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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510839789.4 (22)申请日 2015.11.27 C09D 11/50(2014.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 100017 北京市西城区西长安街 86 号 申请人 江苏省电力公司泰州供电公司 (72)发明人 季昆玉 何菲 (74)专利代理机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 代理人 张晓霞 (54) 发明名称 一种电力产品可视测温、 绝缘方法 (57) 摘要 一种电力产品可视测温、 绝缘方法， 在电力产 品的表面涂覆可逆感温变色材料， 所述可逆感温 变色材料由电子转移型有机化合物制备 ； 混合。
2、可 逆感温变色材料与基材树脂， 经过浇铸、 模压、 固 化成型为油墨基材， 浇铸、 模压、 固化成型过程中 加入可逆感温变色材料时先将可逆感温变色材料 加入基材树脂内搅拌分散均匀， 然后再加入引发 剂或固化剂开始聚合或交联反应。本发明可根据 采用涂层的由温度变化而变色的绝缘材料， 可以 很方便地对设备接触点、 母排母线、 电缆沟等进行 安装并观测， 在起到绝缘作用的同时可以起到廉 价的测温提醒的作用， 且施工和维护方便。 由于其 具有廉价直观、 使用方便的特点， 能够间接提高电 力系统的经济性安全性， 保证设备的稳定运行。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)。
3、发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 CN 105331199 A 2016.02.17 CN 105331199 A 1/1 页 2 1.一种电力产品可视测温、 绝缘方法， 其特征在于 ： 在电力产品的表面涂覆可逆感温 变色材料， 所述可逆感温变色材料由电子转移型有机化合物制备 ； 混合可逆感温变色材料 与基材树脂， 经过浇铸、 模压、 固化成型为油墨基材， 浇铸、 模压、 固化成型过程中加入可逆 感温变色材料时先将可逆感温变色材料加入基材树脂内搅拌分散均匀， 然后再加入引发剂 或固化剂开始聚合或交联反应， 加工温度范围为 110 230。 2.根据权利要求 1 所述的电力产品可视测温、。
4、 绝缘方法， 其特征在于 ： 所述基材树脂使 用有机硅硅树脂、 不饱和聚脂、 环氧树脂、 有机玻璃或尼龙单体。 3.根据权利要求 2 所述的电力产品可视测温、 绝缘方法， 其特征在于 ： 所述有机硅硅树 脂为甲基三氯硅烷、 二甲基二氯硅烷、 苯基三氯硅烷、 二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷 的一种或多种的混合物加入有机溶剂， 加水分解， 得到酸性水解物， 水解物经水洗除去酸， 得到中性的初缩聚体， 于空气中热氧化或在催化剂下进一步缩聚， 形成高度交联的立体网 络结构的有机硅硅树脂。 4.根据权利要求 2 或 3 所述的电力产品可视测温、 绝缘方法， 其特征在于 ： 所述有机硅 硅树脂所含的有机。
5、基的种类为 -CH3、 -C6H5、 -CH=CH2 、 -NH2(CH2) 或长链烷基之一种或多种。 5.根据权利要求 1 所述的电力产品可视测温、 绝缘方法， 其特征在于 ： 在所述有机硅硅 树脂中混入增黏剂， 以适应铜导体表面的涂覆。 6.根据权利要求 1 所述的电力产品可视测温、 绝缘方法， 其特征在于 ： 所述可逆感温变 色材料使用微胶囊化材料或热敏变色材料。 权 利 要 求 书 CN 105331199 A 2 1/6 页 3 一种电力产品可视测温、 绝缘方法 技术领域 0001 本发明涉及电力器材的防护和绝缘材料， 具体说是一种电力产品可视测温、 绝缘 方法。 背景技术 0002。
