一种新能源变压器浇注体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新能源变压器浇注体及其制备方法，属于变压器领域，其至少包含环氧树脂和三维导热填料填充架构；所述三维导热填料填充架构由导热填料定向排列的单元组成；导热填料通过粘接剂制备三维导热填料填充架构，并将三维导热填料填充架构与环氧树脂等混合均匀，制备浇注树脂浆料，进行浇筑、固化，制备新能源变压器浇注体。三维导热填料填充的架构在浇注体中构建三维的导热通道，形成并联的导热模型，可显著提高树脂浇注体的导热系数，降低新能源变压器的温升；也可提高新能源变压器浇注体的机械强度，从而提高新能源变压器的可靠性，延长其使用寿命。延长其使用寿命。延长其使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源变压器浇注体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种新能源变压器及其制备方法，属于变压器领域。

技术介绍

[0002]新能源变电站及变压器作为风力发电、光伏发电，热电协同等新能源输配电的重要组成部分，长期服役于各种大气腐蚀环境，如海洋高湿热盐雾环境和沙漠高酷热环境。同时变压器的工作温度长时间超过60℃，高峰期能达到80℃，复杂外部环境和长期高温下运行都会影响变压器的工作效率和寿命。新能源变压器运行时铁芯、线圈绕组及金属结构件的电阻引起电能损耗，而损耗又转化成热量，使变压器温度升高，变压器的电阻与线圈温度成正比，损耗与电阻的平方成正比，因此损耗与线圈温度成正比，线圈温度升高又导致变压器损耗增加，电能损失增大。另一方面变压器绝缘件的绝缘寿命与温度成反比，温度每升高6℃，变压器的绝缘寿命降低1/2，因此变压器身温度升高，直接导致变压器使用寿命降低。随着新能源变压器的容量逐渐增大，变压器的温升愈加突出，变压器的部件散热性已成为制约变压器稳定运行和使用寿命的关键。
[0003]专利号CN201410499387.X公开了一种35kV大容量干式变压器的主变线圈以环氧树脂进行浇注封装，实现变压器的绝缘，但环氧树脂浇注体的导热系数低，仅为0.2W/m.K，因此变压器的导热性差，损耗和温升高，可靠性和寿命短，远不能满足新能源变压器的实际使用要求。

