CN106251927A - 一种短路变导线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种短路变导线及其制备方法，由以下组分按重量分数配比组成：铜45～68份、铝12～23份、镁3～11份、二氧化硅1～6份、碳化硅2～6份。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述短路变导线能够应对电力变压器的抗突发短路能力；(2)本发明所述制备方法降低电力变压器的制造成本，降低变压器的重量。

Description

一种短路变导线及其制备方法
技术领域
本发明属于变压器生产领域，涉及变压器中导线的生产工艺，尤其涉及一种短路变导线及其制备方法。
背景技术
众所周知，铜具有独特的物理性能和电气性能，是传统的导电材料，也是变压器绕组的主要原材料。但是，由于世界上铜资源的匮乏和市场价格居高不下，促使电工行业积极寻求代用材料。一般认为，铝导线是较好的代用材料。由于铝的资源丰富，其具有价格低廉、重量轻、导电率较高等优点，所以，在20世纪60年代就提出“以铝代铜”，用铝导线作电能传输线，其中包括制作变压器绕组。
但是，由于铝的强度较低，容易蠕变，绕组长期使用后会产生变形，而且铝的耐蚀性较差，表面极易形成坚固的氧化膜，致使接头难以牢固连接，从而限制了“以铝代铜”的进一步推广。随着双金属复合材料技术的发展，人们利用铜的优良导电性和铝的重量轻的特点，将铜层包复在铝芯线周围，形成具有导电性好、密度小、柔软、耐腐蚀、易钎焊、价格低廉的铜包铝导线，从而发展成为导线的第三种金属材料。
现有技术中，着重介绍铜包铝导线的特性，及其应用在变压器绕组中的优越性，以及选购铜包铝导线的要点和使用铜包铝导线应注意的问题。将铜层连续均匀地包覆在铝芯线上，并使铜与铝的接触面形成原子间结合的线材，称为铜包铝导线。横截面上铜层面积占整个铜包铝导线面积之比，称为铜层面积比-或体积比.。用于低频传输电流的铜包铝导线，其铜层面积比一般为15％。
铜包铝导线具有许多优点：(1)从材料的密度看，纯铜导线的密度为8.89，而铜包铝导线的密度为3.63，约为纯铜导线的40％。这就意味着，在相同质量与直径的条件下，铜包铝导线的长度约比纯铜导线长2.5倍。但是，由于铜包铝导线的电阻率较纯铜导线的大，为了使两种导线单位长度具有相同的电阻，必须将铜包铝导线的横截面积加大。(2)从导线中铜的质量比来看，铜包铝导线中铜质量比为36.8％。就是说1吨铜包铝导线中约含有370千克铜，其长度与1.7吨纯铜导线相当。因此，使用1吨铜包铝导线可节省铜1.33吨。从而可节省我国稀缺的铜资源，为创建资源节约型社会做出贡献。(3)从材料的比热来看，铜包铝导线的比热比铜导线的大。因此，在相同电阻、电流和通电时间的条件下，绕组的温升较低，从而延长了绝缘的老化过程，提高了变压器的寿命。(4)从导线的力学性能来看，无论软态或硬态的铜包铝导线，其抗拉强度或伸长率都比纯铜导线的低，但足以满足绕组对力学性能的要求。并且用强度较低的导线绕制绕组更容易。(5)与铝导线相比，尽管铜包铝导线的密度不及铝的小，比热不及铝的大，但铜包铝导线的电阻率较小，其表面全部为纯铜，克服铝易氧化、腐蚀、难以钎焊的缺点。
但是上述现有技术中所述的铜包铝导线在生产过程中需要严格控制氧气含量，而该程序大大加大了生产工艺的技术难度，且导线应对变压器短路问题较差。
发明内容
