变压器是电力系统中实现电能转换、输送与分配的重要设备，其服役范围广泛，环境复杂多样，涵盖了一般大气环境以及高盐雾、重污染、强日照、大风沙等重腐蚀环境，面临环境适应性和腐蚀可靠性的严峻考验。此外变压器运作时，绕组、铁心等形成损耗，其转化的热量是变压器温升的热源，若不能及时进行散热，容易引起变压器局部温度过高，严重影响其安全运行和使用寿命。
变压器为何“换新衣”？
新型变压器防腐涂层更加绿色环保
当前，我国电网正向着远距离、大容量、超高压趋势发展，其中变电站是电网的重要组成部分，为了提高电力设备的环境适应性和可靠性，通常对其进行表面防护处理，如变压器等设备多采用溶剂型有机涂层，如环氧涂层、环氧富锌涂层、环氧云铁防腐涂层、丙烯酸防腐涂层和聚氨酯防腐涂层等进行防护处理。这些传统的溶剂型有机涂层在变压器设备的腐蚀防护以及设备可靠性方面发挥了重要的作用，然而值得注意的是现行的溶剂型防护涂层体系在涂装过程中释放出大量VOCs（挥发性有机物）污染物，含量约为300g/L～500g/L，这与国家提倡的优选低VOCs排放的环保涂料仍存在差距，因而当前变压器设备迫切需求绿色环保的表面防腐技术。
传统变压器防腐涂层不利于散热
与一般电力设备不同的是，变压器运行时的损耗可达数十甚至几百千伏安，最终这些损耗会以热能的形式释放出来，造成变压器各部位的温度不同程度升高，从而导致绕组金属材料电阻增大，进一步增加了变压器的散热量，造成绕组和各附属装置温度继续升高，严重影响变压器安全运行，不符合变压器经济运行的要求。研究表明，变压器运行温度每降低1摄氏度，变压器的功率损耗将下降约0.6%。
值得注意的是变压器传统油性防腐涂料热导率较低，热阻大，数十倍于外壳金属材料，极大的限制了变压器整体的散热过程，容易引发变压器温升故障。
新型涂料为变压器“穿上”绿色环保外衣
在倡导“碳达峰、碳中和”的绿色环保背景下，除了实现变压器重防腐、高导热性能外，其表面防护技术实现绿色环保化势在必行，中国电力科学研究院有限公司研发了一种变压器用新型高导热绿色环保腐蚀防护技术，为变压器的安全可靠运行保驾护航。
中国电力科学研究院有限公司科研团队从变压器发热到散热过程中热量传播途径与规律入手，结合其服役环境、腐蚀防护需求，采用模型测试试验、材料特性测试、耐蚀性分析等方法，对变压器热量在油体、外壳和空气中的传播规律进行研究分析，开展了变压器在不同温度条件下散热过程与散热方式的量化分析，同时对涂层材料的微观结构特性、腐蚀与防护性能进行了观察分析。
石墨烯稳定性好且化学惰性强，覆盖在金属表面不会改变基体特性，具有天然防护优势。同时碳材料具有优异的热学性能，以石墨烯为代表的碳材料在聚合物填料中占据了越来越重要的地位。基于上述研究结果，中国电力科学研究院有限公司提出了通过高导热石墨烯材料来改进变压器表面防腐涂层散热性能的方法。同时考虑到涂层材料的经济性，对高导热添加物进行了优化，提出了添加碳纳米管、碳纳米角、石墨烯、超细石墨粉混合物的新方案，随后探究了不同添加量的高导热物质混合物对涂料热导率的影响，得出了配制比与材料导热性能之间的变化规律，提出了变压器防腐涂层导热性能提升技术的最优配制方案。
通过改进防腐涂层的配制方案，使其获得较高的导热性能，实现变压器防腐涂层导热性能的提升，是一种从变压器设备本体解决散热问题的新方法。工程中加强对绿色环保高导热性防腐涂层材料的推广应用，代替甩负荷或喷淋水雾等其它降温措施，可保障供电可靠性，降低安全风险；同时变压器用新型高导热绿色环保腐蚀防护技术的研发对现阶段变压器负荷高、温度高、损耗高、安全风险高、老化速率快等因温升引起的问题，提供了一种新的解决思路。
逐步推广应用，构建绿色电网
目前该新型高导热绿色环保腐蚀防护技术已成功应用于南阳社旗220千伏雾释变电站，共包含16组散热器组，高2.6米、宽0.52米，外观颜色为“海灰B05”。运行结果显示，与传统油性涂料相比，新型绿色环保高导热防腐涂层显著降低了变压器运行时的热点温度，同时减少了对环境的危害，实现了绿色环保，为推广应用此项防腐技术积累了实践经验，后续中国电力科学研究院有限公司将不断加大变压器用新型高导热绿色环保腐蚀防护技术的推广应用力度，助力绿色电网建设。
责任编辑 | 杨印
