CN106158336B - 一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法 - Google Patents

一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，包括以下步骤：1)使用环氧树脂浇注料浇注内置有线圈的线圈包封模具；2)浇注完成后，在压力为2‑3.5MPa、温度为100‑120℃的条件下对环氧树脂进行凝胶处理；3)固化环氧树脂。本发明的方法缩短了凝胶的时间、降低了环氧树脂的粘度并在压力的作用下大大地提高了环氧树脂的浸透能力，同时降低了线圈的局部放电量。

Description

一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法
技术领域
本发明涉及树脂的凝胶成型方法，尤其涉及一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法。
背景技术
在制作绝缘干式变压器时，需要对线圈用环氧树脂进行包封，浇注环氧树脂到线圈包封模具后，需要环氧树脂进行凝胶固化处理。现有的凝胶处理的方法为：在使用环氧树脂对线圈包封模具完成浇注后，加压至3个大气压，静置20～30分钟，其后在85℃的温度条件下进行凝胶处理8-10小时。此方法存在着凝胶时间长、树脂的浸透能力差、制得的线圈的局部放电量较高的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供了一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，本发明的方法缩短了凝胶的时间、降低了环氧树脂的粘度并在压力的作用下大大地提高了环氧树脂的浸透能力，同时降低了线圈的局部放电量。
本发明采用的技术方案为：一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，包括以下步骤：
1）使用环氧树脂浇注料浇注内置有线圈的线圈包封模具；
2）浇注完成后，在压力为2-3.5MPa、温度为100-120℃的条件下对环氧树脂进行凝胶处理；
3）固化环氧树脂。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤2）中，凝胶处理的时间为4-6h。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤1）中，浇注在真空度为800-1000pa、温度为80-100℃的条件下进行。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤1）之前还包括将内置有线圈的线圈包封模具在温度为80～85℃、真空度为200～300pa的条件下放置3～5h的步骤。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤3）具体通过以下步骤实施：将温度提升至130℃，温度提升的时间为1h，在130℃的温度下保持12h，固化液态环氧树脂。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述方法还包括脱模的步骤，脱模在凝胶处理完成后进行。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述环氧树脂浇注料包含环氧树脂、固化剂和促进剂，其中，环氧树脂、固化剂和促进剂的重量比为环氧树脂：固化剂：促进剂=90～110:70～90:0.8～1.2。
作为对上述技术方案的更进一步改进，所述环氧树脂、固化剂和促进剂的重量比为环氧树脂：固化剂：促进剂=100:80:1。
作为对上述技术方案的更进一步改进，所述环氧树脂浇注料通过以下步骤制得：在温度为60～65℃、真空度为150～200pa的条件下将环氧树脂和固化剂进行混合，脱气至表面无气泡冒出，然后加入促进剂，混合15～30min，即得环氧树脂浇注料。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤3）之后还包括降温的步骤，降温速度不大于20℃/h。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明的方法在压力为2-3.5MPa、温度为100-120℃的条件下进行凝胶，由于凝胶温度的提高，缩短了凝胶的时间并降低了环氧树脂的粘度，同时在压力的作用下大大地提高了环氧树脂的浸透能力，从而有效降低了绕组的局部放电量。因此，本发明的方法提高了产品的质量，缩短了生产周期。
附图说明
图1为本发明的一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，其为根据本发明的一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法的一个实施例的流程示意图，该方法包括以下步骤：
S1：使用环氧树脂浇注料浇注内置有线圈的线圈包封模具；
