一種油浸式電力變壓器專用密封圈的製作方法

2023-08-04 10:03:21

專利名稱：一種油浸式電力變壓器專用密封圈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種變壓器的一般零部件，尤其涉及一種應用於油浸式電力變壓器的膨脹室、儲油器、氣室、鐵芯組及高低壓套管等處，用於密封或填充於該處，用以保持清潔、 乾燥的專用密封圈。
背景技術：
目前，隨著國家大力發展基礎設施建設以來，其中對基礎設施之一-城鄉電網建設和改造工程，一直處在非常重要的地位，而在電網建設和改造過程中，變壓器的使用則佔有不可或缺的地位，而現有技術下的所經常使用的變壓器的種類，按其冷卻方式分為兩種， 分別是乾式變壓器和油浸式變壓器，而電力部門結合性價比等因素大多選用油浸式電力變壓器。而在油浸式電力變壓器，故名意思，會使用一種變壓器油作為充填、冷卻介質，它可以起到絕緣、散熱、消弧等作用，雖然該變壓器油在初安裝時沒有任何問題，而隨著變壓器的使用，天氣原因、安裝定位手法及日常維護等原因，設備慢慢出現老化滲漏，特別在一些運行年限已久的變壓器上更為普遍，變壓器滲漏變壓器油的現象時有發生，而變壓器油一旦滲漏，輕度的滲漏汙染會造成變壓設備的外表染以及變壓器周圍汙染，重則降低會使得變壓器內的油麵過低，直接導致了套管引線和分接開關暴露於空氣中，其絕緣水平將大大降低，不但降低了變壓器的使用壽命，而且易引起擊穿放電，導致設備的損壞，造成大面積斷電等事故，對電力系統和用戶造成了重大危害和影響，不能滿足當前一流企業設備完好率的要求。嚴重時更會造成火災等安全事故，造成人員財產的損失。而經過實踐和探索，我們對所有發生滲漏油情況的配電變壓器(電壓等級為IOKV 及以下)進行統計和調查後發現，造成變壓器滲漏變壓器油的主要原因是橡膠製的密封圈老化發生龜裂導致變壓器油滲出，而在變壓器運行過程中有以下幾個因素導緻密封圈的老化，它們分別是1.變壓器油變壓器油在油浸式電力變壓器在運行中，變壓器油的上層油溫通常能達到80°C或以上，而現有的密封圈長期與高溫油接觸會加速材料的老化，導緻密封圈壓縮反彈率變差， 而當油溫降低時，密封圈無法恢復至初始形狀，從而發生龜裂現象，出現變壓器滲漏油情況。2.臭氧在各種變壓器、開關、電容器和母線設備，其在運行過程中由於天氣、安裝位置等原因，經常會接觸到潮溼的空氣、灰塵等物質，多多少少都會產生大小不一的放電現象，只要發生發電現象就會有臭氧產生，而上述裝置中，油浸式電力變壓器受到臭氧的影響更為持久，臭氧化反應是造成橡膠製品老化的主要原因之一，由於橡膠製品中含有碳碳雙鍵，而臭氧會與橡膠反應使碳鏈斷裂，導致橡膠失去彈性，老化並發生龜裂。3.紫外線
對於戶外箱式配電站，其配備的油浸式電力變壓器除了會受到臭氧的汙染外，還會受到陽光的紫外線的直接照射侵害。由於變壓器長期受到陽光照射，陽光中的紫外線卻不能被橡膠吸收，所以會直接損害密封圈，導緻密封圈加速老化產生龜裂。而近幾年，國內很多電力部門與變壓器製造廠都非常關注橡膠密封製品的發展與選擇，而各橡膠密封製品生產廠家，為適應變壓器發展需要也都相繼研製開發了各種系列的橡膠密封製品。根據多年研究經驗，使用驗證和技術成果，變壓器製造廠家可選擇使用於變壓器密封的橡膠品種有丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、三元乙丙橡膠、矽橡膠等等。橡膠因分子結構不同、聚合方法不同表現出各向異性，各具特點。在以上諸多膠種中，氟橡膠是各項性能最佳的，但因其價格較貴，很少在變壓器， 互感器上使用，普遍在開關上採用。丁腈橡膠因其價格適中，被大多變壓器廠用於配電變壓器。但因丁腈橡膠自身屬性決定了其耐臭氧老化性能較差。氯丁橡膠的耐油性較丁腈橡膠差，且壓縮永久變形比較大。丙烯酸酯橡膠因其分子結構決定論其具有不可抗拒的缺點，即橡膠交聯程度低，導致橡膠在高溫下承受伸長或壓縮變形時，應力鬆弛和變形現象顯著。加之該膠種價格較貴，不具備最優的性能價格比。雖然上述材料中，丁腈橡膠相比其他橡膠雖然具有最高的性價比，但是它的耐油性，壓縮不永久變形性能、耐熱性、耐寒性、耐臭氧性、耐日曬程度，都不是最理想的密封材料，因此是導致變壓器滲漏油的主要原因。而其他的氯丁橡膠和氟橡膠有一定的抗臭氧性能，但是臭氧畢竟是橡膠的天敵，無論使用哪種橡膠，無論性能如何改進，都不是最理想的密封材料，臭氧對橡膠還是有一定的腐蝕性，會加速橡膠材料的老化，因此材料本身的問題是導致變壓器滲漏油的主要原因。