一種母線接頭降溫處理方法與流程
2023-10-04 18:07:54
本發明屬於輸變電中母線處理技術領域，具體涉及一種母線接頭降溫處理方法。
背景技術：
母線是指在變電所中各級電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設備和相應配電裝置的連接，大都採用矩形或圓形截面的裸導線或絞線，這統稱為母線。母線的作用是匯集、分配和傳送電能。
母線(bus line)指用高導電率的銅(銅排)、鋁質材料製成的，用以傳輸電能，具有匯集和分配電力能力的產品。電站或變電站輸送電能用的總導線。通過它，把發電機、變壓器或整流器輸出的電能輸送給各個用戶或其他變電所。數學上指依一定條件運動而產生面的直線。
隨著現代化工程設施和裝備的湧現，各行各業的用電量迅增，尤其是眾多的高層建築和大型廠房車間的出現，作為輸電導線的傳統電纜在大電流輸送系統中已不能滿足要求，多路電纜的並聯使用給現場安裝施工連接帶來了諸多不便。插接式母線槽作為一種新型配電導線應運而生，與傳統的電纜相比，在大電流輸送時充分體現出它的優越性，同時由於採用了新技術、新工藝，大大降低了母線槽兩端部連接處及分線口插接處的接觸電阻和溫升，並在母線槽中使用了高質量的絕緣材料，從而提高了母線槽的安全可靠性，使整個系統更加完善。
封閉母線接頭處主要採用螺栓固定連接。螺釘壓緊的固定連接處，如果螺栓未擰緊，或者即使擰緊，經過運行後熱脹冷縮引起導電體的蠕動，也會使螺栓鬆動引起接觸處氧化，導致其接觸電阻增大溫升上升，溫度越高又會造成接觸電阻越大，形成循環溫度上升，出現局部熔焊或產生火花甚至電弧放電，殃及周圍絕緣材料，最終造成電氣設備損壞。
技術實現要素：
本部分的目的在於概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用於限制本發明的範圍。
鑑於上述和/或現有母線接頭降溫處理方法中存在的問題，提出了本發明。
因此，本發明的目的是解決現有技術的不足，提供一種母線接頭降溫處理方法。
為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：一種母線接頭降溫處理方法，其特徵在於，包括，SiC預處理，將SiC在1000～1100℃下加熱4～5h；散熱降溫塗料製備，將異丙醇和有機矽樹脂混合，然後與SiC以及分散劑混合，在一定條件下攪拌2～3h；噴塗散熱降溫塗料，將母線接頭絕緣隔板打磨洗淨，噴塗所述散熱降溫塗料，然後在100～190℃條件下，加熱0.5～3h。
作為本發明所述母線接頭降溫處理方法一種優選方案，其中：所述散熱降溫塗料製備，其中，所述SiC的添加量佔有機矽樹脂質量的10～40％。
作為本發明所述母線接頭降溫處理方法一種優選方案，其中：所述散熱降溫塗料製備，其中，所述分散劑的添加量為混合液質量的1.0～2.5％。
作為本發明所述母線接頭降溫處理方法一種優選方案，其中：所述噴塗散熱降溫塗料，其中，所述散熱降溫塗料，其顆粒粒徑小於25μm。
作為本發明所述母線接頭降溫處理方法一種優選方案，其中：所述噴塗散熱降溫塗料，其中，所述噴塗所述散熱降溫塗料，其塗層厚度為30～60μm。
作為本發明所述母線接頭降溫處理方法一種優選方案，其中：所述一定條件下攪拌，其攪拌速度為200～300r/min。
作為本發明所述母線接頭降溫處理方法一種優選方案，其中：所述將異丙醇和有機矽樹脂混合，其是向異丙醇中加入有機矽樹脂至飽和。
作為本發明所述母線接頭降溫處理方法一種優選方案，其中：所述在100～190℃條件下為在170～190℃條件下。
作為本發明所述母線接頭降溫處理方法一種優選方案，其中：所述散熱降溫塗料，其顆粒粒徑為60～200nm。
作為本發明所述母線接頭降溫處理方法一種優選方案，其中：將SiC在1100℃下加熱4h，向異丙醇中加入有機矽樹脂至飽和，然後向其中加入佔有機矽樹脂質量25％的SiC，再加入佔混合液質量2.5％的分散劑，在250r/min條件下，攪拌3h，將母線接頭絕緣隔板打磨洗淨，噴塗散熱降溫塗料，噴塗厚度保持為50μm，然後將噴塗好的母線側板在180℃下加熱2h。
本發明所具有的有益效果：