所述环氧树脂浇注料包含环氧树脂和固化剂，为了促进固化，优选地，所述环氧树脂浇注料还包含促进剂。其中，环氧树脂选自双酚A环氧树脂、环烃环氧树脂、线性酚醛环氧树脂、环氧化植物油环氧树脂、环氧化聚合物环氧树脂中的至少一种，优选为双酚A环氧树脂。固化剂选用电绝缘性好、成本低的酸酐固化剂，优选为四氢邻苯二甲酸酐。促进剂选自N,N-二甲基苄胺、邻羟基苄基二甲胺、二甲基苯胺、季铵盐-苄基三乙基氯化铵、四乙基溴化铵、2-乙基-4-甲基咪唑、三乙烯二胺、N-二缩水甘油苯胺、N-二缩水甘油对甲苯胺、N-乙基-N-缩水甘油苯胺、N-乙基N-缩水甘油邻甲苯胺、N,N-二乙基氨基环氧丙烷、四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、1-苄基2-乙基咪唑、1-氨基乙基-2-甲基咪唑中的至少一种，优选为2-乙基-4-甲基咪唑。环氧树脂和固化剂的配比影响产品的玻璃化温度等重要性能，促进剂的加入量影响凝胶的时间，为了在较短时间内获得性能优良的产品，环氧树脂、固化剂和促进剂的重量比优选为环氧树脂：固化剂：促进剂=90～110:70～90:0.8～1.2，更优选为100:80:1。
为了获取充分混合和不含气泡的环氧树脂浇注料，优选地，所述环氧树脂浇注料通过以下步骤制得：在温度为60～65℃、真空度为150～200pa的条件下将环氧树脂和固化剂进行混合，脱气1～2.5h，直至表面无气泡冒出，然后加入促进剂，混合15～30min，即得环氧树脂浇注料。
优选地，浇注在真空度为800-1000pa、温度为80-100℃的条件下进行。
优选地，在浇注之前，还包括将内置有线圈的线圈包封模具在温度为80～85℃、真空度为200～300pa的条件下放置3～5h的步骤。
S2：浇注完成后，在压力为2-3.5MPa、温度为100-120℃的条件下对环氧树脂进行凝胶处理4-6h
在压力为2-3.5MPa、温度为100-120℃的条件下进行凝胶，由于凝胶温度的提高，缩短了凝胶的时间并降低了环氧树脂的粘度，同时在压力的作用下大大地提高了环氧树脂的浸透能力，从而有效降低了绕组的局部放电量。
脱模步骤可在凝胶完成之后进行，也可在固化环氧树脂完成之后进行，优选为在凝胶完成之后进行脱模，然后固化环氧树脂。
S3：固化环氧树脂
其中，固化的最低温度为120℃，最短时间为5小时，以确保达到尽可能高的玻璃化温度。优选地，此步骤可通过以下步骤实施：将温度提升至130℃，温度提升的时间为1h，在130℃的温度下保持12h，固化液态环氧树脂。
步骤S3之后还包括降温的步骤，为了避免龟裂，降温速度不大于20℃/h。
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，包括以下步骤：
（1）将变压器线圈置于线圈包封模具中，得到内置有线圈的线圈包封模具；
在温度为60℃、真空度为150pa的条件下将环氧树脂和固化剂进行混合，脱气1h，直至表面无气泡冒出，然后加入促进剂，混合15min，得环氧树脂浇注料；其中，环氧树脂为双酚A环氧树脂，固化剂为四氢邻苯二甲酸酐，促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑，环氧树脂、固化剂和促进剂的重量比为环氧树脂：固化剂：促进剂=100:80:1；
（2）调节浇注炉内温度为80℃、真空度为200pa，将内置有线圈的线圈包封模具置于浇注炉中3h，浇注开始前将真空度调整到800pa，浇注完成后，把浇注炉加压至2MPa、温度调整为100℃，对环氧树脂进行凝胶处理6h；
（3）脱模，升温至130℃（升温时间为1小时），在130℃的温度下保持12小时，固化环氧树脂；
（4）降温，降温速度不大于20℃/h，当产品温度与室温的温差≤30℃时即可出炉。
实施例2
一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，包括以下步骤：
（1）将变压器线圈置于线圈包封模具中，得到内置有线圈的线圈包封模具；
在温度为63℃、真空度为180pa的条件下将环氧树脂和固化剂进行混合，脱气2h，直至表面无气泡冒出，然后加入促进剂，混合20min，得环氧树脂浇注料；其中，环氧树脂为双酚A环氧树脂，固化剂为四氢邻苯二甲酸酐，促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑，环氧树脂、固化剂和促进剂的重量比为环氧树脂：固化剂：促进剂=100:80:1；
（2）调节浇注炉内温度为83℃、真空度为250pa，将内置有线圈的线圈包封模具置于浇注炉中4h，浇注开始前将真空度调整到900pa，浇注完成后，把浇注炉加压至3MPa、温度调整为110℃，对环氧树脂进行凝胶处理5h；
（3）脱模，升温至130℃（升温时间为1小时），在130℃的温度下保持12小时，固化环氧树脂；
（4）降温，降温速度不大于20℃/h，当产品温度与室温的温差≤30℃时即可出炉。
实施例3
一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，包括以下步骤：
（1）将变压器线圈置于线圈包封模具中，得到内置有线圈的线圈包封模具；
在温度为65℃、真空度为200pa的条件下将环氧树脂和固化剂进行混合，脱气2.5h，直至表面无气泡冒出，然后加入促进剂，混合30min，得环氧树脂浇注料；其中，环氧树脂为双酚A环氧树脂，固化剂为四氢邻苯二甲酸酐，促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑，环氧树脂、固化剂和促进剂的重量比为环氧树脂：固化剂：促进剂=100:80:1；