本发明解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种能够应对电力变压器的抗突发短路能力，降低电力变压器的制造成本，降低变压器的重量，本发明提供了一种短路变导线及其制备方法。
技术方案：一种短路变导线，由以下组分按重量分数配比组成：铜45～68份、铝12～23份、镁3～11份、二氧化硅1～6份、碳化硅2～6份。
优选的，所述短路变导线由以下组分按重量分数配比组成：铜58份、铝19份、镁8份、二氧化硅4份、碳化硅4份。
一种短路变导线的制备方法，包含以下步骤：
(1)铜液制备：将铜板在温度为1100～1500℃条件下熔融，向其中添加铝、镁、二氧化硅和碳化硅，搅拌混匀后将锅炉温度升高至2108～2315℃；
(2)导体生产：将步骤(1)制得的铜液置于磨具中，将模具安装到挤压腔内，关闭挤压腔，挤压机使用压力为20～24MPa，总功率为202.6～226.5KW；
(3)导体半硬化：将步骤(2)获得的导体引入导体半硬化弯曲工装的滚轮之间，滚轮间距为66～105mm；
(4)导体涂漆：利用引线将导体从漆包机的退火管中引入，将导体按顺序分别穿过涂漆模，开启绝缘漆循环装置，绝缘漆的温度为55～75℃，粘度为72～88s，涂漆7～12道，每道0.005～0.01mm；在65～80℃条件下烘干；
(5)短路变导线生产：根据短路变导线线芯根数以及排列顺序将收盘的导线盘安装到绞笼上，导线宽度为15～30mm，厚度为8～20mm，启动设备；
(6)在步骤(5)获得的短路变导线底部涂上石蜡，石蜡层厚度为0.01～0.025mm，再包覆绝缘纸7～10层，并将其绕于绝缘桶上。
优选的，步骤(1)铜液制备：将铜板在温度为1350℃条件下熔融，向其中添加铝、镁、二氧化硅和碳化硅，搅拌混匀后将锅炉温度升高至2245℃。
优选的，步骤(2)导体生产：将步骤(1)制得的铜液置于磨具中，将模具安装到挤压腔内，关闭挤压腔，挤压机使用压力为22MPa，总功率为217.5KW。
优选的，步骤(3)导体半硬化：将步骤(2)获得的导体引入导体半硬化弯曲工装的滚轮之间，滚轮间距为96mm。
优选的，步骤(4)导体涂漆：利用引线将导体从漆包机的退火管中引入，将导体按顺序分别穿过涂漆模，开启绝缘漆循环装置，绝缘漆的温度为68℃，粘度为82s，涂漆11道，每道0.007mm；在72℃条件下烘干。
优选的，步骤(5)短路变导线生产：根据短路变导线线芯根数以及排列顺序将收盘的导线盘安装到绞笼上，导线宽度为24mm，厚度为16mm，启动设备。
优选的，步骤(6)在步骤(5)获得的短路变导线底部涂上石蜡，石蜡层厚度为0.021mm，再包覆绝缘纸9层，并将其绕于绝缘桶上。
有益效果：(1)本发明所述短路变导线能够应对电力变压器的抗突发短路能力；(2)本发明所述制备方法降低电力变压器的制造成本，降低变压器的重量。
具体实施方式
实施例1
一种短路变导线，由以下组分按重量分数配比组成：铜45份、铝12份、镁3份、二氧化硅1份、碳化硅2份。
一种短路变导线的制备方法，包含以下步骤：
(1)铜液制备：将铜板在温度为1100℃条件下熔融，向其中添加铝、镁、二氧化硅和碳化硅，搅拌混匀后将锅炉温度升高至2108℃；
(2)导体生产：将步骤(1)制得的铜液置于磨具中，将模具安装到挤压腔内，关闭挤压腔，挤压机使用压力为20MPa，总功率为202.6KW；
(3)导体半硬化：将步骤(2)获得的导体引入导体半硬化弯曲工装的滚轮之间，滚轮间距为66mm；
(4)导体涂漆：利用引线将导体从漆包机的退火管中引入，将导体按顺序分别穿过涂漆模，开启绝缘漆循环装置，绝缘漆的温度为55℃，粘度为72s，涂漆7道，每道0.005mm；在65℃条件下烘干；
