近日，中國(guó)電科院通過(guò)調(diào)控配制方案成功研發(fā)出一種新型腐蝕防護(hù)涂料技術(shù)，該技術(shù)具有導(dǎo)熱性好、耐老化、環(huán)保且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)，可為變壓器“穿上”多功能防腐外衣，解決了在極端炎熱環(huán)境下變壓器的散熱難題。

變壓器是電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換、輸送與分配的重要設(shè)備，服役范圍廣泛，環(huán)境復(fù)雜多樣。在高鹽霧、重污染、強(qiáng)日照、大風(fēng)沙等重腐蝕環(huán)境下，變壓器往往面臨環(huán)境適應(yīng)性和腐蝕可靠性的嚴(yán)峻考驗(yàn)。此外，在運(yùn)行中，繞組、鐵心等損耗產(chǎn)生的熱源是變壓器溫升的主要熱源。若不及時(shí)散熱，容易引起變壓器局部溫度過(guò)高，嚴(yán)重影響其安全運(yùn)行和使用壽命。而傳統(tǒng)防腐涂層體系熱導(dǎo)率低，限制了變壓器整體的散熱效率，容易引發(fā)變壓器溫升故障。

傳統(tǒng)變壓器防腐涂層，不利于散熱和環(huán)保

與一般電力設(shè)備不同的是，變壓器運(yùn)行時(shí)的損耗可達(dá)數(shù)十甚至幾百千伏安，最終這些損耗會(huì)以熱能的形式釋放出來(lái)，造成變壓器各部位的溫度不同程度升高，從而導(dǎo)致繞組金屬材料電阻增大，進(jìn)一步增加了變壓器的散熱量，造成繞組和各附屬裝置溫度繼續(xù)升高，嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行，不符合變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。研究表明，變壓器運(yùn)行溫度每降低1攝氏度，變壓器的功率損耗將下降約0.6%。

值得注意的是變壓器傳統(tǒng)油性防腐涂料熱導(dǎo)率較低，熱阻大，數(shù)十倍于外殼金屬材料，極大的限制了變壓器整體的散熱過(guò)程，容易引發(fā)變壓器溫升故障。

當(dāng)前，我國(guó)電網(wǎng)正向著遠(yuǎn)距離、大容量、超高壓趨勢(shì)發(fā)展，其中變電站是電網(wǎng)的重要組成部分，為了提高電力設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性，通常對(duì)其進(jìn)行表面防護(hù)處理，如變壓器等設(shè)備多采用溶劑型有機(jī)涂層，如環(huán)氧涂層、環(huán)氧富鋅涂層、環(huán)氧云鐵防腐涂層、丙烯酸防腐涂層和聚氨酯防腐涂層等進(jìn)行防護(hù)處理。

這些傳統(tǒng)的溶劑型有機(jī)涂層在變壓器設(shè)備的腐蝕防護(hù)以及設(shè)備可靠性方面發(fā)揮了重要的作用，然而值得注意的是現(xiàn)行的溶劑型防護(hù)涂層體系在涂裝過(guò)程中釋放出大量VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）污染物，含量約為300g/L～500g/L，這與國(guó)家提倡的優(yōu)選低VOCs排放的環(huán)保涂料仍存在差距，因而當(dāng)前變壓器設(shè)備迫切需求綠色環(huán)保的表面防腐技術(shù)。

在倡導(dǎo)“碳達(dá)峰、碳中和”的綠色環(huán)保背景下，除了實(shí)現(xiàn)變壓器重防腐、高導(dǎo)熱性能外，其表面防護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)?；瘎?shì)在必行，中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司研發(fā)了一種變壓器用新型高導(dǎo)熱綠色環(huán)保腐蝕防護(hù)技術(shù)，為變壓器的安全可靠運(yùn)行保駕護(hù)航。

石墨烯涂料，為變壓器“穿上”綠色外衣

石墨烯被稱為21世紀(jì)的黑科技，其用途十分廣泛，目前已經(jīng)被用在各種電池、觸控屏、電容器當(dāng)中，甚至污染治理等領(lǐng)域也需要這種材料，石墨烯電池更是成為不少企業(yè)的重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。相關(guān)人員表示，由于石墨烯體積較輕，強(qiáng)硬度高，因此具備良好的導(dǎo)電性能，運(yùn)用在電子元器件當(dāng)中有很好的發(fā)展前景，運(yùn)用到芯片上能提高芯片的性能。

而在電力領(lǐng)域，中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司研發(fā)了一種變壓器用新型高導(dǎo)熱綠色環(huán)保腐蝕防護(hù)技術(shù)，為變壓器的安全可靠運(yùn)行保駕護(hù)航。

科研團(tuán)隊(duì)從變壓器發(fā)熱到散熱過(guò)程中熱量傳播途徑與規(guī)律入手，結(jié)合其服役環(huán)境、腐蝕防護(hù)需求，采用模型測(cè)試試驗(yàn)、材料特性測(cè)試、耐蝕性分析等方法，對(duì)變壓器熱量在油體、外殼和空氣中的傳播規(guī)律進(jìn)行研究分析，開(kāi)展了變壓器在不同溫度條件下散熱過(guò)程與散熱方式的量化分析，同時(shí)對(duì)涂層材料的微觀結(jié)構(gòu)特性、腐蝕與防護(hù)性能進(jìn)行了觀察分析。