綜上所述，現有技術下的各種密封圈只要是橡膠所制，均無法完全滿足現有的油浸式電力變壓器所處的工作環境和狀態的需求，導致了密封效果不佳，易漏油等缺陷。而為了解決上述問題所需的新型材料必須具有以下特點1.適當的硬度和較小的壓縮永久變形性能，從而保證密封圈具有彈性及長久密封效果。2.較好的耐高、低溫性能和耐氣候老化性能，從而保證密封圈的使用壽命。3.耐臭氧老化性能好，特別應具有較強的阻止裂紋擴展能力，從而保證密封圈的使用壽命。4.很好的耐油性，能抵抗變壓器運行時高溫油的浸泡，保證密封圈的體積、重量變化率小。也就是密封圈的耐油密封效果要保持長久。5.耐抗紫外線性能要好，能抵抗日光下的紫外線Q70 400μπι波段)的侵襲，使得密封圈不產生龜裂，確保有效的密封。

發明內容
為了解決現有技術下的油浸式電力變壓器的密封件效果不佳，導致變壓器油洩漏，而採用傳統的丁腈橡膠已滿足不了要求的問題，本發明提供了一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其具體結構如下所述一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於所述的油浸式電力變壓器專用密封圈，包括23% 27%的丁腈橡膠、23% 27 %的軟木顆粒以及其他化工輔料。根據本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於，所述的軟木顆粒， 其軟木顆粒的目數為20目 40目，軟木顆粒的大小為0.5 1.5mm。根據本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於，所述的軟木顆粒， 選自栓皮櫟的栓皮。根據本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於，所述的其他化工輔料，包括14% 16%的塑化膠料、5% 7%的耐臭氧助劑、4% 6%的耐紫外線助劑、 18% 22%的補強劑、4% 6%的增填軟化劑和3% 5%的硫化劑組成。根據本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於，所述的耐臭氧助齊U，選自二氫化喹啉，所述的耐紫外線助劑，選自紫外線吸收劑UV-9，所述的補強劑，選自高耐磨炭黑，所述的增填軟化劑，選自鄰苯二甲酸二辛酯，所述的硫化劑，選自硫磺。根據本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於，所述油浸式電力變壓器專用密封圈的抗拉強度> 2. 4MPa，斷裂伸長率< 70%，壓縮永久變形率 58%，且使得變壓器油介質損耗因素變化率< 50%。使用本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈獲得了如下有益效果1.本發明通過其橡膠軟木顆粒混合的複合材料本身的特點，使得製成的油浸式電力變壓器專用密封圈的可壓縮性大、壓縮復原性良好、既有較高的硬度、抗拉強度又有較高、變形適應性較大，硬度調節範圍也較大、可保持較長時期使用而不改變其性能、且具有良好的良好的絕緣性能。2.本發明的複合材質的材料價格低於橡膠的平均價格，尤其是遠遠低於性能較好的氟橡膠，對許多配電站和箱式變電站內的配電變壓器(電壓等級在IOKV及以下)來說大大降低了成本，且本發明既能提高密封材料的質量，延長密封材料的使用壽命的同時，還能穩定變壓器的運行質量，大大提高電網的供電可靠率。3.本發明的橡膠軟木顆粒混合的複合材料製成的密封材料雖然是針對變壓器運行工況而設計，但是許多電氣設備如流變、開關等的運行工況和變壓器的運行工況近似，所以這種複合材料製成的密封材料不僅僅可以用在變壓器上，還可以在很多電氣設備上使用，即降低了密封材料的價格，又可以提高它的密封性能，能逐步替代橡膠在電氣設備中的地位，成為變壓器類和電器類設備的主要密封材料，其應用面十分廣泛。


圖1為本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈具體結構主視圖；圖2為本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈具體結構側視3為本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈具體結構側視面的剖面圖；圖4為本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈的製備工藝流程圖；圖5為本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈的具體安裝位置示意圖。圖中1-放油閥門，2-由箱，3-分接開關，4-低壓套管，5-高壓套管，6-氣體繼電器， -安全氣道，8-油表，9-儲油櫃，10-吸溼器，11-探針，12-密封圈圈體，13-軟木顆粒。
