本文提供了一种变压器组件，所述变压器组件包括：壳体；布置于所述壳体内的变压器油；导电线的多个线圈；以及脂肪族聚酰胺绝缘材料，所述脂肪族聚酰胺绝缘材料可操作以使布置于所述油内的线圈绝缘。所述的多个导电线圈布置于所述壳体内且与所述变压器油接触。所述脂肪族聚酰胺绝缘材料包括稳定化合物和纳米填料。所述稳定化合物为所述绝缘材料提供热稳定性和化学稳定性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及在液体环境中使用的利用电绝缘体的电气部件，并且尤其涉及在油环境中利用电绝缘体的电力变压器及其部件。
技术介绍
充液变压器中现有的标准绝缘材料是具有各种厚度和密度的纤维素材料。自二十世纪初期以来，基于纤维素的绝缘材料(通常称为牛皮纸)已广泛应用于充油配电设备。尽管纤维素有一些缺点，但是，由于牛皮纸的低成本以及适当的性能，故牛皮纸仍然作为几乎所有充油变压器的先选择的绝缘材料。然而，众所周知，纤维素绝缘材料在油环境中经受热降解且易于受到氧化和水解的侵害。在变压器内部，基于纤维素的绝缘材料通常采用五种不同的方式来使内部结构绝缘:(I)电磁线的匝间的绝缘；(2 )层间的绝缘(例如，在线的层之间)；(3 )低电压线圈与地间的绝缘(例如，在低电压线圈与接地的壳体结构之间)；(4)高电压线圈与低电压线圈间的绝缘(例如，在线圈之间以板的形式)；(5)高电压线圈与地间的绝缘。低电压线圈与地间的绝缘体以及高、低电压线圈间的绝缘体通常由与充液空间结合的实心管组成。这些充液空间的用途在于通过介质对流对铁芯和线圈结构进行散热，并且也有助于提高绝缘强度。内匝绝缘体一般直接放置在矩形的电磁线上并且缠绕为纸带。用于层间、线圈间以及线圈与地间绝缘而选择的材料依据绝缘需求而定。这些材料可以不同于在较小变压器中使用的牛皮纸，而由重纤维素压板、纤维素纸或瓷片制成的相对厚的隔离件用于较高速率的 变压器。以下区域重点描述现有技术。水分变压器中存在的水分通过降低电气强度和机械强度而恶化纤维素变压器的绝缘性。通常，如果含水量每增加一倍则绝缘体的机械寿命会减少一半，并且所述纸的热损坏率与其含水量成比例。从20世纪20年代开始，人们已经认识到纸和充油系统中水分存在的重要性。纤维素材料的电特性在很大程度上取决于其含水量。对于多数应用来说，0.5%的最大初始含水量被视为是可接受的。为了达到该含水量水平，纤维素材料在浸油之前需要在热和真空条件下进行处理以去除水分。在不导致化学降解的情况下完全去除纤维素绝缘体中的水分实际上是不可能的。在不损坏其机械和电特性的情况下，确定纤维素为了脱水而能被安全加热所达到的极限，仍然是变压器设计者和制造者的主要难题。纤维素在暴露于空气中时会极快速地从空气中吸收水分。如果不立即浸油，纤维素会在很短的时间内与空气湿度达到平衡。纤维素在浸油之后，其吸水速度将变得非常慢。纤维素绝缘材料在变压器中浸油饱和之后，会进一步暴露于油中的水分，并将继续吸收可得的水分。这部分地是由于来自周围空气中的水被吸收到油中。这种继续吸收水分的结果会导致纤维素绝缘体出现一些问题，从而增加老化速度和降低电特性。纤维素具有很强的吸水性(吸湿性)，因此其不会与绝缘液体均分水分。纤维素绝缘体的这种吸湿特性，对于采用其进行绝缘的变压器的制造和维护来说，造成了前所未有的难度。水分的存在增大了纤维素绝缘体的老化速度。含水量为1%的绝缘纸的老化速度比含水量仅0.3%的绝缘纸快约6倍。因此，几十年来，人们一直尝试明显减小由于固态绝缘体中水分的存在而导致的这些无法忍受的变化而没有成功。而且，随着纤维素的老化，分子中的葡萄糖环链会分解，并释放一氧化碳、二氧化碳和水。水与油中的杂质附着，并降低油的质量，尤其是介电强度。少量甚至是微量的水分，都会加速纤维素绝缘体的恶化。研究表明，即使在没有氧化作用的情况下，随着水分的增加，纤维素的强度下降会越来越快。 收缩性变压器中的纤维素材料在浸油之前必须要在热和真空条件下进行处理以去除水分。当水分去除后，纤维素材料会收缩。当受到压力时，其也会压缩。因此，在变压器装配过程中，在调整线圈到所需的尺寸之前需要干燥以及预压缩纤维素绝缘材料以使线圈尺寸稳定。导热性如果整个系统的传导性不将多余的热散发出去，则由于电绝缘体的热绝缘特性而在变压器中存在的局部热区(HST或者热点温度)将导致这些局部热区周围出现热散逸。HST必须被充分地耗散以防止可损坏变压器的过量热积聚。局部温度的过度升高会引起绝缘体的快速热降解以及随后发生电击穿。化学稳定性氧化可以受控制但是不能被消除。氧气来自大气中，或者是由于受热而从纤维素释放的。由于某些被称为极性化合物的油腐蚀性产物，比如酸、过氧化物和水的存在，纤维素的氧化会加速。第一腐蚀性产物，过氧化物、溶于水且高挥发性的酸，会迅速被纤维素吸收到饱和水平。当存在氧气和水时，这些“破坏的种子”会对纤维素的结构产生强有力的破坏作用。低分子量的酸在初始阶段被纤维素绝缘体剧烈吸收，然后，该吸收过程的速度会变慢。氧化反应会破坏纤维素分子的一个或者多个分子键。这种化学变化的最终结果是产生更多的极性基团，并且形成更多的水。