油浸变压器用光谱选择性散热涂层的制备及性能研究

发布时间：2017-10-07 05:04

  本文关键词：油浸变压器用光谱选择性散热涂层的制备及性能研究

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【摘要】：油浸变压器用光谱选择性导热散热涂层是以降低涂层对太阳致热电磁波的吸收,有效地将内介质热量传递至涂层表面为目的的散热降温材料,属于功能涂层领域,对变压器的户外使用具有重大意义。通过大量研究,已经成功研制了具有耐久使用的变压器涂层,但涂层在户外使用时,由于太阳光照的影响以及内工作器件的产热,使得油浸变压器内介质的温度升高,超过内部元件工作温度,从而使得变压器无法正常工作。因此,研究光谱选择性导热散热涂层的降温效果以达到工程应用具有重要意义。本论文根据油浸变压器的致热来源,分析了内介质温升的来源和影响因素,并提出了涂层太阳光谱反射的材料筛选依据和机理,探究了各种方法对提高涂层导热的效果和机理,通过优化设计得到了光谱选择性导热散热涂层降温效果最佳的配方,初步实现了光谱选择性导热散热涂层在油浸变压器的工程实用化。本论文研究成果如下:1.根据太阳致热来源及光谱选择性反射机理,分析了光谱选择性反射涂层的填料筛选依据,并初步筛选出了光谱选择性散热涂层的填料体系。2.对筛选出的光谱选择性反射填料,研究了不同种类填料的反射机理及反射效果,探究了片状金属粉体高反射率高确立最佳太阳可见-近红外反射性能最佳的无机非半导体填料,并探究填料百分含量及涂层厚度(粒径)对可见-近红外反射性能的影响,提出了最佳可见-近红外反射性能涂层的厚度及填料含量。3.根据涂层的导热机理,分析了涂层导热性能的影响因素,总结涂层导热性能提高的改善方法。4.依据涂层导热性能的改善方法,研究了填料种类、百分含量、粒径及粒径搭配对涂层导热性能的提高,提出了不同粒径搭配的填料能够提高填料的紧密堆积,并通过添加助剂和CNTs优化提高涂层的导热能力,得出NSF163分散剂、KH560偶联剂及碳纳米管的加入能够明显改善涂层的导热系数。5.依据对油浸变压器内介质的温升来源,研究了光谱选择性散热填料和导热散热填料的混合使用对内介质温度的影响,总结了综合致热条件下涂层填料的配方设计,并对涂层工程化使用进行评估。
【关键词】：油浸变压器介质 光谱选择性反射 导热 散热 填料 助剂 碳纳米管
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB306;TM411
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-30
• 1.1 油浸变压器简介13-14
• 1.2 油浸变压器及致热散热原理14-16
• 1.3 油浸变压器涂层的研究现状及发展趋势16-17
• 1.4 光谱选择性散热涂层研究现状17-22
• 1.4.1 光谱选择性反射理论17-18
• 1.4.1.1 电荷跃迁理论17
• 1.4.1.2 能带理论17-18
• 1.4.2 光谱选择性涂层研究现状18-22
• 1.5 导热散热涂层研究现状22-27
• 1.5.1 涂层导热机理22-25
• 1.5.2 导热涂层研究现状25-27
• 1.6 辐射散热涂层研究现状27-29
• 1.6.1 涂层的辐射机理27-28
• 1.6.2 热辐射涂层的研究现状28-29
• 1.7 选题背景及研究内容29-30
• 第二章 油浸变压器散热涂层设计要求及测试方法30-36
• 2.1 涂层太阳光致热电磁波反射30-31
• 2.1.1 涂层可见-近红外反射性能30-31
• 2.1.1.1 UV-Vis-NIR分光光度计31
• 2.1.1.2 Image IR高端红外热成像仪31
• 2.2 涂层导热能力31-32
• 2.2.1 激光闪射法（LFA）导热系数仪32
• 2.3 涂层辐射散热32-34
• 2.3.1 维恩定理32-33
• 2.3.2 填料粒径对辐射散热的影响33-34
• 2.3.2.1 红外辐射率测试33-34
• 2.4 涂层性能测试34-36
• 2.4.1 涂层力学性能测试34-36
• 2.4.1.1 硬度测试34
• 2.4.1.2 附着力测试34
• 2.4.1.3 柔韧性测试34
• 2.4.1.4 耐冲击性测试34-35
• 2.4.1.5 涂层耐湿热性能测试35
• 2.4.1.6 涂层耐紫外老化性能测试35-36
• 第三章 光谱选择性反射涂层36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 实验部分36-38
• 3.2.1 实验原料36-37
• 3.2.2 涂层的制备37-38
• 3.2.3 测试与表征38
• 3.3 结果与讨论38-46
• 3.3.1 40%填料涂层Vis-NIR反射性能测试38-39
• 3.3.2 光照下不同涂层模拟罐内介质温度测试39
• 3.3.3 太阳光致热影响因素分析39-40
• 3.3.4 片状铝粉致热机理示意图40-41
• 3.3.5 光照下涂层表面温度测试41
• 3.3.6 基板涂层红外热成像测试41-42
• 3.3.7 模拟罐体内介质温度测试42-43
• 3.3.8 TiO_2百分含量对涂层Vis-NIR反射性能影响43-44
• 3.3.9 其他涂层可见-近红外反射能力测试44
• 3.3.10 涂层辐射散热能力测试44-46
• 3.4 涂层性能测试46-47
• 3.4.1 涂层力学性能测试46
• 3.4.2 涂层耐环境性能测试46-47
• 3.5 本章小节47-49
• 第四章 导热散热涂层49-63
• 4.1 引言49-50
• 4.2 涂层导热系数推导50
• 4.2.1 涂层导热系数推导50
• 4.3 实验部分50-52
• 4.3.1 实验原料50-51
• 4.3.2 导热涂层制备51
• 4.3.3 测试与表征51-52
• 4.4 结果与讨论52-62
• 4.4.1 40%填料涂层导热系数推算52
• 4.4.2 填料百分含量对涂层导热系数的影响52-54
• 4.4.3 填料粒径对涂层导热系数的影响54-56
• 4.4.4 填料形貌对涂层导热系数的影响56-57
• 4.4.5 不同粒径填料混合对涂层导热性能的影响57-58
• 4.4.6 碳纳米管对涂层导热性能的影响58-60
• 4.4.7 偶联剂对涂层导热性能的影响60-61
• 4.4.8 涂层耐环境性能测试61
• 4.4.9 涂层导热系数测试61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 光照及内热条件下模拟罐体涂层散热比较63-69
• 5.1 光照及内热条件下罐体散热分析63-65
• 5.1.1 单一填料涂层散热比较64-65
• 5.2 复合填料涂层散热比较65-67
• 5.3 涂层性能测试67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 研究总结69-70
• 6.2 研究展望70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 在校期间的研究成果及发表的学术论文76

【参考文献】

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本文编号：987034