CN105321705A - 一种干式变压器线圈的浇注工艺 - Google Patents
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Abstract
一种干式变压器线圈的浇注方法，包括干燥工序、脱气工序、混料工序、浇注工序、固化工序和脱模工序。本发明的浇注方法可广泛适用于各容量段、各种结构形式的树脂浇注式线圈，对设备要求较低。使用本工艺加工的线圈气隙少、环氧韧性高、脱模率高的优点，局部放电量远小于国标规定，工频耐压试验击穿率低于1‰。
Description
技术领域
本发明涉及变压器制造领域，尤其涉及一种干式变压器线圈的浇注工艺。
背景技术
树脂浇注干式变压器由于具有运行安全稳定，无污染、低噪音、免维护等优点，已广泛应用于各类用电场所。然而，目前多数厂家由于工艺存在不足，浇注后质量不稳定，时常出现气隙较多、树脂机械、绝缘性能差、脱模困难等不足，造成浇注后的线圈局部放电量、工频耐压等试验指标不合格及工艺缺陷。
发明内容
为了解决上述问题，特别是为了提高树脂浇注工艺质量、解决局部放电量高、工频耐压试验不合格等缺陷，本发明提供一种干式变压器线圈的浇注方法，包括以下工序：
100，干燥工序：将装有线圈的模具放入真空干燥罐中，抽真空前真空干燥罐的初始温度不低于75℃；开始抽真空后，真空干燥罐的温度逐渐从初始温度上升至不低于85℃，干燥过程中真空度为125Pa,干燥过程不少于4小时；在一些情形中，在1小时内，真空干燥罐的温度逐渐从初始温度上升至80℃，并在4小时内从80℃升至85℃；同时，真空干燥罐的真空度在1小时内达到125Pa，并在随后的4小时内保持在125Pa；
200，脱气工序：将树脂和固化剂分别预热至温度不低于65℃，然后分别加入树脂脱气罐和固化剂脱气罐；树脂在树脂脱气罐中搅拌，温度保持在65℃-75℃，真空度保持在100-200Pa，直至无气泡产生；固化剂在固化剂脱气罐中搅拌，温度保持在55℃-60℃，真空度保持在200-400Pa，直至无气泡产生；在一些情形中，树脂加入树脂脱气罐后，在2小时内，温度升至75℃并且真空度达到200Pa，然后保持至无气泡产生；在一些情形中，固化剂加入固化剂脱气罐后，在4小时内，温度升至60℃并且真空度达到400Pa，然后保持至无气泡产生；
300，混料工序：将树脂脱气罐和固化剂脱气罐中的脱气后的树脂和固化剂分别导入终混罐中混合得到浇注混合物，终混罐温度保持在60℃-65℃，真空度保持在200-400Pa，混合时间不长于30分钟；在一些情形中，树脂和固化剂导入终混罐后，在5分钟内温度达到65℃，然后保持25分钟；同时，终混罐真空度在20分钟内达到400Pa，然后保持10分钟；
400，浇注工序：将工序300的浇注混合物浇注到工序100的置于真空干燥罐中的干燥过的装有线圈的模具中；
500，固化工序：将工序400的浇注有浇注化合物的装有线圈的模具转移到固化炉中进行固化处理；
在固化工序500中，对于4000kVA以下容量的干式变压器线圈，在常压下进行固化，固化升温程序为：加热30分钟升温至80℃，在80℃下保温6小时，加热30分钟从80℃升温至90℃，在90℃下保温4小时，加热30分钟从90℃升温至115℃，在115℃下保温2.5小时，加热30分钟从115℃升温至140℃，在140℃下保温3.5小时，总固化时间为18小时；
在固化工序500中，对于容量大于4000kVA小于等于8000kVA的干式变压器线圈，在常压下进行固化，固化升温程序为：加热30分钟升温至80℃，在80℃下保温8小时，加热30分钟从80℃升温至90℃，在90℃下保温5.5小时，加热30分钟从90℃升温至115℃，在115℃下保温3.5小时，加热30分钟从115℃升温至140℃，在140℃下保温4.5小时，总固化时间为23.5小时；
600，脱模工序：在固化工序500后，将模具从固化炉中取出，然后将经过固化处理的线圈从模具中取出；
其中以上各个时间的允许误差为±5％，各个温度的允许误差为±3％。
在一些情形中，所述树脂是任意合适的环氧树脂，例如双酚A型环氧树脂，例如双酚A与环氧氯丙烷反应生成的双酚A二缩水甘油醚，或者是阻燃型环氧树脂，例如四溴双酚A型环氧树脂，一般用量为40-60％；所述固化剂为异构化甲基四氢苯酐或异构化甲基六氢苯酐，一般用量为40-60％。
