑
4中的任意一项所述的新型热敏电阻的制备方法制得。8.基于新型热敏电阻的变压器温度监控的装置，其特征在于，包括变压器油箱顶层、二次绕组侧分别串联连接热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
，变压器二次侧回路中串联连接有常闭开关S5，热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
为负温度系数热敏电阻，温度与阻值的变化特性为其中β材料温度系数，β＜0,由监测电路实时测量；监测模块包括监测电路、计算电路、控制电路，监测电路是测量热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
阻值的电路，分别连接热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
，计算电路是利用公式计算热敏电阻R
T1
、热敏电阻R
T2
温升ΔT的电路，监测电路连接计算电路，控制电路是控制变压器二次绕组通断开关S5及报警模块中的S1‑
S4开关的电路，监测电路连接控制电路；所述控制变压器二次绕组通断开关S5常闭，报警模块四条支路开关S1‑
S4通断由监控模块发送指令直接控制，开关状态均为常开，报警模块的第三条支路上具有蜂鸣报警器，由开...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铭仕，陈星宇，
申请(专利权)人：四川汇思电气有限公司，
类型：发明
国别省市：