CN104290226B - 一种低局放35kV及以下电压互感器成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低局放35kV及以下电压互感器成型方法，属于电气制造及电力设备技术领域。本发明在浇注之前在浇注设备中充入一定量的SF6气体，可以降低空气气隙的存在，改善产品的局放性能；浇注时采用变速浇注工艺，每浇注1～3min后停顿20～50s，可以更加有效的去除材料及器身中的残留空气，有利于改善产品的电性能；固化时采用阶梯式升温，使温度缓慢升高，能控制反应速度较为平缓；降温时采用阶梯式降温，能有效防止突然降温导致产品内部或外部开裂，改善产品的固化效果。试验证明，采用本发明方法制造的电压互感器的合格率高，局放性能好，在1.2Um（48.6kV）下局放量≤10pC。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种低局放35kV及以下电压互感器成型方法，属于电气制造及电力设备技术领域。
背景技术
35kV浇注式电压互感器广泛应用在开关柜等电力设备中，是一种重要的测量保护产品。目前，国内主要采用真空浇注成型工艺生产35kV浇注式电压互感器，但几乎所有厂家都存在局放超出国家标准规定及产品局放合格率不高等问题。局部放电是导致绝缘破坏的重要原因，局放过大严重影响35kV浇注式电压互感器的运行寿命及质量，容易造成绝缘击穿等事故，因此降低35kV浇注式电压互感器的局放同时提高其局放合格率是所有互感器生产企业面临的共同难题。经过多年的努力，各生产厂家对35kV浇注式电压互感器产品做了诸多研究与改进，试图降低其局放值并提高产品局放合格率，这些尝试取得了一定的效果。
中国专利（申请号：200520139835.1）公开了一种电压互感器，将一次绕组设置成宝塔型且在最上层设置高压静电屏，在高压静电屏的端部设置有均压环，以改善端部电场，有效降低局放，提高产品合格率。中国专利（申请号：200610040987.5）公开了一种35kV低局放半绝缘电压互感器，结构包括铁芯、骨架及嵌件，骨架上装二次绕组及一次绕组，在一次绕组出线端部设置高压屏蔽环，以改进35kV电压互感器的局放水平。
目前，国内生产35kV及以下浇注式电压互感器基本采用真空浇注工艺，该工艺是将互感器器身放入真空浇注模具中，将模具放入真空浇注罐中进行常压浇注，浇注过程中对浇注罐进行抽真空以更好的去除环氧树脂中混入的气泡，浇注完成后将模具放入烘箱中进行一次固化，固化初期需进行常压补料，一次固化结束后脱模，然后将产品放入烘箱中进行二次固化。该工艺影响局放的关键点在于浇注过程中的环氧树脂能否顺利的进入一次绕组中以及能否有效的排出器身及环氧树脂中的空气。
由此可见，国内对于35kV及以下浇注式电压互感器产品报道虽较多，但几乎全部集中在产品结构方面，而在产品结构方向上又基本集中在把一次绕组改为宝塔形，同时在一次绕组端部设置高压屏蔽环来降低产品的局放。但对于35kV浇注式电压互感器来说，产品结构改进固然重要，但产品制造工艺也同样重要。而目前没有关于低局放35kV及以下浇注式电压互感器真空浇注工艺的相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种低局放35kV及以下电压互感器成型方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种低局放电压互感器成型方法，包括以下步骤：
（1）真空浇注过程：
对已装入真空浇注模具的真空浇注设备进行抽真空处理，至真空度降至0.5～2mbar，充入0.5～5mbar压力的SF6气体，再将浇注料注入模具中，采用变速浇注工艺，每浇注1～3min停顿20～50s，直至浇满模具，整个浇注时间控制在8～20min，浇注完成将电压互感器从真空浇注设备中取出；
（2）后固化过程：