技术实现思路

[0004]为解决上述环氧树脂浇注体导热性差的问题，本专利技术提供一种新能源变压器浇注体及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种新能源变压器浇注体，至少包含环氧树脂和三维导热填料填充架构；所述三维导热填料填充架构由导热填料定向排列的单元组成。所述三维导热填料填充架构可以由多个导热填料定向排列的单元互相交叉构成的立体架构，也可以导热填料定向排列的单元同方向紧密排列构成的立体架构。
[0007]进一步的，所述导热填料为氮化硼、氮化硅、碳化硅、氮化铝、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅中的至少一种，或者以上物质中的至少一种为主的复合材料，或者是包含以上物质为表面包覆层的材料；导热填料为球状或片状或不规则形状，优选地导热填料以片状为主、球状为辅的结构。
[0008]进一步的，所述三维导热填料填充架构中导热填料定向排列的架构单元的直径或宽度为0.1μm～50μm，优选地为10μm～30μm。
[0009]进一步的，所述三维导热填料填充架构的短边尺寸为0.1mm～4mm，优选地为0.2～2mm；长边尺寸为短边尺寸的1～100倍，优选地为5～20倍。如果将三维导热填料填充架构直接与环氧树脂单体和固化剂等直接混合制备浇注树脂浆料，那么长边和短边接近，方便均
匀混料和浇注加工。如果先把三维导热填料填充架构填充到浇注模具中铁芯与线圈绕组的组合件周围空间，那么长边明显大于短边市，一方面有利于三维导热填料填充架构的短边朝着浇注体厚度方向排列，另一方面长边比较长可浇注体的架构，提高其机械强度。
[0010]进一步的，所述三维导热填料填充架构的短边尺寸与浇注体的厚度相等，可以构筑贯穿浇注体厚度方向的导热通道，以并联的导热模型进行导热，可显著提高浇注体的导热效率。
[0011]进一步的，上述浇注体的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1：将导热填料定向排列的单元制作成三维导热填料填充架构；
[0013]步骤2：将三维导热填料填充架构与环氧树脂单体、固化剂、硅微粉、添加剂混合均匀，制备浇注树脂浆料；其中导热填料的质量分数4份，环氧树脂单体的质量为24份、固化剂的质量为24份，硅微粉的质量分数为46份，其他添加剂的分数为2份；
[0014]步骤3：在浇筑模具中将步骤2包含三维导热填料填充架构的浇注树脂浆料对铁芯与线圈绕组的组合件进行浇筑、固化，在线圈绕组外制备新能源变压器浇注体。
[0015]进一步的，所述步骤2和步骤3替换为：
[0016]步骤2，并将环氧树脂单体、固化剂、硅微粉、添加剂混合均匀，制备浇注树脂浆料；其中环氧树脂单体的质量为24份、固化剂的质量为24份，硅微粉的质量分数为46份，其他添加剂的分数为2份；
[0017]步骤3，在浇筑模具中先将质量分数4份的三维导热填料填充架构填充在铁芯与线圈绕组的组合件周围的空隙中，可以加以振动使其短边朝着浇注体厚度方向排列；再向浇筑模具内浇筑浇注树脂浆料，浸没三维导热填料填充架构，再固化，在线圈绕组外制备新能源变压器浇注体。
[0018]进一步的，所述步骤1中三维导热填料填充架构的单元由导热填料通过粘接剂定向排列构成；为了保证三维导热填料填充架构与浇注体浆料中环氧树脂的兼容性，并原有的机械性能，所述粘接剂为环氧树脂、聚乙烯醇、苯胺，优选地为环氧树脂单体和固化剂，也可以包含硅微粉。
[0019]进一步的，所述步骤2中将导热填料定向排列的方法选自模具法、静电纺丝、挤压成型、冷冻干燥、冰冻法中的一种，优选地定向填充过程中施加气流或振动，提高其定向性和紧实度。如将氮化硼填料通过冷冻干燥制备定向三维架构；如将三氧化二铝与聚乙烯醇混合通过冷冻后制备定向三维架构；如将二氧化钛和苯胺单体通过交叉出料方向的两个针头静电纺丝的方法制备定向三维架构。如将氮化硼、碳化硅和环氧树脂、固化剂混合，通过三维结构的模具，挤压出料并快速固化制备定向三维架构。
[0020]本专利技术的有益效果在于：
[0021](1)在新能源变压器的树脂浇注体中添加三维导热填料填充架构，构建三维的导热通道，特别是贯穿浇注体厚度即贯穿变压器线圈绕组到浇注体外表面的导热通道，形成并联的导热模型，可显著提高树脂浇注体的导热系数，降低新能源变压器的温升，提高新能源变压器的可靠性，延长其使用寿命。
[0022](2)在新能源变压器的树脂浇注体中添加三维导热填料填充架构，三维导热填料填充架构与线状或片状导热填料相比，更容易实现在新能源变压器浇注体中的定位。
[0023](3)在新能源变压器的树脂浇注体中添加三维导热填料填充架构，三维导热填料
填充架构与线状或片状导热填料相比，能更好保持或提高新能源变压器浇注体的机械强度，特别是当变压器的温度较高或长期在户外环境运行而导致树脂浇注体老化，三维导热填料填充架构有利于防止浇注体的开裂或粉化，保证新能源变压器的可靠性。
附图说明
[0024]图1：本专利技术浇注体结构示意图；
[0025]图2：本专利技术三维导热填料填充架构示意图一；
[0026]图3：本专利技术三维导热填料填充架构示意图二。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本专利技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。如无特别说明，本专利技术实施例中的原料均通过商业途径购买。
[0028]如图1所示，一种新能源变压器浇注体，其至少包含环氧树脂2和三维导热填料填充架构1；三维导热填本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源变压器浇注体，其特征在于：至少包含环氧树脂和三维导热填料填充架构；所述三维导热填料填充架构由导热填料定向排列的单元组成。2.如权利要求1所述一种新能源变压器浇注体，其特征在于：所述导热填料为氮化硼、氮化硅、碳化硅、氮化铝、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅中的至少一种或者其复合材料。3.如权利要求1所述一种新能源变压器浇注体，其特征在于：所述三维导热填料填充架构中导热填料定向排列的架构单元的直径或宽度为0.1μm～50μm。4.如权利要求1所述一种新能源变压器浇注体，其特征在于：所述三维导热填料填充架构的短边尺寸为0.1mm～4mm，长边尺寸为短边尺寸的1～100倍。5.如权利要求1所述一种新能源变压器浇注体，其特征在于：所述三维导热填料填充架构短边尺寸为0.2～2mm，长边尺寸为径向尺寸的5～20倍。6.如权利要求5所述一种新能源变压器浇注体，其特征在于：所述三维导热填料填充架构的短边尺寸与浇注体的厚度相等。7.如权利要求1至6任一项所述浇注体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将导热填料定向排列的单元制作成三维导热填料填充架构；步骤2：将三维导热填料填充架构与环氧树脂单体、固化剂、硅微粉、添加剂混合均匀，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张易宁，陈素晶，张孝金，蒋硕文，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：