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宋文华现代达驰电气股份有限公司
半个多世纪以来，上许多城市都以极高的速度向现代化成长，随着城市的成长，供电负荷逐年增加。为了确保平安，人们迫切需要一种既可深进负荷中心又无燃烧危险的变压器，而油浸式变压器在这方面却有它不成避免的缺陷。干式变压器由于具有结构简单、维护利便、防火、阻燃、防尘等特点，正好能够知足人们迫切需要。是以，近年来在国内获得了迅猛成长。
1干式变压器的种类和特点
1.1浸渍尽缘干式变压器
该种变压器生产历史长，制造工艺也比力简单，导线采用玻璃丝包，垫块用响应的尽缘品级材料热压成型，随浸渍漆分歧，变压器尽缘分B、F、H、C级，主纵尽缘的空道全数以空气为尽缘介。这类变压器绕组制造工装装备简单、成本低，但相对其它形式干式变压器，它承受短路能力较差。另外，绕组的防潮和防尘性能差，变压器停用再投进使用时，可能由于四周的情况身分发生的吸潮甚至凝露，使其尽缘水平年夜年夜下降，使用前必需进行清算和干燥处置。该种变压器技术经济性能好，产物价格与树脂尽缘的年夜体相当。
1.2环氧树脂尽缘干式变压器
环氧树脂是一种早就普遍运用的化工原料，它不单单是一种难燃、阻燃的材料，且具有越的电气性能，以后逐渐为电工制造所采用。这类变压器凭据绕组包封方式可分为树脂浇注和绕包尽缘两年夜类。
树脂浇注式的工艺特点就是必需靠模具并采用用浇注装备，在真空状态下使线圈浇注成型，它又有下列两种类型。
无填料树脂浇注。这类纯树脂浇注的干式变压器内外尽缘厚度通常是1.5～2mm，属于薄尽缘。今朝我国使用的产物以这类结构多，其结构特点为变压器高、低压绕组内外层用玻璃纤维增强，在真空状态下采用环氧树脂用模具进行浇注，线圈导体外部形成富有弹性的既韧又薄的树脂包封层，它可随线圈一起膨胀和收缩，因而不再担忧会发生开裂。另外，由于包封尽缘层的厚度很薄，既到达了包封的效果，又削减了包封尽缘层的温差，因而对改善浇注线圈的热传导长短常有益的。薄尽缘结构还可以在线圈内设置轴向气道，这样就能够增加线圈的散热面，从而散热能力好，给制造年夜容干式变压器提供了有益的条件。
有填料树脂浇注。有填料树脂浇注绕组，由于在树脂中加进石英粉作为填料，可以使树脂机械强度增加，膨胀系数削减，导热性能提高，从而下降材料成本，且绕组外观较好。有填料树脂浇注又分厚层有填料树脂浇注和薄层有填料树脂浇注两种形式。
厚层有填料树脂浇注。早期的环氧浇注式干变都是采用厚尽缘的浇注式线圈，其低压绕组为铝箔绕制的F级圆筒式绕组，绕组端部用树脂浇注。高压浇组采用分段圆筒式结构在真空状态下采用以石英粉为填料的环氧树脂用模具进行浇注。尽缘耐热品级为B级，树脂层的厚度通常是6～8mm。当变压器运行后由于发烧极易致使环氧浇注层的开裂，并形成小的空气隙，以致引发局部放电，这将严重威胁变压器的运行靠得住性，加上由于局部放电所引发的电侵蚀还将年夜年夜缩短变压器的使用寿命。随着技术的前进，厚尽缘就慢慢为薄尽缘所取代。
薄层有填料树脂浇注。这类变压器低压绕组采用铜线或铜箔绕制成圆筒式，高压绕组采用铜导线绕制成份段圆筒式。凹凸压绕组采用铜导线绕制成份段圆筒式。凹凸压绕组划分装进模具，在真空状态下采用以超细石英粉为填料的环氧树脂进行浇注，可是这必需在严酷的工艺与进步前辈的工装下进行，否则就会泛起搅拌不平均或在浇注进程中发生石英粉沉积现象。低压绕组内层树脂厚2.5mm，外层2.5～5mm。高压绕组内层树脂厚2.5mm，外层3.5～5mm。尽缘品级为F级。
绕包尽缘。绕包尽缘干式变压器又称环绕纠缠式树脂全包封干式变压器。绕组采用浸有树脂的长玻璃纤维丝用直绕和斜绕的方式把绕组包封起来。绕组在烘箱中边旋转边加温烘干。由于不需要模具，是以生产的灵活性较好。这类结构的绕组防开裂，抗短路能力于浇注变压器。可是由于无模成型使绕组外观比不上浇注式。另外绕组制造时对情况的要求较浇注式高，一般需要在空调间情况下绕制，其绕线操作比力复杂，效率比浇式低。表1列出了几种树脂干式变压器的特点。
2环氧树脂浇注工艺特点