具體實施方式
如圖1至圖3所示，本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其重點在於採用了軟木顆粒13與丁腈橡膠混合，加上其他材料形成一種複合材料製成的密封圈圈體12，來克服現有技術下的普通橡膠密封圈，易變形，易洩漏等缺點，其中，軟木顆粒選自栓皮櫟的栓皮，栓皮櫟俗稱軟木櫟，該種樹種的栓皮又稱為木栓，是從栓皮櫟樹上剝下來的樹皮，因為這種樹皮的栓皮層特別發達，故稱栓皮。用栓皮加工製成的產品，通稱軟木製品。而為何選擇作為綠色環保材料的軟木-一種植物木栓層非常發達的樹種的外皮產物，是莖和根加粗生長後的表面保護組織，這種材料的理由如下1.軟木由許多輻射排列的扁平細胞組成。細胞腔內往往含有樹脂和單寧化合物， 細胞腔內充滿空氣，因而軟木質地輕軟，富有彈性，不透水，不易受化學藥品的作用，而且是電、熱和聲的不良導體。這種結構使軟木皮具有非常好的彈性、密封性、隔熱性、隔音性、電絕緣性和耐摩擦性，加上無毒、無味、比重小、手感柔軟等優點，至今仍沒有人造產品堪與其媲美。軟木耐臭氧、耐腐朽、耐化學侵蝕，對水、油脂、汽油、有機酸、鹽類、酯類等都不起化學作用。2.軟木細胞充滿空氣，因此具有壓縮變形的單向性——即在壓縮受壓時，只有在壓縮方向發生變形，而橫向及其方向則很少變形。當壓力解除後，被壓縮的空氣膨脹，就會使被壓縮的厚度恢復。本發明的耐臭氧助劑，選自二氫化喹啉。二氫化喹啉，又稱為防老劑RD，主要用作橡膠防老劑。適用於天然膠及丁腈、丁苯、 乙丙及氯丁等合成橡膠。對熱和氧引起的老化防護效果極佳。本發明的耐紫外線助劑，選自紫外線吸收劑UV-9。紫外線吸收劑UV-9，又稱2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮，一種廣譜紫外線吸收劑，具有吸收率高、無毒、無致畸作用，對光、熱穩定性好等優點，它同時可以吸收UV-A和UV-B0本發明的補強劑，選自高耐磨炭黑。高耐磨炭黑(high abrasion furnace black，縮寫HAF)，是硬質炭黑中最常用的一個品種，由油爐法生產，粒徑為沈 30nm。從結構上有高結構、標準結構和低結構之分。 賦予橡膠製品的拉伸強度、撕裂強度、耐磨和老化性能僅次於中超耐磨炭黑，用於輪胎胎面可提高耐磨性和耐穿刺等性能。本發明的增填軟化劑，選自鄰苯二甲酸二辛酯。鄰苯二甲酸二辛酯，與橡膠有良好的相容性，具有良好的綜合性能，混合性能好， 增塑效率高，揮發性較低，低溫柔軟性較好，耐水抽出，電氣性能高，耐熱性和耐候性良好。本發明的硫化劑，選自硫磺。硫磺作為一種硫化劑在橡膠硫化體系中廣泛使用，橡膠交聯的過程即為硫化。下面結合附圖和實施例對本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈做進一步的描述。首先，根據以下配方比例煉化製成本發明的一種油浸式電力變壓器專用密封圈， 實施例如下實施例1丁腈橡膠為23 %，軟木顆粒為27 %，塑化膠料為16 %，防老劑RD為5 %，紫外線吸收劑UV-9為4%，高耐磨炭黑為18%，鄰苯二甲酸二辛酯為4%，硫磺為3%。
將上述的橡膠軟木顆粒混合的複合材料經煉膠、硫化合成，實施效果如下所述。①可壓縮性大，壓縮復原性良好，且受壓時主要產生外力方向的變形，而其他方向的變形則很小，即賦予製品以良好的彈性和減震性能又能提高其使用性能。②橡膠軟木顆粒混合的複合材料既有較高的硬度。抗拉強度又有較高的變形適應能力和摩擦係數，所以很適應職稱負荷較大情況下使用的減震墊和指控、傳動製品。③橡膠軟木顆粒混合的複合材料的變形適應性較大，硬度調節範圍也較大，很適應製成優良的耐油、耐水密封墊。④耐老化性能特別好，在自然條件下，本發明的油浸式電力變壓器專用密封圈可保持較長時期使用而不改變其性能。⑤本發明的油浸式電力變壓器專用密封圈具有良好的良好的絕緣性能。實施例2丁腈橡膠為25 %，軟木顆粒為25 %，塑化膠料為16 %，防老劑RD為5 %，紫外線吸收劑UV-9為4%，高耐磨炭黑為18%，鄰苯二甲酸二辛酯為4%，硫磺為3%。具體實施效果如實施例1。