最普通形式的氧化污染会将酸基引入固态或液态绝缘体中。氧化所产生的酸性物质会使纤维素绝缘体的聚合物链(聚合在一起的小分子)分裂，并导致其抗张强度下降。氧化也会使得纤维素绝缘体变脆。热降解很大百分率的纤维素变质最初是由热引起的。升高的温度会加速老化，从而导致机械和介电强度下降。其次的效应包括纸的分解(DP，或者解聚作用)，水、酸性物质和气体的产生。如果任何水分保留在其产生的地方，其进一步加速老化过程。加热导致纤维素(葡萄糖)分子中的链键断裂，使得分子分解，使得形成水。所形成的水导致持续的新的分子分裂，并弱化纸浆纤维中分子链的氢键。降低绕组紧密度另外，变压器的热产生两个问题:a)纤维素材料的脆化jPb)纤维素的收缩性。该收缩性产生在冲击力下或者故障时自由移动的不牢固的变压器结构，并且该结构由于脆化更可能导致绝缘体的损坏。导电绝缘体的抗弯曲力当前使用的纤维素纸具有15%到20%的纵向伸长率，该纤维素纸导致导电绝缘体较轻地受到由于线圈制造中的弯曲或缠绕产生的损害。但是当前的纸具有小于5%的横向伸长率。纤维素材料的这些伸长特性对于变压器制造者优化绝缘线的弯曲存在一些限制，并且不允许这些材料用作线性应用的绝缘体。希望具有一种改进的电绝缘材料，其能够克服目前使用的纤维素电绝缘体的上述缺点。也希望具有一种不受水分不利地影响的绝缘材料，该绝缘材料在初始制造步骤中无需干燥。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种变压器组件，所述变压器组件包括:壳体；布置在所述壳体内的变压器油；导电线的多个线圈，所述线圈布置在壳体中并且与变压器油接触；和脂肪族聚酰胺绝缘材料，所述脂肪族聚酰胺绝缘材料可用来使在所述油中布置的所述线圈绝缘。所述脂肪族聚酰胺绝缘材料包括稳定化合物和纳米填料。所述稳定化合物为所述绝缘材料提供热稳定性和化学稳定性。根据本专利技术的另一方面，提供了一种电磁线，所述电磁线包括导电芯和包裹所述芯的脂肪族聚酰胺绝缘材料。所述脂肪族聚酰胺绝缘材料包括稳定化合物和纳米填料。所述稳定化合物为所述绝缘材料提供热稳定性和化学稳定性。根据本专利技术的另一方面，提供了一种组合物，所述组合物主要由下列物质组成:a)按重量计0.1%到约10.0%的提供热稳定性和化学稳定性的稳定化合物；b)按重量计0.1%到约10.0%的纳米填料 ；和C)按重量计余量的脂肪族聚酰胺。从下文的结合附图对示例性实施方式的详细描述中，本专利技术的特征和优点将更加明显。附图说明图1是根据本专利技术形成的变压器的示意性局部透视图；图2是根据本专利技术形成并且在充油变压器的绕组中使用的螺旋缠绕的电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.19 US 61/401,7491.一种变压器组件，包括 壳体； 布置在所述壳体内的变压器油； 导电线的多个线圈，所述多个线圈布置在所述壳体中并且与所述变压器油接触；和 脂肪族聚酰胺绝缘材料，所述脂肪族聚酰胺绝缘材料可操作以使布置在所述油内的所述线圈绝缘，所述绝缘材料包括为所述绝缘材料提供热稳定性和化学稳定性的稳定化合物，并且所述绝缘材料包括纳米填料。2.根据权利要求1所述的变压器组件，其中，所述稳定化合物选自卤化铜、溴化铜、碘化铜、醋酸铜、溴化钙、溴化锂、溴化锌、溴化镁、溴化钾、碘化钾及其混合物。3.根据权利要求2所述的变压器组件，其中，所选择的所述稳定化合物的混合物存在的量占所述绝缘材料的重量的约0 .1%到约10.0%。4.根据权利要求1所述的变压器组件，其中，所述纳米填料选自二氧化钛TiO2、二氧化硅SiO2、氧化铝Al2O3及其混合物。5.根据权利要求4所述的变压器组件，其中，所述纳米填料的尺寸在约Inm到IOOnm的范围内。6.根据权利要求5所述的变压器组件，其中，所述绝缘材料包括按重量计约0.1%到约10.0%范围内的纳米填料。7.根据权利要求6所述的变压器组件，其中，所述绝缘材料包括按重量计约2.0%到约4.0%范围内的纳米填料。8.根据权利要求1所述的变压器组件，其中，使所述线圈绝缘的所述绝缘材料包括下列中的一种或多种:环绕所述线圈内的线的绝缘材料、布置在所述线圈之间的绝缘材料和布置在所述线圈中的一个或多个线圈与所述壳体内的电接地结构之间的绝缘材料。9.根据权利要求8所述的变压器组件，其中，通过挤出形成所述绝缘材料。10.一种变压器组件，所述变压器组件具有用于容纳变压器油的壳体，所述组件包括: 导电线的多个线圈，所述多个线圈设置在所述壳体内并且定位成与布置在所述壳体内的变压器油接触；和 用于使接触所述油的所述线圈绝缘的脂肪族聚酰胺绝缘材料，所述绝缘材料包括为所述绝缘材料提供热稳定性和化学稳定性的稳定化合物，并且所述绝缘材料包括纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·温伯格，
申请(专利权)人：马丁·温伯格，
类型：
国别省市：
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