环氧树脂浇注工艺属于模注成型技术，是干式变压器中浇注绕组较为成熟的一种工艺。其主要特点是：
绕组被固定在金属模内，注进的环氧树脂夹杂料渗透至绕组各层间，将其固化成型，使之与导线、尽缘材料巩固地连系成一体，固化成型后的绕组具有极高的机械强度。
由于绕组和树脂夹杂料均在高真空状态下脱气，所以固化成型后，绕组的局部放电很低。
在凝胶进程中，连结一定的压力，使抵偿罐内的树脂流进模腔内，以抵偿因树脂固化收缩引发的缺料，避免出浇注缺陷。在固化进程中，采用阶梯固化工艺，使绕组的内应力降到低，避免绕组开裂。
3环氧树脂浇注材料的选择和配方设计
环氧树脂夹杂料的选择应从对产物的性能要求和浇注工艺性两方面加以斟酌。对于干式变压器来说，由于绕组体积年夜，对电气性能、机械强度要求高，所以，所选用的浇注材料必需知足变压器的各方面性能要求，且尽缘品级一般要求到达F级以上。就工艺性而言，主要是要求在一定的工艺条件下，夹杂料具有较高的流动性、易浸性和夹杂料的适用性，即在一定的条件下可以控制夹杂料的浇注时间。
3.1环氧树脂
浇注工艺中，可以使用的环氧树脂品种较多，但由于干式变压器受技术条件和工艺条件的限制，是以对环氧树脂的材料性能要求很是严酷。如要求有机氯和无机氯含必需低，由于在环氧树脂中若有机氯含较高，则会致使环氧固化物的电气性能在高温时下降；而在环氧树脂中若存在无机氯，则会使环氧树脂固化物的电气性能在常温下变差或使固化物开裂。同时由于环氧树脂中存在氯离子等杂，促使环氧树脂夹杂料在浇注进程中凝胶时间缩短，使浇注工艺没法顺遂进行，致使夹杂料过早凝胶而报废。
今朝，用于浇注变压器绕组的环氧树脂基本上都是中粘度液态双酚A环氧树脂。该树脂不管是进口的，仍是国产的，其性能基底细同，均为高纯度环氧树脂。
3.2固化剂
在环氧树脂夹杂料中，由于环氧树脂必需与固化剂交联固化形成不溶，不溶的体型网状结构才能显示出环氧树脂良的电气性能和机械性能。所以在环氧树脂浇注进程中，固化剂是必不成少的重要部门。
固化剂的种类及品位直接关系到浇注固化系统的主要性能，由于固化剂中的杂，挥发分及主要成份含凹凸纷歧，不仅会使浇注进程发生异常情况，同时也会下降固化的电气性能和机械性能，所以固化剂的选择必需慎重，一个品种肯定以后，不宜轻易改变。
为了知足变压器的性能要求，变压器浇注绕组所选用的固化剂基本上都是在高温下固化的，这是由于早期所采用的固化剂多为固态酸酐，如聚壬二酸酐，邻苯二四酸酐等。它们均有秀的电气性能和机械性能，且价格也较低。但由于浇注工艺性差，如升华问题、夹杂料温度控制问题、过滤器的梗塞问题都难以解决，是以已被全液态高温固化剂所取代。今朝，变压器绕组浇注用的固化剂基本上都是异构化甲基四氢（或六氢）苯酐。
3.3增塑剂
在环氧树脂夹杂料的配方中或多或少都要加进一定的增塑剂，以改善环氧树脂固化体的脆性，避免固化体泛起开裂，知足产物的性能要求。可是添加的份不宜过。由于在夹杂料中，随着增塑剂的增多，环氧树脂固化体的热变形温度逐渐下降，电气性能也随之下降。所以在环氧树脂夹杂料中，增塑剂的份应加以控制。
适用于干式变压器绕组浇注用的增塑剂必需是在高温条件下性能稳定的材料，而且自己的粘度要小，有益于浸润、扩散和吸附。今朝变压器绕组浇注用的增塑剂主要用两年夜类：一类为侧链型环氧树脂；另外一类为多元醇化合物。
3.4促进剂
促进剂的主要作用是加速交联固化反应，调理凝胶时间使之知足浇注工艺的要求。同时，它还具有下降夹杂料固化温度的作用，从而起到下降固化物的收缩，避免浇注固化体发生龟裂。
在高温固化的夹杂料配方中，促进剂的用一般不应跨越0.5，非凡是像浇注变压器绕组这样年夜型浇注件，更需严酷控制。由于这类浇注件所使用的夹杂料一次投料较多，一旦促进剂过，将使夹杂料很快凝胶固化而报废。另外，即使浇注能顺遂进行，也将使环氧树脂固化体在固化进程中，过早地凝胶致使反应时年夜份子不能继续延长而断裂，造成固化体的开裂。
3.5色浆