在一些情形中，在脱气工序200中，还可以向树脂和/或固化剂中加入增韧剂和促进剂；以及在混料工序300中，还可以向浇注化合物中加入增韧剂和促进剂。所述增韧剂可以是例如侧链型环氧树脂，例如环氧化腰果酚、聚丙二醇二缩水甘油醚、亚油酸二聚体二缩水甘油醚等，一般用量5-20％。所述促进剂可以是苄基二甲胺、三乙醇胺、双环脒、三乙胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚等，一般用量0.1-1％。
在一些情形中，在脱模工序600中，在将经过固化处理的线圈从模具中取出之前或之后，使线圈冷却至室温。特别是，在将经过固化处理的线圈从模具中取出之前，在模具上覆盖诸如厚棉被等保温层，然后缓慢地自然冷却至室温。
在上述工序中，干燥工序前，可按照常规要求完成线圈整理；在进行干燥工序、浇注工序和固化工序的同时可进行脱气工序。
本发明的发明人意外地发现，如果各个时间的允许误差为±5％，优选3％，更优选1％；各个温度的允许误差为±3％，优选2％，更优选1％；各个真空度的允许误差为±5％，优选3％，更优选1％，那么由本发明的浇注方法得到的将具有气隙少、环氧韧性高、脱模率高的优点，多个批次中制备的线圈的平均局部放电量远小于国标规定，工频耐压试验中的平均击穿率小于等于1‰。相反，若浇注中各个工序的时间误差大于±5％、温度误差大于±3％和/或真空度误差大于±5％时，所述局部放电量会和击穿率都会升高。
本发明的浇注方法广泛适用于各容量段、各种结构形式的树脂浇注式线圈，对设备要求较低，关键工序要求均可由曲线表达，清晰易掌握，可极大的提高了线圈的各项技术指标。
附图说明
图1为本发明的方法中，用于4000kVA以下容量的干式变压器线圈的固化工序的升温程序图；
图2为本发明的方法中，用于容量大于4000kVA小于等于8000kVA的干式变压器线圈的固化工序的升温程序图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
在以下实施例中，按照以下干式变压器线圈的浇注方法进行浇注，所述浇注方法包括以下工序：
100，干燥工序：将装有线圈的模具放入真空干燥罐中，抽真空前真空干燥罐的初始温度不低于75℃；开始抽真空后，真空干燥罐的温度逐渐从初始温度上升至不低于85℃，干燥过程中真空度为不高于125Pa,干燥过程不少于4小时；
例如，干燥工序100可以是干燥工序110：在1小时内，真空干燥罐的温度逐渐从初始温度上升至80℃，并在4小时内从80℃升至85℃；同时，真空干燥罐的真空度在1小时内达到125Pa，并在随后的4小时内保持在125Pa；
或者，干燥工序100可以是干燥工序120：在1小时内，真空干燥罐的温度逐渐从初始温度上升至75℃，并在4小时内从75℃升至85℃；同时，真空干燥罐的真空度在1小时内达到100Pa，并在随后的4小时内保持在100Pa；
200，脱气工序：将树脂和固化剂分别预热至温度不低于65℃，然后分别加入树脂脱气罐和固化剂脱气罐；树脂在树脂脱气罐中搅拌，温度保持在65℃-75℃，真空度保持在100-200Pa，直至无气泡产生；固化剂在固化剂脱气罐中搅拌，温度保持在55℃-60℃，真空度保持在200-400Pa，直至无气泡产生；
例如，脱气工序200可以是脱气工序210：树脂加入树脂脱气罐后，在2小时内，温度升至75℃并且真空度达到200Pa，然后保持至无气泡产生；固化剂加入固化剂脱气罐后，在4小时内，温度升至60℃并且真空度达到400Pa，然后保持至无气泡产生；
或者，脱气工序200可以是脱气工序220：树脂加入树脂脱气罐后，在2小时内，温度升至70℃并且真空度达到150Pa，然后保持至无气泡产生；固化剂加入固化剂脱气罐后，在4小时内，温度升至55℃并且真空度达到300Pa，然后保持至无气泡产生；
300，混料工序：将树脂脱气罐和固化剂脱气罐中的脱气后的树脂和固化剂分别导入终混罐中混合得到浇注混合物，终混罐温度保持在60℃-65℃，真空度保持在200-400Pa，混合时间不长于30分钟；
例如，混料工序300可以是混料工序310：树脂和固化剂导入终混罐后，在5分钟内温度达到65℃，然后保持25分钟；同时，终混罐真空度在20分钟内达到400Pa，然后保持10分钟；