6、 配电变电设备的运行安全的稳定性是衡量电力系统安全性的重要指标。 为方便运 维检修， 目前架空线路连接桩头， 包括变电站的母线、 母排、 闸刀、 变压器的桩头均裸露在空 气中， 这样虽然检修方便， 但是裸露在空气中的电气设备连接点也造成了潜在的触电危险， 已易造成闪络， 为了确保用电安全， 根据国网公司要求配电连接点、 变电站内外的各种母 线、 母排、 闸刀、 流变、 桩头等器件需要做绝缘处理。 绝缘处理有几种方法， 使用绝缘护套， 采 用填充绝缘介质的套管将电气设备包裹其中， 可以达到绝缘的效果， 但是其不透明， 且成本 较高， 没有太大的使用价值。 0003 许多电气设备如开关柜， 开闭所。
7、， 电缆槽等， 由于运行时会产生大量的热， 如果不 及时监测容易造成电气设备的损坏， 影响供电安全。 0004 因此， 根据要求需要对这些裸露在外的电子器件进行绝缘处理， 并对电气设备的 运行温度进行监测。 0005 通常进行绝缘处理的方法是用绝缘材料将电子器件包裹起来， 一般使用绝缘护套 居多。目前配电及变电设备的连接点、 母线、 母排、 闸刀、 桩头等多采用三色绝缘护套包裹， 安装之后完全遮蔽住设备， 无法观测到设备的运行。如发生漏电现象， 由于有色绝缘护套 的包裹， 运检人员无法观测到漏电产生的火花， 无法及时进行维护及检修， 危害配电设备及 配网线路的安全， 易造成故障 ； 而对于电气。
8、设备温度控制， 目前一般使用人工红外测温的手 段， 这种方式人工成本高， 监测主观性大， 无法实时标示温度是否超标。 0006 现在有一种实时监测的方法， 采用分布式光纤测温系统， 将感应点粘结在需要的 测温点处， 能够实时监测测温点温度， 国外除了使用绝缘护套外， 有研究者在套管内壁或母 线、 母排、 闸刀、 流变、 桩头等器件需要做绝缘处理出植入温度感应光纤光栅或感温探头， 通 过光纤光栅对监测部位温度进行实时监测。 该方法准确度高， 减少了人力成本， 但造价成本 过高， 检测点需要预先准确设置， 且信号传输无法做到无干扰无线传播， 特别是设备连接点 处无法安装测温感应点， 因此无法使用在。
9、户外变压器和闸刀、 桩头等设备连接点处。 0007 针对以上问题， 开发出可以方便测温并且兼具绝缘保护作用的， 以满足配电变电 设备安全运行的要求成为今后发展的一个重要方向。 发明内容 0008 本发明所要解决的技术问题是实现对电力产品提供绝缘防护的同时解决无法可 视观察， 无法提供直观温度显示， 实时监测成本较高的问题， 提供一种电力产品可视测温、 绝缘方法。 0009 所述电力产品可视测温、 绝缘方法， 其特征在于 ： 在电力产品的表面涂覆可逆感温 说 明 书 CN 105331199 A 3 2/6 页 4 变色材料， 所述可逆感温变色材料由电子转移型有机化合物制备 ； 混合可逆感温变色。
10、材料 与基材树脂， 经过浇铸、 模压、 固化成型为油墨基材， 浇铸、 模压、 固化成型过程中加入可逆 感温变色材料时先将可逆感温变色材料加入基材树脂内搅拌分散均匀， 然后再加入引发剂 或固化剂开始聚合或交联反应， 加工温度范围为 110 230。 0010 进一步地， 所述基材树脂使用有机硅硅树脂、 不饱和聚脂、 环氧树脂、 有机玻璃或 尼龙单体。 0011 其中， 所述有机硅硅树脂为甲基三氯硅烷、 二甲基二氯硅烷、 苯基三氯硅烷、 二苯 基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的一种或多种的混合物加入有机溶剂， 加水分解， 得到酸 性水解物， 水解物经水洗除去酸， 得到中性的初缩聚体， 于空气中热氧化或。