在环氧树脂夹杂料加进少许色浆，其目的是使浇注体获得所需要的颜色。色浆必需在环氧树脂中具有秀的涣散性，良的耐热性，对于F级干式变压器来说，应在155℃下不分化，不褪色；具有秀的电气性能，即加进色浆后不影响环氧树脂固化体的电气性能和其他综合性能。
4绕组结构对现有浇注模具的顺应性
从浇注干式变压器的设计、工艺和生产现状来看，变压器的高压绕组一般采用分段圆筒式结构，低压绕组一般采用箔式或多根导线并绕层式结构。在现实生产中，采用多根导线并绕层式结构的低压绕组在浇注进程常泛起浇不透的现象。而分段圆筒式的高压绕组却很少泛起这类现象，据分析发现绕组浇注不良的症结，在于绕组现有的浇注模具的顺应性欠好。
在未改良前，绕组在绕制前先在模具上环绕纠缠一定尺寸的玻璃丝布，然后再进行导线环绕纠缠。在此环绕纠缠进程中，导线将对绕组内层尽缘玻璃丝布发生很年夜的压力，使玻璃丝布比力慎密，其浸渍性能较差，导线环绕纠缠进程中，由于没有导线的压力，外层尽缘的浸渍性能相对就比力好。
经由过程现实生产观察，发现改良后内、外层尽缘浇注速度基本一致。这样不仅避免了浇注缺陷的发生，还使绕组概况的亮光整洁水平有了很年夜的提高，其效果很是好。树脂浇注干式变压器绕组浇注的提高，会使变压器的局部放电水安然平静尽缘性能获得改善，延长变压器的使用寿命。
5绕组浇注进程中应注重几个问题
5.1浇注料的配制
凭据工艺配方配制浇注料，在配制时应切确控制各组分加进的，尤其是促进剂，虽然加进所占比例很少，但对固化反应影响极年夜。促时剂的加进与绕组结构、体积有关。一般说来，体积小的绕组，促进剂的加进可以多一些，反在少一些。加进的比例应经由过程实验加以肯定。
5.2浇注温度的控制
凭据浇注材料的性能肯定真空浇注温度，该温度既要保证浇注材料有较低的粘度，使其流动性好，便于真空脱气和在较短时间内渗透浇注件，又能必需保证浇注材料的使用周期。如某环氧树脂夹杂料加进促进剂后在80℃时既可固化，在选用这类组分的环氧树脂夹杂料时，其浇注温度就不能跨越80℃。在现实使用中，一般将浇注温度控制在60～70℃之间较合适。
5.3真空度的控制
浇注进程中,真空度对消除夹杂料中的气体和浇注品的有直接影响。若真空度低，则应延长脱气时间，但其实不是真空度越高越好,由于它受浇注材料的饱和蒸气压影响，就会致使材料的挥发，引发夹杂料配比的变化，浇注品的就没法保证，甚至报废，所以只有真空度比夹杂料中高组分的饱和蒸汽压低,才能保证夹杂料的配比是稳定的。
5.4固化时间和固化温度的控制
绕组浇注终了，必需进行固化处置。对于固化的工艺参数和进程，各厂都有自己的特点。但凭据环氧树脂固化反应特点和对绕组电气性能的要求，一般都接纳两步法固化工艺，即较低温度下的前固化和较高温度下的后固化。采用METHA作固化剂的前固化时间通常是3～5h，温度控制在90～110℃之间。这时候候的固化进程是夹杂料的液体状态向固体状态转化进程。前固化后的环氧树脂呈弹性体,便于脱模，脱模后，浇注绕组必需进行后固化处置，其目的是使环氧树脂进一步发生交联固化，使环氧树脂终形成不溶的固体。为了获得好的电气性能,这个阶段的固化应采用阶梯固化，阶梯的级数和温度梯度可凭据工件的年夜小来肯定，升温速度一般控制在每小时25℃以下，这样可以免因升温速渡过快，固化反应剧烈而造成应力集中。
6竣事语
就干式变压器的成长趋向来说，干式变压器与油浸式变压器相比，尽缘运行条件有所改善，但油浸式变压器的显著性能和低成本是干式变压器难以取代的。在户外及对防火要求一般的场所，今朝及从此较长一段时间内，将仍以油浸变压器为主。
就环氧树脂胶浇注工艺来说，国内已在这方面作了年夜研究工作，并堆集了丰硕的制造经验，该技术已获得普遍运用。随着干式变压器结构的改良和对性能要求的提高，环氧树脂及其辅料的技术指标要求也随之提高，对浇注工艺也提出了更高要求。为了知足干式变压器的电气和机械性能的要求，除合理设计环氧树脂夹杂料的配方外，还必需有可行的浇注工艺及合理的工艺参数，这样就能保证浇注品的良性能，而这一领域的许多工作还有待进一步的索求和研究，以不竭提高浇注工艺水安然平静产物。
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