将浇注完成的电压互感器进行后固化处理，依次在70～90℃保持1～3h，90～110℃保持2～4h，110～130℃保持8～15h，然后迅速脱模，置于110～130℃下固化12～24h，之后以温度每隔1h降低10℃的速度降至室温即可。
所述步骤（1）中的浇注料主要由以下重量份数的原料组成：液态环氧树脂90～100份、甲基四氢苯酐70～80份、活性硅微粉260～310份。
所述的浇注料还包括以下重量份数的原料：色浆0.5～1份。
所述的液态环氧树脂为双酚A型液态环氧树脂，在25℃下的粘度为3500～7000mPas。
所述的酸酐类固化剂为甲基四氢苯酐，在25℃下的粘度为900～2500mPas。
所述的活性硅微粉的粒径中位径D50为3～5微米。
所述的色浆为市售商品，可根据颜色需要确定。
所述的浇注料的配料方法为：配料前，将活性硅微粉在100～120℃下预热10～15h，冷却至40～80℃备用；取液态环氧树脂、40～60%的活性硅微粉和色浆，在50～80℃下搅拌抽真空2～6h得环氧树脂混合料备用；取甲基四氢苯酐和剩余的活性硅微粉，在50～80℃下搅拌抽真空2～6h得固化剂混合料备用。
所述的环氧树脂混合料和固化剂混合料通过静态混料器注入模具中，静态混料器温度控制在40～70℃。
优选的，在步骤（1）真空浇注之前，还包括器身安装及浇注准备步骤：将电压互感器器身在105～130℃下预烘24～48h，真空浇注模具在80～110℃下预热6～12h，均匀擦拭脱模剂后将器身装入模具中；将已装入器身的模具置于真空浇注设备中，控制设备温度为80～110℃；将真空浇注设备的浇口与模具的浇口对准，闭合真空浇注设备。
本发明的有益效果：
本发明在浇注之前在浇注设备中充入一定量的SF6气体，可以降低空气气隙的存在，改善产品的局放性能；浇注时采用变速浇注工艺，每浇注1～3min后停顿20～50s，可以更加有效的去除材料及器身中的残留空气，有利于改善产品的电性能；固化时采用阶梯式升温，使温度缓慢升高，能控制反应速度较为平缓；降温时同样采用阶梯式降温，意在防止突然降温导致产品内部或外部开裂，改善产品的固化效果。
本发明采用液态环氧树脂体系更有利于树脂与器身的结合，可有效减少环氧树脂与器身之间的缝隙，有利于局放的降低同时也可提高制品的抗开裂性能。采用的活性硅微粉与普通硅微粉相比，与环氧树脂体系具有更好的相容性，能增加材料的韧性及抗开裂性能，热变形温度低于90℃。另外，本发明采用静态混料器进行材料的混合所得的环氧树脂混合料脱气效果好，同时在浇注之前在浇注灌中充入了一定量的SF6气体，两者结合可以明显降低空气气隙的存在，显著改善产品的局放性能。
试验证明，采用本发明方法制造的35kV及以下浇注式电压互感器的合格率高，局放性能好，在1.2Um（48.6kV）下局放量≤10pC。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例中低局放35kV电压互感器成型方法，包括以下步骤：
（1）浇注料的准备：
浇注料由以下重量份数的原料组成：双酚A型液态环氧树脂100份，25℃下粘度为4000mPas；酸酐类固化剂甲基四氢苯酐80份，25℃下粘度为900mPas；活性硅微粉260份，其粒径中位径D50为4微米；色浆0.5份，颜色为红色；
配料方法为：配料前，将活性硅微粉在110℃烘箱中预热12h，之后随炉冷却至60℃待用；配料时，在环氧树脂混料罐中分别加入双酚A型液态环氧树脂、60%的活性硅微粉和色浆，控制温度在80℃，搅拌抽真空6h得环氧树脂混合料；在固化剂混料罐中分别加入酸酐类固化剂甲基四氢苯酐和剩余的活性硅微粉，控制温度在80℃，搅拌抽真空6h得固化剂混合料；
（2）器身安装及浇注准备：
将电压互感器器身在130℃烘箱中预烘48h，真空浇注模具在温度110℃下预热12h后取出，均匀擦拭脱模剂后将器身装入模具中；将已装好器身的模具放置于真空浇注罐中，真空浇注罐温度控制在100℃；将真空浇注罐的浇口与模具的浇口对准，闭合真空浇注罐；
（3）真空浇注过程：