本發明通過在母線接頭絕緣隔板噴塗散熱降溫塗料，增強母線接頭處散熱降溫性能，保護母線的運行安全。經過不斷優選優化，本發明提供的母線接頭降溫處理方法，具有散熱降溫塗料散熱效果好、熱穩定性高以及介電係數小絕緣性好的優勢，同時工藝方面也能夠極大程度提高塗料的作用效果。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合具體實施例對本發明的具體實施方式做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
其次，此處所稱的「一個實施例」或「實施例」是指可包含於本發明至少一個實現方式中的特定特徵、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的「在一個實施例中」並非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。
要使塗料具有優異的散熱性能，塗料應具有高輻射性能和導熱性能。本發明將選為SiC作為散熱功能填料，是因為SiC具有低的價格、高的導熱係數(100～125W/(m·K))、高硬度、高韌性、抗磨損和耐高溫等優良性能。通常，塗層的散熱能力是以平衡時塗覆散熱塗層的加熱板溫度與未塗覆塗層的加熱板溫度差來表示，即塗層降溫溫差。溫差大，則表示散熱能力強，反之弱。
實施例1
將SiC填料在1000℃下加熱4h作為預處理，向異丙醇中加入有機矽樹脂至飽和，然後向其中加入佔有機矽樹脂質量10％的預處理後且研磨的SiC，再加入佔混合液質量2％的市售分散劑，在250r/min條件下，攪拌2h，製成散熱降溫塗料，其中SiC顆粒粒徑為60～200nm。
將母線接頭絕緣隔板用砂紙打磨並洗淨，噴塗製得的散熱降溫塗料，設置噴塗設備參數，保證噴塗厚度為30μm，然後將噴塗好的母線接頭絕緣隔板在170℃下加熱1h。
對塗層進行散熱能力測試，以未塗覆塗層的加熱板做對照，以平衡時塗覆散熱塗層的加熱板溫度與未塗覆塗層的加熱板溫度差來表示，即塗層降溫溫差。
綜合該實施例各平行試驗結果，其降溫溫差為12.2～13.0℃。
實施例2
將SiC填料在1100℃下加熱5h作為預處理，向異丙醇中加入有機矽樹脂至飽和，然後向其中加入佔有機矽樹脂質量20％的預處理後且研磨的SiC，再加入佔混合液質量1.5％的市售分散劑，在300r/min條件下，攪拌3h，製成散熱降溫塗料，其中SiC顆粒粒徑為60～200nm。
將母線接頭絕緣隔板用砂紙打磨並洗淨，噴塗製得的散熱降溫塗料，設置噴塗設備參數，保證噴塗厚度為40μm，然後將噴塗好的母線接頭絕緣隔板在180℃下加熱2h。
對塗層進行散熱能力測試，以未塗覆塗層的加熱板做對照，以平衡時塗覆散熱塗層的加熱板溫度與未塗覆塗層的加熱板溫度差來表示，即塗層降溫溫差。
綜合該實施例各平行試驗結果，其降溫溫差為14.4～15.2℃。
實施例3
將SiC填料在1100℃下加熱4h作為預處理，向異丙醇中加入有機矽樹脂至飽和，然後向其中加入佔有機矽樹脂質量30％的預處理後且研磨的SiC，再加入佔混合液質量1.5％的市售分散劑，在300r/min條件下，攪拌2h，製成散熱降溫塗料，其中SiC顆粒粒徑為60～200nm。
將母線接頭絕緣隔板用砂紙打磨並洗淨，噴塗製得的散熱降溫塗料，設置噴塗設備參數，保證噴塗厚度為40μm，然後將噴塗好的母線接頭絕緣隔板在180℃下加熱2h。
對塗層進行散熱能力測試，以未塗覆塗層的加熱板做對照，以平衡時塗覆散熱塗層的加熱板溫度與未塗覆塗層的加熱板溫度差來表示，即塗層降溫溫差。
綜合該實施例各平行試驗結果，其降溫溫差為13.9～15.6℃。
實施例4
將SiC填料在1100℃下加熱4h作為預處理，向異丙醇中加入有機矽樹脂至飽和，然後向其中加入佔有機矽樹脂質量40％的預處理後且研磨的SiC，再加入佔混合液質量1.5％的市售分散劑，在200r/min條件下，攪拌3h，製成散熱降溫塗料，其中SiC顆粒粒徑為60～200nm。
將母線接頭絕緣隔板用砂紙打磨並洗淨，噴塗製得的散熱降溫塗料，設置噴塗設備參數，保證噴塗厚度為50μm，然後將噴塗好的母線接頭絕緣隔板在180℃下加熱2h。
