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        環(huán)氧樹脂澆注電流互感器制造工藝的研究

        2012-12-31 00:00:00宋曉光史鴻威左智華周華
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2012年10期

        摘 要:本文主要針對真空澆注工藝,以10kV澆注電流互感器用環(huán)氧樹脂體系為研究對象,闡述了器身的包繞、澆注材料、澆注工藝對其產(chǎn)品的性能影響,并從提高生產(chǎn)效率的角度,研究10kV澆注電流互感器在制造過程中,不同的器身預(yù)熱處理對產(chǎn)品局放性能影響。

        關(guān)鍵詞:環(huán)氧樹脂 真空澆注工藝 局部放電 電流互感器

        中圖分類號:TH87文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0056-01

        1 前言

        環(huán)氧樹脂自問世以來,以其粘結(jié)強度高、收縮率低、化學(xué)穩(wěn)定性好、電絕緣性能優(yōu)良、機械強度高、加工性能好等優(yōu)點,在國防軍工、高壓電器、機械、輕工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,是重要的精細(xì)高分子材料之一。

        在電氣絕緣行業(yè),環(huán)氧樹脂是固體絕緣的主要原料,主要用于澆注和APG注射兩大工藝生產(chǎn)的互感器、固封極柱及絕緣制品等產(chǎn)品。環(huán)氧樹脂體系主要是填料、樹脂、固化劑、增韌劑和促進(jìn)劑,目前大多樹脂廠家已將促進(jìn)劑及增韌劑加到樹脂中,生產(chǎn)加工時較為方便。澆注式電流互感器具有體積小、重量輕、精度高的優(yōu)點,混合膠在一定溫度條件下,具有良好的流動性,可以填充細(xì)小的間隙,可以澆注成各種需要的形狀,把金屬及絕緣材料牢固地粘接在一起。

        2 實驗部分

        2.1 實驗原料

        實驗用環(huán)氧樹脂體系為雙酚A環(huán)氧樹脂,固化劑為甲基四氫苯酐,填料為活性硅微粉,鐵芯、銅排、漆包線以及斜紋白布帶、聚酯薄膜、絕緣皺紋紙等包繞材料。

        2.2 實驗設(shè)備

        真空澆注設(shè)備,變壓器,局放儀。

        2.3 測試

        按照GB/T 1208-2006、 GB/T 7354-2003以及GB/T 311.1-1997對產(chǎn)品進(jìn)行局部放電試驗以及耐壓試驗。

        3 制造工藝過程對性能的影響

        3.1 電器器身的包繞

        為了使環(huán)氧樹脂澆注體中不產(chǎn)生危險的應(yīng)力,應(yīng)該合理的選擇緩沖層的材料以及緩沖厚度,需要根據(jù)所用環(huán)氧樹脂體系的固化收縮率、鐵芯所承受的壓力、絕緣要求等因素,對鐵芯和一次銅排進(jìn)行合理的包繞處理,使尖角及氣隙均包在屏蔽層之內(nèi),能有效地排除尖端放電和氣隙放電,在包扎的過程中應(yīng)注意清潔防污。二次繞組包繞后需要進(jìn)行誤差、伏安特性以及極性實驗,試驗符合要求方可使用。

        3.2 澆注材料的影響

        對于澆注電流互感器來說,對樹脂體系的要求較高,混合料必須滿足其流動性好,便于樹脂滲透到層間;反應(yīng)速度不易過快,防止大量的氣泡產(chǎn)生;內(nèi)部應(yīng)力較小,以提高產(chǎn)品的機械性能。為增加環(huán)氧樹脂與硅微粉的界面結(jié)合,易選用活性硅微粉。

        3.3 器身的干燥

        器身的預(yù)熱處理主要目的是為了除去器身的水分,防止?jié)沧⑦^程中產(chǎn)生大量的氣泡,使產(chǎn)品的局放過大,同時考慮到產(chǎn)品制造過程中的節(jié)能降低成本,對器身的預(yù)熱條件進(jìn)行研究,主要選用溫度為95℃、105℃和115℃,時間為10h、12h和14h,共9組實驗條件,其中根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗95℃/10h的處理很難除去二次繞組的水分,所以不必進(jìn)行實驗,從節(jié)能提高效率的角度,對于115℃/14h的處理,也不需要進(jìn)行。

        3.4 澆注工藝

        對于單混料罐制造,其澆注工藝主要包括樹脂及填料初混—固化劑終混—真空澆注—固化—脫模后固化5個過程,涉及到混料溫度、混料時間、混料罐的真空度、澆注罐的溫度、澆注罐的真空度、澆注罐的預(yù)抽真空時間、澆注時間以及保真空時間等工藝參數(shù)。

        澆注過程中,抽真空的目的都是為了更好地除去原料反應(yīng)過程中產(chǎn)生的小分子氣體,避免產(chǎn)品中產(chǎn)生氣泡,加大產(chǎn)品的局部放電量,所以真空脫氣時間尤為重要,不可為了追求速度則縮短真空脫氣時間,這樣會使混合料的脫氣不充分,使?jié)沧Ⅲw內(nèi)不形成氣泡;同樣為了降低產(chǎn)品的局放,在澆注完成后需要維持一定的真空時間,以便產(chǎn)品內(nèi)氣體排出。

        固化工藝應(yīng)當(dāng)采取由低至高的固化溫度和緩慢降溫的冷卻方式,這是為了釋放澆注體內(nèi)部應(yīng)力,避免微裂紋的出現(xiàn);并且同一材料合理的后固化工藝還會提高產(chǎn)品的玻璃化溫度。

        4 結(jié)果分析

        根據(jù)所選取的實驗條件對器身進(jìn)行預(yù)熱處理,制造電流互感器,最終進(jìn)行耐壓局放的測試,其測試結(jié)果見表1:

        從表中可以看出,隨著溫度的提高,局放值在逐漸降低,以115℃/12h最低;95℃的處理條件,不論是12h還是14h,局放的平均值都相同,且都較大,這可能是在95℃條件下,器身的水分不能夠徹底的除去;105℃和115℃時,局放值隨著器身預(yù)熱時間的增加,局放值也降低,這說明較長時間的預(yù)處理有利于器身的干燥;105℃/14h和115℃/10h兩種處理條件的局放值相差不大,從提高生產(chǎn)效率來看,生產(chǎn)時應(yīng)當(dāng)選取115℃/10h。

        對于器身干燥的處理,理論上是溫度越高,處理時間越短,效率越高,但是由于鐵芯等電器元件的包繞材料能夠耐受最高溫度有限,所以其處理溫度通常不超過115℃。同時為了更好地控制產(chǎn)品局放,在器身裝模時盡量縮短暴露在空氣中的時間,這是因為長時間其溫度下降,重新吸入了較多的水分。

        5 結(jié)論

        環(huán)氧樹脂澆注電流互感器作為電氣設(shè)備中至關(guān)重要的一部分,其質(zhì)量尤為重要,生產(chǎn)時在嚴(yán)格控制各個制造工藝環(huán)節(jié)保證質(zhì)量的同時,還需要不斷地探索研究能夠有效提高生產(chǎn)效率的工藝過程,在保證質(zhì)量的同時降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,在激烈的市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢。

        參考文獻(xiàn)

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        [7]GB/T 311.1-1997高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合[S].

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