对真空浇注罐及模具进行抽真空处理，直至其真空度降至0.5mbar，之后充入3mbar压力的SF6气体，启动浇注程序，环氧树脂混合料及固化剂混合料通过静态混料器（控制温度为60℃）混合后注入模具中，浇注时采用变速浇注工艺，每浇注3min停顿50s，如此往复直至浇满模具，整个浇注时间控制在8min，浇注完成后将电压互感器从真空浇注罐中取出；
（4）后固化过程：
将浇注完成的电压互感器放入程序控温的烘箱中进行后固化，后固化工艺如下：90℃保持3h，110℃保持4h，130℃保持15h后迅速取出模具进行脱模，制品从模具中取出后立即放入温度为130℃的烘箱中固化24h，之后以温度每隔1h降低10℃的速度降至室温后取出并打磨浇口，即可。
本实施例制备的35kV电压互感器按GB/T1207-2006规定的方法进行试验，在48.6kV电压下局放为8pC。
实施例2
本实施例中低局放24kV电压互感器成型方法，包括以下步骤：
（1）浇注料的准备：
浇注料由以下重量份数的原料组成：双酚A型液态环氧树脂90份，25℃下粘度为4500mPas；酸酐类固化剂甲基四氢苯酐70份，25℃下粘度为1500mPas；活性硅微粉290份，其粒径中位径D50为3微米；色浆0.5份，颜色为棕红色；
配料方法为：配料前，将活性硅微粉在110℃烘箱中预热12h，之后随炉冷却至65℃待用；配料时，在环氧树脂混料罐中分别加入双酚A型液态环氧树脂、50%的活性硅微粉和色浆，控制温度在65℃，搅拌抽真空4h得环氧树脂混合料；在固化剂混料罐中分别加入酸酐类固化剂甲基四氢苯酐和剩余的活性硅微粉，控制温度在65℃，搅拌抽真空4h得固化剂混合料；
（2）器身安装及浇注准备：
将电压互感器器身在120℃烘箱中预烘32h，真空浇注模具在温度100℃下预热8h后取出，均匀擦拭脱模剂后将器身装入模具中；将已装好器身的模具放置于真空浇注罐中，真空浇注罐温度控制在100℃；将真空浇注罐的浇口与模具的浇口对准，闭合真空浇注罐；
（3）真空浇注过程：
对真空浇注罐及模具进行抽真空处理，直至其真空度降至1mbar，之后充入3mbar压力的SF6气体，启动浇注程序，环氧树脂混合料及固化剂混合料通过静态混料器（控制温度为60℃）混合后注入模具中，浇注时采用变速浇注工艺，每浇注2min停顿30s，如此往复直至浇满模具，整个浇注时间控制在15min，浇注完成后将电压互感器从真空浇注罐中取出；
（4）后固化过程：
将浇注完成的电压互感器放入程序控温的烘箱中进行后固化，后固化工艺如下：80℃保持2h，100℃保持3h，120℃保持12h后迅速取出模具进行脱模，制品从模具中取出后立即放入温度为120℃的烘箱中固化18h，之后以温度每隔1h降低10℃的速度降至室温后取出并打磨浇口，即可。
本实施例制备的24kV电压互感器按GB/T1207-2006规定的方法进行试验，在28.8kV电压下局放为6pC。
实施例3
本实施例中低局放10kV电压互感器成型方法，包括以下步骤：
（1）浇注料的准备：
浇注料由以下重量份数的原料组成：双酚A型液态环氧树脂95份，25℃下粘度为7000mPas；酸酐类固化剂甲基四氢苯酐76份，25℃下粘度为2500mPas；活性硅微粉310份，其粒径中位径D50为5微米；色浆0.5份，颜色为红色；
配料方法为：配料前，将活性硅微粉在110℃烘箱中预热10h，之后随炉冷却至50℃待用；配料时，在环氧树脂混料罐中分别加入双酚A型液态环氧树脂、40%的活性硅微粉和色浆，控制温度在50℃，搅拌抽真空2h得环氧树脂混合料；在固化剂混料罐中分别加入酸酐类固化剂甲基四氢苯酐和剩余的活性硅微粉，控制温度在50℃，搅拌抽真空2h得固化剂混合料；
（2）器身安装及浇注准备：
将电压互感器器身在105℃烘箱中预烘24h，真空浇注模具在温度80℃下预热6h后取出，均匀擦拭脱模剂后将器身装入模具中；将已装好器身的模具放置于真空浇注罐中，真空浇注罐温度控制在80℃；将真空浇注罐的浇口与模具的浇口对准，闭合真空浇注罐；