或者，混料工序300可以是混料工序320：树脂和固化剂导入终混罐后，在5分钟内温度达到60℃，然后保持25分钟；同时，终混罐真空度在20分钟内达到200Pa，然后保持10分钟；
400，浇注工序：将工序300的浇注混合物浇注到工序100的置于真空干燥罐中的干燥过的装有线圈的模具中；
500，固化工序：将工序400的浇注有浇注化合物的装有线圈的模具转移到固化炉中进行固化处理；
在固化工序500中，对于4000kVA以下容量的干式变压器线圈，在常压下进行固化，固化升温程序为：加热30分钟升温至80℃，在80℃下保温6小时，加热30分钟从80℃升温至90℃，在90℃下保温4小时，加热30分钟从90℃升温至115℃，在115℃下保温2.5小时，加热30分钟从115℃升温至140℃，在140℃下保温3.5小时，总固化时间为18小时；
在固化工序500中，对于容量大于4000kVA小于等于8000kVA的干式变压器线圈，在常压下进行固化，固化升温程序为：加热30分钟升温至80℃，在80℃下保温8小时，加热30分钟从80℃升温至90℃，在90℃下保温5.5小时，加热30分钟从90℃升温至115℃，在115℃下保温3.5小时，加热30分钟从115℃升温至140℃，在140℃下保温4.5小时，总固化时间为23.5小时；
600，脱模工序：在固化工序500后，将模具从固化炉中取出，然后将经过固化处理的线圈从模具中取出；
例如，脱模工序600可以是脱模工序610：将经过固化处理的线圈从模具中取出之后，使线圈冷却至室温；
或者，脱模工序600可以是脱模工序620：将经过固化处理的线圈从模具中取出之前，在模具上覆盖诸如厚棉被等保温层，然后缓慢地自然冷却至室温；
其中以上各个时间的允许误差为±5％，各个温度的允许误差为±3％。
各实施例中采用的原料如下，其中线圈为自制，其余原料均为市购：
A、线圈
A1：4000kVA容量的干式变压器线圈
A2：6000kVA容量的干式变压器线圈
B、树脂
B1：双酚A型环氧树脂(双酚A与环氧氯丙烷反应生成的双酚A二缩水甘油醚)，市购
B2：四溴双酚A型环氧树脂(四溴双酚A与环氧氯丙烷反应生成的双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂)，市购
C、固化剂
C1：异构化甲基四氢苯酐，市购
C2：异构化甲基六氢苯酐，市购
D、增韧剂
D1：环氧化腰果酚，市购
D2：聚丙二醇二缩水甘油醚，市购
E：促进剂
E1：2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，市购
E2：苄基二甲胺，市购
F：控制水平
F1：时间的允许误差为±5％、各个温度的允许误差为±3％、各个真空度的允许误差为±5％
F2：时间的允许误差为±3％、各个温度的允许误差为±2％、各个真空度的允许误差为±3％
F3：时间的允许误差为±1％、各个温度的允许误差为±1％、各个真空度的允许误差为±1％
实施例1-4
实施例1-4的工艺条件如表1所示。
表1
表中：局部放电水平和工频耐压击穿率的结果均按照《中华人民共和国国家标准:局部放电测量(GB/T7354-2003/IEC60270·2000)》获得。
可以看到，采用干燥工序110、脱气工序210/220、混料工序320和脱模工序620时较相应的其他工序可以获得更好的结果。
此外，随着控制精度水平从F1提高到F3，平均局部放电水平和平均工频耐压击穿率都有所下降。然而，由于对设备和控制的要求也会随之提高，成本和操作难度将随之上升。因此在满足要求的前提下，通常可采用控制水平F1或F2。
以上实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种干式变压器线圈的浇注方法，包括以下工序：
100，干燥工序：将装有线圈的模具放入真空干燥罐中，抽真空前真空干燥罐的初始温度为75-80℃；开始抽真空后，真空干燥罐的温度逐渐从初始温度上升至85-90℃，干燥过程中真空度为125Pa,干燥时间为4小时；
200，脱气工序：将树脂和固化剂分别预热至温度为65-70℃，然后分别加入树脂脱气罐和固化剂脱气罐；树脂在树脂脱气罐中搅拌，温度保持在65℃-75℃，真空度保持在100-200Pa，直至无气泡产生；固化剂在固化剂脱气罐中搅拌，温度保持在55℃-60℃，真空度保持在200-400Pa，直至无气泡产生；