（2）调节浇注炉内温度为85℃、真空度为300pa，将内置有线圈的线圈包封模具置于浇注炉中5h，浇注开始前将真空度调整到1000pa，浇注完成后，把浇注炉加压至3.5MPa、温度调整为120℃，对环氧树脂进行凝胶处理4h；
（3）脱模，升温至130℃（升温时间为1小时），在130℃的温度下保持12小时，固化环氧树脂；
（4）降温，降温速度不大于20℃/h，当产品温度与室温的温差≤30℃时即可出炉。
对比例
一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，包括以下步骤：
（1）将变压器线圈置于线圈包封模具中，得到内置有线圈的线圈包封模具；
在温度为60-65℃、真空度为150-200pa的条件下将环氧树脂和固化剂进行混合，脱气1-2.5h，直至表面无气泡冒出，然后加入促进剂，混合15-30min，得环氧树脂浇注料；其中，环氧树脂为双酚A环氧树脂，固化剂为四氢邻苯二甲酸酐，促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑，环氧树脂、固化剂和促进剂的重量比为环氧树脂：固化剂：促进剂=100:80:1；
（2）调节浇注炉内温度为80-85℃、真空度为200-300pa，将内置有线圈的线圈包封模具置于浇注炉中3-5h，浇注开始前将真空度调整到800-1000pa，浇注完成后，加压至3个大气压静置20～30分钟，其后于85℃的温度下凝胶8-10小时；
（3）脱模，升温至130℃（升温时间为1小时），在130℃的温度下保持12小时，固化环氧树脂；
（4）降温，降温速度不大于20℃/h，当产品温度与室温的温差≤30℃时即可出炉。
分别对实施例1～3及对比例中的树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法涉及的工艺参数及制得的相同规格的线圈产品的性能参数进行对比，结果如下表所示。
其中，产品局部放电性能通过局部放电检测系统进行检测，局部放电检测系统其技术性能完全符合IEC-270标准及GB7354标准要求。
综上可知，本发明的方法具有以下优点：（1）显著缩短生产周期,节省能源;（2）提高模具的使用效率；（3）通过绕组在抽真空之后注入树脂，凝胶时施加压力可以减少空气气隙的存在，显著改善产品的局放性能。（4）提高变压器绕组的外观质量，由于在压力凝胶成型过程中需要对产品施加0.20～0.35MPa的压力，脱模后尺寸收缩小，模具分型面及产品外观光泽度明显改善；（5）提高产品的韧性和抗开裂性能，且后固化阶段采用阶梯式升温和降温，能防止突然降温导致产品内部或外部开裂。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)使用环氧树脂浇注料浇注内置有线圈的线圈包封模具；
2)浇注完成后，在压力为2-3.5MPa、温度为120℃的条件下对环氧树脂进行凝胶处理，凝胶处理的时间为4-6h；
3)固化环氧树脂：将温度提升至130℃，温度提升的时间为1h，在130℃的温度下保持12h，固化半固态环氧树脂；
所述环氧树脂浇注料包含环氧树脂、固化剂和促进剂，其中，环氧树脂、固化剂和促进剂的重量比为环氧树脂：固化剂：促进剂＝90～110:70～90:0.8～1.2。
2.根据权利要求1所述的树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，其特征在于：所述步骤1)中，浇注在真空度为800-1000pa、温度为80-100℃的条件下进行。
3.根据权利要求1所述的树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，其特征在于：所述步骤1)之前还包括将内置有线圈的线圈包封模具在温度为80～85℃、真空度为200～300pa的条件下放置3～5h的步骤。
4.根据权利要求1所述的树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，其特征在于：所述方法还包括脱模的步骤，脱模在凝胶处理完成后进行。
5.根据权利要求1所述的树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，其特征在于：所述环氧树脂、固化剂和促进剂的重量比为环氧树脂：固化剂：促进剂＝100:80:1。
6.根据权利要求1所述的树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，其特征在于：所述环氧树脂浇注料通过以下步骤制得：在温度为60～65℃、真空度为150～200pa的条件下将环氧树脂和固化剂进行混合，脱气至表面无气泡冒出，然后加入促进剂，混合15～30min，即得环氧树脂浇注料。
7.根据权利要求1所述的树脂绝缘干式变压器线圈压力凝胶成型方法，其特征在于：所述步骤3)之后还包括降温的步骤，降温速度不大于20℃/h。
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