近日，中國電科院通過調(diào)控配制方案成功研發(fā)出一種新型腐蝕防護涂料技術(shù)，該技術(shù)具有導熱性好、耐老化、環(huán)保且經(jīng)濟實用的特點，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)中實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換、輸送與分配的重要設備，服役范圍廣泛，環(huán)境復雜多樣。在高鹽霧、重污染、強日照、大風沙等重腐蝕環(huán)境下，變壓器往往面臨環(huán)境適應性和腐蝕可靠性的嚴峻考驗。此外，在運行中，繞組、鐵心等損耗產(chǎn)生的熱源是變壓器溫升的主要熱源。若不及時散熱，容易引起變壓器局部溫度過高，嚴重影響其安全運行和使用壽命。而傳統(tǒng)防腐涂層體系熱導率低，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

與一般電力設備不同的是，變壓器運行時的損耗可達數(shù)十甚至幾百千伏安，最終這些損耗會以熱能的形式釋放出來，造成變壓器各部位的溫度不同程度升高，從而導致繞組金屬材料電阻增大，進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，嚴重影響變壓器安全運行，不符合變壓器經(jīng)濟運行的要求。研究表明，變壓器運行溫度每降低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程，容易引發(fā)變壓器溫升故障。

當前，我國電網(wǎng)正向著遠距離、大容量、超高壓趨勢發(fā)展，其中變電站是電網(wǎng)的重要組成部分，為了提高電力設備的環(huán)境適應性和可靠性，通常對其進行表面防護處理，如變壓器等設備多采用溶劑型有機涂層，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行防護處理。

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

在倡導“碳達峰、碳中和”的綠色環(huán)保背景下，除了實現(xiàn)變壓器重防腐、高導熱性能外，其表面防護技術(shù)實現(xiàn)綠色環(huán)保化勢在必行，中國電力科學研究院有限公司研發(fā)了一種變壓器用新型高導熱綠色環(huán)保腐蝕防護技術(shù)，為變壓器的安全可靠運行保駕護航。

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、電容器當中，甚至污染治理等領域也需要這種材料，石墨烯電池更是成為不少企業(yè)的重點研發(fā)項目。相關人員表示，由于石墨烯體積較輕，強硬度高，因此具備良好的導電性能，運用在電子元器件當中有很好的發(fā)展前景，運用到芯片上能提高芯片的性能。

而在電力領域，中國電力科學研究院有限公司研發(fā)了一種變壓器用新型高導熱綠色環(huán)保腐蝕防護技術(shù)，為變壓器的安全可靠運行保駕護航。

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

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

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

通過改進防腐涂層的配制方案，使其獲得較高的導熱性能，實現(xiàn)變壓器防腐涂層導熱性能的提升，是一種從變壓器設備本體解決散熱問題的新方法。工程中加強對綠色環(huán)保高導熱性防腐涂層材料的推廣應用，代替甩負荷或噴淋水霧等其它降溫措施，可保障供電可靠性，降低安全風險；同時變壓器用新型高導熱綠色環(huán)保腐蝕防護技術(shù)的研發(fā)對現(xiàn)階段變壓器負荷高、溫度高、損耗高、安全風險高、老化速率快等因溫升引起的問題，提供了一種新的解決思路。

石墨烯涂料，在其他領域的應用

近期，國內(nèi)海上風電產(chǎn)業(yè)重大消息不斷。重磅產(chǎn)品發(fā)布刷新眼球，超大機組下線創(chuàng)新記錄，多個省市地區(qū)投資百億元投建海上風電項目，無疑證明了低碳環(huán)保背景之下，具有發(fā)電量高、資源豐富、壽命長等優(yōu)勢的可再生能源——海上風電，成為了大家關注的重點領域。

隨著我國海上風電裝機量逐步提升，這個產(chǎn)業(yè)迎來了跨越式發(fā)展，也迅速帶動了防腐蝕涂料的需求。由于海洋環(huán)境具有極強的腐蝕性，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，來抵抗嚴苛的室外環(huán)境。據(jù)了解，石墨烯涂料能夠提供耐久防腐，甚至達到30-50年。正因如此，石墨烯涂料目前是國內(nèi)的研究與應用熱點，該產(chǎn)品被列入了中國制造2025，已在國內(nèi)多項工程中成功應用。

新型石墨烯鋅基氟碳超耐久防護涂層技術(shù)是由石墨烯改性富鋅（環(huán)氧或無機）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)防腐可達到30年以上，甚至50年的耐久性使用壽命，被譽為“國內(nèi)領先、國際先進水平”，并獲得北京市科委京津冀協(xié)同創(chuàng)新推動專項支持，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，并成功應用于福廈高鐵泉州灣、安海灣大橋、蒙華鐵路、雅萬鐵路、廣湛線等項目的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝，為我國鐵路、公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝的優(yōu)化升級貢獻一份力量。

從應用范圍來看，石墨烯防腐涂料以其卓越的防護性能，主要應用在船舶、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乎國家發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)濟命脈的重要領域，防腐涂料對經(jīng)濟發(fā)展起著非常重要的保駕護航作用。

從全球范圍來看，工業(yè)防護和船舶涂料領域的相關技術(shù)目前已經(jīng)被部分國家所突破，為大規(guī)模投產(chǎn)和應用奠定了初步的技術(shù)基礎。數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)防護是防腐涂料的最大消費領域，占總消費量的46%；船舶涂裝次之，占35%；集裝箱涂裝和海洋設施防護各占9%，其他領域應用較小，不足1%。

來源：山東省科協(xié)，城市故事123，觀研天下，中國涂料采購網(wǎng)

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