11、在催化剂下进一 步缩聚， 形成高度交联的立体网络结构的有机硅硅树脂。 0012 所述有机硅硅树脂所含的有机基的种类为 -CH3、 -C6H5、 -CH=CH2 、 -NH2(CH2) 或长链 烷基之一种或多种。 0013 一种实施例为， 在所述有机硅硅树脂中混入增黏剂， 以适应铜导体表面的涂覆。 0014 典型地， 所述可逆感温变色材料使用微胶囊化材料或热敏变色材料。 0015 根据技术发展需要， 本发明可根据温度变化而变色的绝缘材料， 该材料采用涂层， 可以很方便地对设备接触点、 母排母线、 电缆沟等进行安装并观测， 当出现异常时由于温度 升高， 会使得绝缘体颜色发生变化， 在起到绝缘作用的。
12、同时可以起到廉价的测温提醒的作 用， 且施工和维护方便。 0016 本发明对目前状态检修工作提供了更为方便的方法， 为配电变电设备运行状态的 监测及设备连接点温度的测量提供更为直观的手段， 能够保证当设备温度出现异常时， 运 维人员能够直观得到情况， 方便维护及检修。具体表现为 ： 本发明在为电力产品的表面提供耐高低温、 耐腐蚀、 耐老化的绝缘保护的基础上， 能够 廉价的实现设备异常测温的可视化。 可视化的绝缘护套可以在提供绝缘性的同时观测设备 连接点运行状况， 在出现漏电火花时， 会使得绝缘体外壁温度急剧升高， 引起套管外可视化 基壳层变色， 以提醒检查人员， 设备内部出现非正常工作状况， 。
13、便于维修人员及时检修， 提 高了运维的及时性和准确性。 0017 本发明能够直观告知温度是否在要求范围内。 目前设备连接点温度采用红外测温 方法， 该方法人工成本高， 并且当设备安装距离地面较高时， 运维人员需登高作业， 增大了 危险性。采用在线监测的方法无法实现户外野外数据无线传输。本发明能够通过温度的变 化， 运维人员在地面就可以观察到涂有或分散有可视变色涂料外壳颜色的改变， 判断设备 是否在温度要求范围内， 可以替代红外测温工作， 更加直观。 0018 本发明在直接效益上可以方便运检人员对配电连接点处、 变电用母线、 母排、 闸 刀、 桩头等器件进行直观观测， 并且根据其变温特性直观测量。
14、出温度的变化， 减少运检人员 的工作量 ； 间接效益上， 由于项目成果可以直观观测接触点、 母线、 母排、 闸刀、 桩头等配电 变电器件温度的变化， 这比用红外温度计测量更快更直观， 比在线监测更廉价简单， 从而能 够及时准确提醒运检人员， 增大了器件运行安全， 从而保护设备的安全运行。 该产品可应用 的范围很广， 从简答的设备接触点如桩头， 闸刀等， 到如开闭所、 电缆槽、 开关柜、 配电柜、 箱 变等电气设备装置， 均可使用。由于其具有廉价直观的特点， 使用方便， 推广使用后能够间 接提高电力系统的经济性安全性， 保证设备的稳定运行。 说 明 书 CN 105331199 A 4 3/6 。
15、页 5 具体实施方式 0019 可逆感温变色材料是由电子转移型有机化合物体系制备的， 通过温度的变化， 使 电子跃迁发生结构变化从而实现颜色的改变。 在电力设备的导体表面涂覆可逆感温变色材 料， 并使可逆感温变色材料的变色临界点设置为温度临界值， 可以同时实现绝缘和温度观 测， 并且成本低廉， 施工方便、 维护便捷， 监测无死点。 0020 现有的可逆感温变色材料一般用在油墨及玩具中， 用在电工材料上尚需对材料性 能作出调整。感温变色材料可用于聚丙烯 （PP） 、 软聚氯乙烯 （S-PVC） 、 AS 、 ABS 和硅胶等透 明或半透明塑料的注塑、 挤塑成型。也可混入不饱和聚脂、 环氧树脂、 。
