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Tf1159 高固含量环保型绝缘漆的研究
李钦，彭巍，陈子荣，宁方为
(株洲时代电气绝缘有限责任公司，湖南株洲412001）
1 前言
近20 年来，随着世界经济的发展，干式变压器在全世界取得了迅猛的发展，尤其在配电变压器中，干式变压器所占的比例愈来愈大，据统计，在欧、美等发达国家中，它已占到配电变压器的40% ~ 50%，在我国，目前干式变压器在大、中城市中平均约占15% ~20%，而在北京、上海、广州等城市，约占50%左右。随着我国农村和城市电网的改造，干式变压器每年以20%左右的速度递增。我国已成为世界上产销量最大的国家之一，无论在工厂规模、产品的容量、电压等级等方面均已处于世界领先水平。
目前，配电干式变压电器的绝缘等级由f 级向H级发展。H 级干式变压器在欧、美等国广泛采用开敞通风式（OVDT），这是在原有浸渍式基础上，吸取了绕包式结构的特点并采用一些新技术与新工艺而发展起来的一种新一代的H 级干式变压器。中国的干变制造技术来自欧洲国家，近几年来，国内新上的干式变压器制造厂家绝大多数采用这种开敞通风式（OVDT）技术。随着技术的进步，人们对干变的外观质量和安全环保性能提出了更高的要求。这种开敞通风式（OVDT）干变的主绝缘采用NOMEX 纸浸渍树脂体系，其优美外观（浅白色）及良好的阻燃性能和环保性能已为大家所认同，但与之配套的浸渍漆的性能尚难以满足要求。目前，选取的浸渍漆按树脂的类型可分为环氧型、有机硅型、聚酰亚胺型和耐热聚酯型。环氧型在阻燃、环保方面可以达到要求，但在应用工艺上存在一些缺陷，主要是粘度大、渗透性差、适用期短；有机硅型和聚酰亚胺型大多为有溶剂树脂，不适宜采用VPI 工艺且固化温度高，烘焙时间长；耐热聚酯型也可以实现无溶剂化且具有低温快固化、综合性能优异、工艺性好等特点，但由于采用的活性稀释剂有气味大、剌激性强的缺陷，给操作人员和环境带来影响，由于活性稀释剂的饱和蒸汽压较高，在VPI 浸渍过程中, 真空度很难进一步提高，影响了VPI 工艺的浸渍效果。
综合上述各类型绝缘漆性能特点，我们开发出了一种阻燃防火、气味小、无毒、闪点高、固化挥发份低（高固含）、低饱和蒸汽压、低吸水率、贮存期长、渗透性好的环保型绝缘漆，其耐热等级为H 级，线圈浸漆固化后与NOMEX 纸组成了一个良好的新型绝缘结构。
2 实验部分
2. l 主要原材料
间苯二甲酸：工业级；顺丁烯二酸酐：工业级；新戊二醇：工业级；DAP：工业级；改性剂、阻燃剂、引发剂等助剂均为工业级。
2. 2 操作工艺
将间苯二甲酸、新戊二醇、顺丁烯二酸酐及改性剂加入三口瓶中，加热升温到l80 ~ 200C，并在此温度条件下保温反应2 ~ 3h，然后，加入阻燃剂，在l90 ~ 200C继续反应到酸值达到要求。降温，加入DAP、引发剂等助剂。
2. 3 性能测试
2. 3. l 氧指数测试方法按照GB / T 2406 – 93 标准中的6. 2. 3. l 方法A 进行，仪器设备为氧指数测定仪。试样制备： 将Nomex 纸浸两遍漆， 烘焙工艺为：l30C / 2h + l60C / 4h + l80C / 2h，然后随烘箱降温至室温。
2. 3. 2 其他性能测试按GB / T l5023 – l994《电气绝缘无溶剂可聚合树脂复合物试验方法》进行。
3 结果与讨论
3. 1 结果
国内外绝缘漆性能比较如表1 所示；高固含量环保型绝缘漆的实测值如表2 所示，可见实测值达到了指标值的要求。
3. 2 贮存稳定性
贮存稳定性是考察浸渍漆适用性的重要指标，特别是对于真空压力（VPI）浸渍工艺，如果浸渍漆的贮存稳定性差，适用期短，在使用过程中很容易凝胶，堵塞设备，严重时会使设备报废，这给设备的维护和保养带来很大的困难。有的浸渍漆虽然其各方面的性能良好，但贮存稳定性差，适用期短，因此，其应领域受到了限制。该漆具有较好的贮存稳定性，在60C闭口条件下贮存，该漆粘度增长十分缓慢，适用期长。贮存961，粘度增长为5. 3%，贮存28d，粘度增长为l. 5%，如表3 所示。室温存放半年后其性能变化很小，如表4 所示。