對塗層進行散熱能力測試，以未塗覆塗層的加熱板做對照，以平衡時塗覆散熱塗層的加熱板溫度與未塗覆塗層的加熱板溫度差來表示，即塗層降溫溫差。
綜合該實施例各平行試驗結果，其降溫溫差為15.8～16.6℃。
實施例5
將SiC填料在1100℃下加熱4h作為預處理，向異丙醇中加入有機矽樹脂至飽和，然後向其中加入佔有機矽樹脂質量25％的預處理後且研磨的SiC，再加入佔混合液質量2.5％的市售分散劑，在250r/min條件下，攪拌3h，製成散熱降溫塗料，其中SiC顆粒粒徑為60～200nm。
將母線接頭絕緣隔板用砂紙打磨並洗淨，噴塗製得的散熱降溫塗料，設置噴塗設備參數，保證噴塗厚度為50μm，然後將噴塗好的母線接頭絕緣隔板在180℃下加熱2h。
對塗層進行散熱能力測試，以未塗覆塗層的加熱板做對照，以平衡時塗覆散熱塗層的加熱板溫度與未塗覆塗層的加熱板溫度差來表示，即塗層降溫溫差。
綜合該實施例各平行試驗結果，其降溫溫差為19.0～20.2℃。
SiC在高溫條件下能夠在表面產生一層薄而緻密且牢固的SiO2膜，氧在SiO2膜中的擴散係數非常小，因此通過高溫處理，可提高塗料的抗氧化能力。但高溫處理時間過長，溫度過高，除了發生不穩定改變外，產生過多SiO2也會影響SiC形成連續的網絡結構，進而影響其散熱，基於此，對SiC進行高溫預處理，其是將SiC在1000～1100℃下加熱4～5h。
隨著SiC用量的增加，塗層的降溫溫差先增加後減小，在SiC添加量為有機矽樹脂質量的25％時，降溫溫差有最大值，最優組可達到20.2℃。推究其原因，主要是隨著SiC用量的增加使其排列逐漸緊密，在微觀上形成連續的網絡結構，從而使熱量更容易傳遞出來，但當用量增加到一定量後，導熱網絡已形成，繼續增加填料量對提高熱量傳遞就不顯著。當SiC填料用量適量時，填料均勻分散且彼此間連接緊密，此時的SiC微觀輻射面積最大。當SiC填料過量時，會有較多的SiC粒子團聚在一起，從而減小輻射面積，導致散熱能力的下降。
實驗過程中發現，塗層厚度60μm時，隨著塗層厚度的增加塗層散熱能力不再增加，反而有所下降，這是由於塗層厚度增加到一定厚度後，由於塗層厚度的增加使得它所產生的熱阻也相應的增加，從而也就阻礙了塗層的熱量傳遞。
發明人經過進一步研究發現，SiC粒徑為3～4μm塗層斷面有明顯的脆性斷裂，並且基體樹脂和SiC顆粒之間存在明顯的空隙，沒能緊密連接這不利於熱量的傳遞。而SiC粒徑為60～200nm塗層中，基體樹脂和SiC顆粒能很好地緊密相連，沒有明顯的空隙，這有利於快速散熱。顆粒均勻、連接緊密、表面缺陷少，填料彼此連接產生的間隙小。另外，在相同的質量下，填料粒徑越小，單位體積內的粒子數越多，彼此間的熱流通道就越容易形成。就塗層的熱穩定性而言，各塗層在170～190℃下的SiC粒徑越小，就有更多的粒子分布在塗料中，從而更好地抑制有機分子的受熱運動。就熱量吸收效率而言，熱量吸收係數由組成塗層材料的化學組分以及微觀結構決定，這可以利用雜質效應來提高。而散射係數則由材料中的微觀晶粒的大小、形狀、分布密度決定。因此SiC粒徑的減小和細密分布能有效降低散射係數，提高塗層的發射率，從而導致散熱能力的提高。
母線接頭絕緣隔板對塗料的絕緣性要求較高，其中低介電常數最為重要。從理論上看，將介電常數較大的SiC加入到低介電常數的基體樹脂中會增加體系的介電常數。同時，隨著SiC粒徑的減小，塗層的介電常數會越大，這是由於填料尺寸越小，填料與聚合物基體間的界面就越多，在極化過程中，界面極化效應就越顯著，從而提高了塗料的介電常數。本發明對散熱降溫塗層進行了介電常數測試，都能滿足絕緣的要求。
SiC顆粒的分散均勻性逐漸提高,但過高的攪拌速度使塗料液卷氣量急劇增加。恰當的攪拌時間為SiC顆粒充分擴散提供必要條件，時間過長、過短均不利於SiC顆粒的分散。基於此本發明進一步優選了攪拌速度與時間為200～300r/min，攪拌2～3h。
溫度過高時，散熱降溫塗料的附著性變差，並且顆粒易產生不均勻分散，使得顆粒長大造成塗料粗大不均，母線接頭絕緣隔板質量也會下降，造成能源浪費。基於此，本發明通過進一步優選，採用170～190℃的加熱溫度，加熱0.5～3h。
應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。