16、有机玻璃或尼龙单体 内浇铸、 模压、 固化成型合适之油墨基材。加工温度应控制在 200以下 , 最高不要超过 230， 并尽量减少物料的受热时间。 浇铸、 模压、 固化成型中使用变色材料时应先将变色材 料加入不饱和聚脂、 有机玻璃或尼龙单体内内搅拌分散均匀， 然后再加入引发剂或固化剂 开始聚合或交联反应。因为在预聚后体系粘度急剧升高， 此时加入变色材料会使大量颗粒 包裹在一起， 难于分散均匀。另外， 此时的搅拌操作也会使体系中残留大量气泡。需要注 意的是， 注塑和挤出中使用变色材料时塑料中不应再同时使用其它填充料或普通颜料 ( 例 如 ： 钛白粉， 碳酸钙， 硫酸钡， 碳黑等 )， 否则将会屏。
17、蔽变色效果。在环氧树脂和不饱和聚酯 树脂的交联固化过程中， 其内部有时会产生强大的收缩应力， 导致变色颜料微胶囊外壳破 裂， 其它化学物质进入颜料内部使其失去变色性能。 这种情况在环氧树脂固化厚度大于0.2 毫米并且使用多胺类固化剂时经常会发生。因此使用该种变色材料， 采用相容性好及绝缘 性能好的基体树脂如有机硅树脂作为基材树脂会比较好。 0021 1. 基体树脂材料性能 有机硅， 英文名 ： silicone， 即有机硅化合物， 是指含有 Si-O 键、 且至少有一个有机基 是直接与硅原子相连的化合物。有机硅材料具有独特的结构 ： 1） Si 原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来 。
18、； 2） C-H 无极性， 使分子间相互作用力十分微弱 ； 3） Si-O 键长较长， Si-O-Si 键键角大 ； 4） Si-O 键是具有 50% 离子键特征的共价键 （共价键具有方向性， 离子键无方向性） 。 0022 由于有机硅独特的结构， 兼备了无机材料与有机材料的性能， 具有表面张力低、 粘 温系数小、 压缩性高、 气体渗透性高等基本性质， 并具有耐高低温、 电气绝缘、 耐氧化稳定 性、 耐候性、 难燃、 憎水、 耐腐蚀、 无毒无味以及生理惰性等优异特性。 特别是绝缘性， 其介电 损耗、 耐电压、 耐电弧、 耐电晕、 体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅， 而且它们的。
19、电气性能受温度和频率的影响很小。 因此， 它们是一种稳定的电绝缘材料， 并且 具备优异的拒水性， 是一种可靠的电气绝缘材料。 0023 有机硅树脂是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷， 通常是用甲基三氯硅烷、 二 甲基二氯硅烷、 苯基三氯硅烷、 二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各种混合物， 在有机 溶剂如甲苯存在下， 在较低温度下加水分解， 得到酸性水解物。水解的初始产物是环状的、 线型的和交联聚合物的混合物， 通常还含有相当多的羟基。水解物经水洗除去酸， 中性的 初缩聚体于空气中热氧化或在催化剂存在下进一步缩聚， 最后形成高度交联的立体网络结 构。硅树脂含有机基团的数量即 R/Si 值是控制。
20、硅树脂质量的主要指标之一， 有机硅树脂的 说 明 书 CN 105331199 A 5 4/6 页 6 固化性、 漆膜柔韧性、 硬度、 耐热性及耐热开裂性等均与 R/Si 有关。一般线性硅油的 R/Si 略大于 2， 硅橡胶的 R/Si 接近于 2， 而硅树脂的 R/Si 在 1.0 左右。R/Si 值越小， 硅树脂的固 化性能就越好， 热失重越小， 漆膜坚硬， 但柔韧性降低， 漆膜变脆， 耐冲击强度降低 ； R/Si 值 越大， 硅树脂就需要在高温 （200-250） 下长时间烘烤或是借助于催干剂作用进行固化， 使 柔韧性较好， 漆膜硬度差， 具有较好的抗冲击强度。 0024 此外， 硅树脂。