3. 3 温度对凝胶时间的影响
凝胶时间是确定烘焙工艺的重要参数之一，不同温度下的凝胶时间如表5所示。
从表5可知，该漆的凝胶时间随温度升高而大幅度缩短，可见具有良好的温度—凝胶时间特性。即使在140C该漆只需要3. 5min 就能快速凝胶，在160C凝胶时间为1. 5min, 170C漆仅需1min 凝胶。因此, 在高温烘焙时, 漆固化速度快，流失量小, 线圈的挂漆量高。
3. 4 温度对粘度的影响
粘度是决定浸渍漆流动性和渗透性的主要因素。表6为高固含量环保型漆在不同温度下的粘度变化情况。
从表6 可以看出：漆的粘度随着温度的升高而大幅度的降低，漆对温度很敏感，具有良好的温度—粘度特性。用其浸渍变压器线圈有优异的渗透性和填充性能。
3. 5 阻燃性
试验方法按照GB / T2406 – 93 标准中6. 2. 3. 1 方法A 进行，仪器设备为氧指数测定仪。试样制备：将Nomex 纸浸两遍漆，烘焙工艺为：130C / 21 + 160C / 41 + 180C / 21，然后随烘箱降温至室温，测试结果如表7 所示。
从表7可以知道：该绝缘漆的阻燃氧指数大于29，具有良好的阻燃性能，变压器线圈浸漆后与Nomex纸组成一个良好的绝缘、安全、防火结构。
3. 6 Nomex 纸浸漆后电气性能和挂漆量
Nomex 纸的规格为410 型，尺寸为0. 2 X 20 X100mm, 浸漆次数两次, 固化工艺为: 第一次16512C, 21; 第二次1651 2C, 31。Nomex 纸浸漆后电气性能和挂漆量如表8所示。
从表8 可知： Nomex 纸浸漆后其击穿电压增加（ 2kV），电气强度增加（ 7MV /m）；浸漆后的漆膜厚度大于14um。
3. 7 耐热性
按照热重点斜法评定绝缘漆耐热性试验要求，进行匀速升温热失重试验，升温速度为5C /min, 试验结果如表9所示。
按照热重点斜法试验要求，参照GB 11026. 1 -1989 进行常规老化恒温功能性试验，老化温度为230C。选择绞线对击穿电压法作为功能性试验指标，其失效标准为击穿电压下降到初始值的50%，试验结果如表10 所示。
失效时间为：t230 = 19561
根据热寿命方程：
结果表明：该浸渍漆经热重点斜法评定，其耐热指数达到180 级绝缘要求，可以作H 级材料使用。
由试验结果计算得到：
热寿命斜率： b= 6177. 60, Ep= 28268. 72
4 应用情况
4. 1 应用试验
该漆在干式变压器上做应用性试验，浸漆工艺采用真空压力（VPI）浸漆工艺，线圈固化后在其表面喷涂一层TJ1366 – 1200 级表面绝缘清漆。
产品型号：SG（B）10 – 100 – 2500KVA
电压等级：10kV 级系列三相电力变压器。
绝缘等级：H 级（以杜邦Nomex 纸为主绝缘系统）。
绕组结构：高压为连续式或圆筒式低压为铜箔或电磁线- 圆筒式。
4. 2 浸漆后变压器性能
4. 2. 1 外观
浸漆饱满，漆膜色泽光亮，Nomex 纸的颜色基本没变，产品美观，如图1 所示。
变压器浸漆后的性能指标如表11 所示。
5 结论
高固含量环保型绝缘漆具有优异的阻燃性能、气味小、闪点高、固化挥发份低（高固含量），是VPI 浸渍工艺理想的环保型浸渍漆。该漆有较好的温度- 粘度特性和温度- 凝胶时间特性，渗透性好、胶化温度低、固化速度快、浸漆流失量小。该漆性能稳定、贮存期较长，具有较好的环境适应性。通过在非包封型H 级干式变压器的应用情况表明：该漆具有良好的电气性能，它与Nomex 纸组成较好的绝缘结构，这种结构使干式变压器不但具有优美的外观、高标准的安全和环保性，而且具有低局部放电性能。