（3）真空浇注过程：
对真空浇注罐及模具进行抽真空处理，直至其真空度降至2mbar，之后充入0.5mbar压力的SF6气体，启动浇注程序，环氧树脂混合料及固化剂混合料通过静态混料器（控制温度为60℃）混合后注入模具中，浇注时采用变速浇注工艺，每浇注1min停顿20s，如此往复直至浇满模具，整个浇注时间控制在20min，浇注完成后将电压互感器从真空浇注罐中取出；
（4）后固化过程：
将浇注完成的电压互感器放入程序控温的烘箱中进行后固化，后固化工艺如下：70℃保持1h，90℃保持2h，110℃保持8h后迅速取出模具进行脱模，制品从模具中取出后立即放入温度为110℃的烘箱中固化12h，之后以温度每隔1h降低10℃的速度降至室温后取出并打磨浇口，即可。
本实施例制备的10kV电压互感器按GB/T1207-2006规定的方法进行试验，在14.4kV电压下局放为3pC。
Claims (9)
1.一种低局放35kV及以下电压互感器成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）真空浇注过程：
对已装入真空浇注模具的真空浇注设备进行抽真空处理，至真空度降至0.5～2mbar，充入0.5～5mbar压力的SF6气体，再将浇注料注入模具中，每浇注1～3min停顿20～50s，直至浇满模具，整个浇注时间控制在8～20min，浇注完成将电压互感器从真空浇注设备中取出；
（2）后固化过程：
将浇注完成的电压互感器进行后固化处理，依次在70～90℃保持1～3h，90～110℃保持2～4h，110～130℃保持8～15h，脱模，置于110～130℃下固化12～24h，之后以温度每隔1h降低10℃的速度降至室温即可。
2.根据权利要求1所述的低局放35kV及以下电压互感器成型方法，其特征在于：所述步骤（1）中的浇注料主要由以下重量份数的原料组成：液态环氧树脂90～100份、酸酐类固化剂70～80份、活性硅微粉260～310份。
3.根据权利要求2所述的低局放35kV及以下电压互感器成型方法，其特征在于：所述的浇注料还包括以下重量份数的原料：色浆0.5～1份。
4.根据权利要求2或3所述的低局放35kV及以下电压互感器成型方法，其特征在于：所述的液态环氧树脂为双酚A型液态环氧树脂，在25℃下的粘度为3500～7000mPas。
5.根据权利要求2或3所述的低局放35kV及以下电压互感器成型方法，其特征在于：所述的酸酐类固化剂为甲基四氢苯酐，在25℃下的粘度为900～2500mPas。
6.根据权利要求2或3所述的低局放35kV及以下电压互感器成型方法，其特征在于：所述的活性硅微粉的粒径中位径D50为3～5微米。
7.根据权利要求3所述的低局放35kV及以下电压互感器成型方法，其特征在于：所述的浇注料的配料方法为：配料前，将活性硅微粉在100～120℃下预热10～15h，冷却至40～80℃备用；取液态环氧树脂、40～60%的活性硅微粉和色浆，在50～80℃下搅拌抽真空2～6h得环氧树脂混合料备用；取酸酐类固化剂和剩余的活性硅微粉，在50～80℃下搅拌抽真空2～6h得固化剂混合料备用。
8.根据权利要求7所述的低局放35kV及以下电压互感器成型方法，其特征在于：所述的环氧树脂混合料和固化剂混合料通过静态混料器注入模具中，静态混料器温度控制在40～70℃。
9.根据权利要求1所述的低局放35kV及以下电压互感器成型方法，其特征在于：在步骤（1）真空浇注之前，还包括器身安装及浇注准备步骤：将电压互感器器身在105～130℃下预烘24～48h，真空浇注模具在80～110℃下预热6～12h，均匀擦拭脱模剂后将器身装入模具中；将已装入器身的模具置于真空浇注设备中，控制设备温度为80～110℃；将真空浇注设备的浇口与模具的浇口对准，闭合真空浇注设备。
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