21、的性能还与有机基团 R 的种类密切相关， 当有机基为 -CH3 时， 可赋 予硅树脂热稳定性、 憎水性、 脱模性、 耐电弧性 ； 当有机基为 -C6H5 时， 赋予硅树脂氧化稳定 性， 可提高树脂的热稳定性 ； 当有机基为 -CH=CH2 时， 可改善硅树脂的固化性能并赋予偶联 性 ； 当有机基为苯基、 乙基时， 可改善硅树脂与有机物的共混性 ； 当有机基为 -NH2(CH2) 时， 可改进聚合物的水溶性， 同时赋予偶联性 ； 当有机基为长链烷基时， 可提高硅树脂的憎水 性。因此， 可根据具体的性能要求选择带有不同基团的硅氧烷单体来制备硅树脂。 0025 有机硅硅树脂是一种热固性的塑料， 它最。
22、突出的性能之一是优异的热氧化稳定 性。250加热 24 小时后 , 硅树脂失重仅为 2 8%。硅树脂另一突出的性能是优异的电绝 缘性能 , 它在宽的温度和频率范围内均能保持其良好的绝缘性能。一般硅树脂的电击穿强 度为 50 千伏 / 毫米， 体积电阻率为 1013 1015 欧姆 / 厘米， 介电常数为 3， 介电损耗角正 切值在 10-30 左右。此外， 硅树脂还具有卓越的耐潮、 防水、 防锈、 耐寒、 耐臭氧和耐候性能， 对绝大多数含水的化学试剂如稀矿物酸的耐腐蚀性能良好。 耐候性是有机硅树脂重要的特 点之一， 有机硅树脂中的甲基硅氧烷对紫外光几乎不吸收， 含PhSiO1.5或Ph2SiO。
23、链节的硅 氧烷也仅吸收280nm以下的光线 （包括少量紫外光） ， 故太阳光照射对硅树脂的影响较小， 这 正是硅树脂涂料耐候性优良的主因。 0026 对于机械性能， 可以通过调整树脂分子结构来进行调整， 当三官能或四官能链节 含量愈高， 即交联密度愈大时， 可以得到高硬度和低弹性的漆膜 ； 引入大空间位阻的取代 基， 可以提高柔韧性及热弹性。 硅树脂对铁、 铝、 银、 锡、 玻璃及陶瓷等粘接性良好， 但对铜的 粘接性欠佳， 特别是在高温及长时间热老化后， 可能使铜别面的氧化薄膜有加速硅树脂热 裂解反应之故。 硅脂对对有机材料如塑料、 硅橡胶等的粘接性， 主要取决于后者的表面能及 与硅树脂的相容。
24、性。 表面能愈低及相容性愈差的材料越难粘接。 通过对基材表面的处理 （包 括磨砂及打底） ， 特别是在硅树脂中引入增黏成分， 可在一定程度上提高硅树脂对难粘基材 的粘接性。 0027 2. 感温变色材料性能 可逆感温变色材料是由电子转移型有机化合物体系制备的。 电子转移型有机化合物是 一类具有特殊化学结构的有机发色体系。 在特定温度下因电子转移使该有机物的分子结构 发生变化， 从而实现颜色转变。这种变色物质不仅颜色鲜艳， 而且可以实现从 “有色 = 无 色” 和 “无色 = 有色” 状态的颜色变化 , 这是重金属复盐络合物型和液晶型可逆感温变色 物质所不具备的。 微胶囊化的可逆感温变色物质称为。
25、可逆感温变色材料。这种材料的颗粒呈圆球状， 平均直径为 27 微米 （一微米等于千分之一毫米） 。其内部是变色物质， 外部是一层厚约 0.20.5 微米既不能溶解也不会融化的透明外壳， 正是它保护了变色物质免受其他化学物 质的侵蚀。因此， 在使用中避免破坏这层外壳是十分重要的。 0028 热敏变色材料的类型分为热消色型及热发色型， 热消色型在低温时为有色状态， 说 明 书 CN 105331199 A 6 5/6 页 7 当温度升至设定值时颜色从有色变为无色。它的变色温度可根据用户需要在 -20 80 范围内设定。这类变色材料的品种最多， 色谱齐全， 是最常用的变色材料 ； 热发色型材料在 低。