300，混料工序：将树脂脱气罐和固化剂脱气罐中的脱气后的树脂和固化剂分别导入终混罐中混合得到浇注混合物，终混罐温度保持在60℃-65℃，真空度保持在200-400Pa，混合时间为20-30分钟；
400，浇注工序：将工序300的浇注混合物浇注到工序100的置于真空干燥罐中的干燥过的装有线圈的模具中；
500，固化工序：将工序400的浇注有浇注化合物的装有线圈的模具转移到固化炉中进行固化处理；
在固化工序500中，对于4000kVA以下容量的干式变压器线圈，在常压下进行固化，固化升温程序为：加热30分钟升温至80℃，在80℃下保温6小时，加热30分钟从80℃升温至90℃，在90℃下保温4小时，加热30分钟从90℃升温至115℃，在115℃下保温2.5小时，加热30分钟从115℃升温至140℃，在140℃下保温3.5小时，总固化时间为18小时；
在固化工序500中，对于容量大于4000kVA小于等于8000kVA的干式变压器线圈，在常压下进行固化，固化升温程序为：加热30分钟升温至80℃，在80℃下保温8小时，加热30分钟从80℃升温至90℃，在90℃下保温5.5小时，加热30分钟从90℃升温至115℃，在115℃下保温3.5小时，加热30分钟从115℃升温至140℃，在140℃下保温4.5小时，总固化时间为23.5小时；
600，脱模工序：在固化工序500后，将模具从固化炉中取出，然后将经过固化处理的线圈从模具中取出；
其中，以上各个时间的允许误差为±5％，各个温度的允许误差为±3％，各个真空度的允许误差为±5％。
2.根据权利要求1的所述干式变压器线圈的浇注方法，其中所述干燥工序100是干燥工序110：在1小时内，真空干燥罐的温度逐渐从初始温度上升至80℃，并在4小时内从80℃升至85℃；同时，真空干燥罐的真空度在1小时内达到125Pa，并在随后的4小时内保持在125Pa。
3.根据权利要求1的所述干式变压器线圈的浇注方法，其中所述干燥工序100是干燥工序120：在1小时内，真空干燥罐的温度逐渐从初始温度上升至75℃，并在4小时内从75℃升至85℃；同时，真空干燥罐的真空度在1小时内达到100Pa，并在随后的4小时内保持在100Pa。
4.根据权利要求1的所述干式变压器线圈的浇注方法，其中所述脱气工序200是脱气工序210：树脂加入树脂脱气罐后，在2小时内，温度升至75℃并且真空度达到200Pa，然后保持至无气泡产生；固化剂加入固化剂脱气罐后，在4小时内，温度升至60℃并且真空度达到400Pa，然后保持至无气泡产生。
5.根据权利要求1的所述干式变压器线圈的浇注方法，其中所述脱气工序200是脱气工序220：树脂加入树脂脱气罐后，在2小时内，温度升至70℃并且真空度达到150Pa，然后保持至无气泡产生；固化剂加入固化剂脱气罐后，在4小时内，温度升至55℃并且真空度达到300Pa，然后保持至无气泡产生。
6.根据权利要求1的所述干式变压器线圈的浇注方法，其中所述混料工序300是混料工序310：树脂和固化剂导入终混罐后，在5分钟内温度达到65℃，然后保持25分钟；同时，终混罐真空度在20分钟内达到400Pa，然后保持10分钟。
7.根据权利要求1的所述干式变压器线圈的浇注方法，其中所述混料工序300是混料工序320：树脂和固化剂导入终混罐后，在5分钟内温度达到60℃，然后保持25分钟；同时，终混罐真空度在20分钟内达到200Pa，然后保持10分钟。
8.根据权利要求1的所述干式变压器线圈的浇注方法，其中所述脱模工序600是脱模工序610：将经过固化处理的线圈从模具中取出之后，使线圈冷却至室温。
9.根据权利要求1的所述干式变压器线圈的浇注方法，其中所述脱模工序600是脱模工序620：将经过固化处理的线圈从模具中取出之前，在模具上覆盖保温层，然后缓慢地自然冷却至室温。
10.根据权利要求1-9中任一项的所述干式变压器线圈的浇注方法，其中所述各个时间的允许误差为±3％，所述各个温度的允许误差为±2％，所述各个真空度的允许误差为±3％。
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