實施例3丁腈橡膠為23 %，軟木顆粒為23 %，塑化膠料為14 %，防老劑RD為7 %，紫外線吸收劑UV-9為6%，高耐磨炭黑為20%，鄰苯二甲酸二辛酯為4%，硫磺為3%。具體實施效果如實施例1。實施例4丁腈橡膠為23 %，軟木顆粒為25 %，塑化膠料為14 %，防老劑RD為6 %，紫外線吸收劑UV-9為5%，高耐磨炭黑為18%，鄰苯二甲酸二辛酯為5%，硫磺為4%。具體實施效果如實施例1。實施例5丁腈橡膠為25 %，軟木顆粒為23 %，塑化膠料為14 %，防老劑RD為6 %，紫外線吸收劑UV-9為5%，高耐磨炭黑為18%，鄰苯二甲酸二辛酯為4%，硫磺為5%。具體實施效果如實施例1。實施例6丁腈橡膠為27 %，軟木顆粒為23 %，塑化膠料為15 %，防老劑RD為6 %，紫外線吸收劑UV-9為4%，高耐磨炭黑為18%，鄰苯二甲酸二辛酯為4%，硫磺為3%。具體實施效果如實施例1。上述各個實施例中的油浸式電力變壓器專用密封圈，其製備過程如圖4所示首先將橡膠(即丁腈橡膠)進行塑煉，然後再與經塑化後的塑料(即塑化膠料) 一起進行橡膠並煉，接著按實施例中的比例添加化輔(即化工輔料二氫化喹啉、紫外線吸收劑UV-9、高耐磨炭黑和鄰苯二甲酸二辛酯)和經過處理的軟木顆粒(即分解為顆粒狀的尺寸為0. 5 1. 5mm的軟木顆粒)一起進行混煉，此處應注意軟木顆粒的目數應為20目 40目，混煉結束後經過時效處理及確定尺寸後完成毛胚片，此時再添加硫化劑(即硫磺)， 與毛胚片進行交聯硫化，硫化成型後，做初步檢驗，如無問題則包裝入庫，待使用。製作完成後的油浸式電力變壓器專用密封圈具體結構-密封圈圈體12和軟木顆粒13的分布如圖1 圖3所示，然後將本發明的油浸式電力變壓器專用密封圈，選取不同的尺寸將各個油浸式電力變壓器專用密封圈裝配至圖5中的放油閥門1，油箱2，分接開關
3，低壓套管4，高壓套管5，氣體繼電器6，安全氣道7，油表8，儲油櫃9，吸溼器10和探針11
處，即可使用。
權利要求
1.一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於所述的油浸式電力變壓器專用密封圈，包括23% 27%的丁腈橡膠、23% 27%的軟木顆粒以及其他化工輔料。
2.如權利要求1所述的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於，所述的軟木顆粒，其軟木顆粒的目數為20目 40目，軟木顆粒的大小為0. 5 1. 5mm。
3.如權利要求1或2所述的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於，所述的軟木顆粒，選自栓皮櫟的栓皮。
4.如權利要求1所述的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於，所述的其他化工輔料，包括14^-16%的塑化膠料、5% %的耐臭氧助劑、4% 6%的耐紫外線助劑、18% 22%的補強劑、4% 6%的增填軟化劑和3% 5%的硫化劑組成。
5.如權利要求4所述的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於，所述的耐臭氧助劑，選自二氫化喹啉，所述的耐紫外線助劑，選自紫外線吸收劑UV-9，所述的補強劑，選自高耐磨炭黑，所述的增填軟化劑，選自鄰苯二甲酸二辛酯，所述的硫化劑，選自硫磺。
6.如權利要求1所述的一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其特徵在於，所述油浸式電力變壓器專用密封圈的抗拉強度> 2. 4MPa，斷裂伸長率< 70%，壓縮永久變形率 58%，且使得變壓器油介質損耗因素變化率< 50%。
全文摘要
一種油浸式電力變壓器專用密封圈，其組份為23％～27％的丁腈橡膠、23％～27％的軟木顆粒、14％～16％的塑化膠料、5％～7％的耐臭氧助劑、4％～6％的耐紫外線助劑、18％～22％的補強劑、4％～6％的增填軟化劑和3％～5％的硫化劑。所製得的橡膠軟木顆粒混合的複合材料可壓縮性大、壓縮復原性良好、既有較高的硬度、抗拉強度又有較高、變形適應性較大，硬度調節範圍也較大、可保持較長時期使用而不改變其性能、且具有良好的耐老化性能和絕緣性能。
文檔編號H01F27/00GK102494134SQ201110421429
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者何君敏, 孔祥偉, 楊峻, 王立毅, 王雪剛, 蔡潮琦, 虞曉巍 申請人:上海市電力公司