26、温时为无色状态， 当温度升至设定值时颜色从无色变为有色。由于感温变色材料本身是 个不稳定体系， 因此其耐光性较差， 在强烈阳光照射下暴晒很快会失效， 因此目前只适用于 室内使用。 0029 3. 制备工艺 优异的制备工艺是制作可逆温变材料的重要保证。在实际应用中， 感温变色绝缘材料 是在电场、 户外等复杂条件下使用， 因此其受到的腐蚀、 老化是持续的， 这就要求其具有良 好的耐腐蚀、 耐老化性能。 同时其绝缘性能是必须得到保证的， 因此对该材料制备需要良好 的工艺保证其安全运行。采用先进涂料制备工艺制备感温变色绝缘涂料， 保证涂料在连接 点、 母线、 母排、 闸刀， 桩头等能够均匀涂装， 保证。
27、涂料的附着力， 绝缘性能好。 0030 4. 生产实际情况 当前， 基本采取人力红外测温方式进行配电设备连接点的运行情况掌控。存在消耗人 力、 资金量较大， 检测周期较长的情况。根据历年来运行经验， 配网架空线路电气连接点异 常比例基本在 1.5%2% 之间， 以江苏省泰州市市区近年来配网红外测温数据为例， 如下表 : 年份测量点数发现异常点数异常比例 （%） 2011120502201.83 2012143222511.75 2013156022421.55 因此， 若想在短时间内对新的检测手段进行验证， 需要选取 200 个电气连接点以上进 行试验， 才能取得相对真实有效的数据。 0031。
28、 该项目实施的难点在于 ： 1） 设计可视性的温变绝缘护套材料成品形式 该种材料在正常温度范围内为透明无色， 可以清洗看到器件运行状况。 当温度达到特 定温度时， 颜色由无色变为有色， 起到提醒作用， 并且当温度下降后颜色又能变为无色， 具 备可逆性。目前采用温变材料在电工材料中应用的实例不多， 因此设计出能够方便使用的 材料形式很重要。绝缘护套一般采用硅橡胶及 PVC 塑料， 这两种材料的成型工艺均需要高 温及较大的压力， 由于微胶囊化温变粒子在高温及较大压力过程中会破坏保护外壳， 因此 不得选用高温高压工艺制作的成型模式。 据此我们选择涂料工艺来制备温变绝缘涂料进行 研究， 制作出的涂料要。
29、求能够完美涂装在器件表面， 不起泡不起皮， 与器件表面贴合紧密附 着力强， 并且能够及时准确根据温度变化而颜色变化， 保护温变粒子不受破坏。 0032 2） 选择可视性的温变绝缘护套材料树脂类型 能够制作成涂料的树脂有很多， 如有机硅树脂、 聚氨酯树脂、 环氧树脂、 丙烯酸树脂 等。根据电工材料的特点， 需要具备绝缘性好、 耐腐蚀、 耐老化、 耐磨并具有一定韧性的材 料。我们选择有机硅材料作为涂料的基体材料。有机硅树脂是高度交联的网状结构的聚有 机硅氧烷， 具有优异的附着力与耐腐蚀性能， 能够快速反应， 韧性好， 绝缘性佳。 变压器等配 电期间安置在户外环境， 因此需要考量其耐老化性能。 00。
30、33 3） 老化环境模拟及实验方案的设计 研究设计材料的寿命分析， 以及在运行环境中的老化情况。该研究内容难点在于， 需 要全面地模拟运行环境中各项影响因素， 包括电磁场、 应力应变、 温湿条件等， 并进行老化 说 明 书 CN 105331199 A 7 6/6 页 8 实验的设计。 同时对材料进行加速老化， 实现全周期使用寿命的计算和评估， 其科学性也有 待反复论证。 确保可逆温变材料的使用稳定性及寿命， 保证温变数据的准确性， 提升材料的 使用安全。 0034 4） 可靠性研究 研究材料的强度、 韧性及绝缘性能， 确保涂料在设备运行过程中不脱落， 保证较好的强 度及韧性， 避免轻微撞击造成涂层损坏 ； 对涂料施工性能进行研究， 保证施工方便， 能够很 好地把涂料均匀地喷涂或刷涂在需要的电气设备上， 并保证美观性。研究保证材料能够承 受恶劣运行条件， 特别是高温天气下对变色性能的影响。 0035 5） 施工便利性研究 考虑配网连接点数量较多， 简便施工是需要考虑的重要项目， 研究方向为喷涂式安装， 将重点研究试验喷涂方式及剂量， 确保便利的同时， 不影响性能发挥。 说 明 书 CN 105331199 A 8 。