石墨烯穩(wěn)定性好且化學(xué)惰性強(qiáng)，覆蓋在金屬表面不會(huì)改變基體特性，具有天然防護(hù)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)碳材料具有優(yōu)異的熱學(xué)性能，以石墨烯為代表的碳材料在聚合物填料中占據(jù)了越來(lái)越重要的地位。

基于上述研究結(jié)果，中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司提出了通過(guò)高導(dǎo)熱石墨烯材料來(lái)改進(jìn)變壓器表面防腐涂層散熱性能的方法。同時(shí)考慮到涂層材料的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)高導(dǎo)熱添加物進(jìn)行了優(yōu)化，提出了添加碳納米管、碳納米角、石墨烯、超細(xì)石墨粉混合物的新方案，隨后探究了不同添加量的高導(dǎo)熱物質(zhì)混合物對(duì)涂料熱導(dǎo)率的影響，得出了配制比與材料導(dǎo)熱性能之間的變化規(guī)律，提出了變壓器防腐涂層導(dǎo)熱性能提升技術(shù)的最優(yōu)配制方案。

通過(guò)改進(jìn)防腐涂層的配制方案，使其獲得較高的導(dǎo)熱性能，實(shí)現(xiàn)變壓器防腐涂層導(dǎo)熱性能的提升，是一種從變壓器設(shè)備本體解決散熱問(wèn)題的新方法。工程中加強(qiáng)對(duì)綠色環(huán)保高導(dǎo)熱性防腐涂層材料的推廣應(yīng)用，代替甩負(fù)荷或噴淋水霧等其它降溫措施，可保障供電可靠性，降低安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)變壓器用新型高導(dǎo)熱綠色環(huán)保腐蝕防護(hù)技術(shù)的研發(fā)對(duì)現(xiàn)階段變壓器負(fù)荷高、溫度高、損耗高、安全風(fēng)險(xiǎn)高、老化速率快等因溫升引起的問(wèn)題，提供了一種新的解決思路。

石墨烯涂料，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

近期，國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)重大消息不斷。重磅產(chǎn)品發(fā)布刷新眼球，超大機(jī)組下線創(chuàng)新記錄，多個(gè)省市地區(qū)投資百億元投建海上風(fēng)電項(xiàng)目，無(wú)疑證明了低碳環(huán)保背景之下，具有發(fā)電量高、資源豐富、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)的可再生能源——海上風(fēng)電，成為了大家關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域。

隨著我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)量逐步提升，這個(gè)產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了跨越式發(fā)展，也迅速帶動(dòng)了防腐蝕涂料的需求。由于海洋環(huán)境具有極強(qiáng)的腐蝕性，高溫高濕高鹽度的惡劣環(huán)境也就需要更加優(yōu)質(zhì)的配套資源，來(lái)抵抗嚴(yán)苛的室外環(huán)境。據(jù)了解，石墨烯涂料能夠提供耐久防腐，甚至達(dá)到30-50年。正因如此，石墨烯涂料目前是國(guó)內(nèi)的研究與應(yīng)用熱點(diǎn)，該產(chǎn)品被列入了中國(guó)制造2025，已在國(guó)內(nèi)多項(xiàng)工程中成功應(yīng)用。

新型石墨烯鋅基氟碳超耐久防護(hù)涂層技術(shù)是由石墨烯改性富鋅（環(huán)氧或無(wú)機(jī)）底漆、石墨烯環(huán)氧云鐵中間漆、石墨烯改性氟碳面漆構(gòu)成，用于鋼結(jié)構(gòu)防腐可達(dá)到30年以上，甚至50年的耐久性使用壽命，被譽(yù)為“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平”，并獲得北京市科委京津冀協(xié)同創(chuàng)新推動(dòng)專項(xiàng)支持，該技術(shù)已列入新版JT/T 722《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》中，并成功應(yīng)用于福廈高鐵泉州灣、安海灣大橋、蒙華鐵路、雅萬(wàn)鐵路、廣湛線等項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝，為我國(guó)鐵路、公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝的優(yōu)化升級(jí)貢獻(xiàn)一份力量。

從應(yīng)用范圍來(lái)看，石墨烯防腐涂料以其卓越的防護(hù)性能，主要應(yīng)用在船舶、集裝箱、石油化工、建筑鋼結(jié)構(gòu)、鐵路、橋梁、電力和水利工程等諸多關(guān)乎國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)命脈的重要領(lǐng)域，防腐涂料對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著非常重要的保駕護(hù)航作用。

從全球范圍來(lái)看，工業(yè)防護(hù)和船舶涂料領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)目前已經(jīng)被部分國(guó)家所突破，為大規(guī)模投產(chǎn)和應(yīng)用奠定了初步的技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)防護(hù)是防腐涂料的最大消費(fèi)領(lǐng)域，占總消費(fèi)量的46%；船舶涂裝次之，占35%；集裝箱涂裝和海洋設(shè)施防護(hù)各占9%，其他領(lǐng)域應(yīng)用較小，不足1%。

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