(5)短路变导线生产：根据短路变导线线芯根数以及排列顺序将收盘的导线盘安装到绞笼上，导线宽度为15mm，厚度为8mm，启动设备；
(6)在步骤(5)获得的短路变导线底部涂上石蜡，石蜡层厚度为0.01mm，再包覆绝缘纸7层，并将其绕于绝缘桶上。
实施例2
一种短路变导线，由以下组分按重量分数配比组成：铜58份、铝19份、镁8份、二氧化硅4份、碳化硅4份。
一种短路变导线的制备方法，包含以下步骤：
(1)铜液制备：将铜板在温度为1350℃条件下熔融，向其中添加铝、镁、二氧化硅和碳化硅，搅拌混匀后将锅炉温度升高至2245℃；
(2)导体生产：将步骤(1)制得的铜液置于磨具中，将模具安装到挤压腔内，关闭挤压腔，挤压机使用压力为22MPa，总功率为217.5KW；
(3)导体半硬化：将步骤(2)获得的导体引入导体半硬化弯曲工装的滚轮之间，滚轮间距为96mm；
(4)导体涂漆：利用引线将导体从漆包机的退火管中引入，将导体按顺序分别穿过涂漆模，开启绝缘漆循环装置，绝缘漆的温度为68℃，粘度为82s，涂漆11道，每道0.007mm；在72℃条件下烘干；
(5)短路变导线生产：根据短路变导线线芯根数以及排列顺序将收盘的导线盘安装到绞笼上，导线宽度为24mm，厚度为16mm，启动设备；
(6)在步骤(5)获得的短路变导线底部涂上石蜡，石蜡层厚度为0.021mm，再包覆绝缘纸9层，并将其绕于绝缘桶上。
实施例3
一种短路变导线，由以下组分按重量分数配比组成：铜68份、铝23份、镁11份、二氧化硅6份、碳化硅6份。
一种短路变导线的制备方法，包含以下步骤：
(1)铜液制备：将铜板在温度为1500℃条件下熔融，向其中添加铝、镁、二氧化硅和碳化硅，搅拌混匀后将锅炉温度升高至2315℃；
(2)导体生产：将步骤(1)制得的铜液置于磨具中，将模具安装到挤压腔内，关闭挤压腔，挤压机使用压力为24MPa，总功率为226.5KW；
(3)导体半硬化：将步骤(2)获得的导体引入导体半硬化弯曲工装的滚轮之间，滚轮间距为105mm；
(4)导体涂漆：利用引线将导体从漆包机的退火管中引入，将导体按顺序分别穿过涂漆模，开启绝缘漆循环装置，绝缘漆的温度为75℃，粘度为88s，涂漆12道，每道0.01mm；在80℃条件下烘干；
(5)短路变导线生产：根据短路变导线线芯根数以及排列顺序将收盘的导线盘安装到绞笼上，导线宽度为30mm，厚度为20mm，启动设备；
(6)在步骤(5)获得的短路变导线底部涂上石蜡，石蜡层厚度为0.025mm，再包覆绝缘纸10层，并将其绕于绝缘桶上。
对实施例1～3制备获得的短路变导线进行性能检测，结果如下表所示：

Claims (9)

1.一种短路变导线，其特征在于，由以下组分按重量分数配比组成：铜45～68份、铝12～23份、镁3～11份、二氧化硅1～6份、碳化硅2～6份。
2.根据权利要求1所述的一种短路变导线，其特征在于，由以下组分按重量分数配比组成：铜58份、铝19份、镁8份、二氧化硅4份、碳化硅4份。
3.权利要求1所述的一种短路变导线的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)铜液制备：将铜板在温度为1100～1500℃条件下熔融，向其中添加铝、镁、二氧化硅和碳化硅，搅拌混匀后将锅炉温度升高至2108～2315℃；
(2)导体生产：将步骤(1)制得的铜液置于磨具中，将模具安装到挤压腔内，关闭挤压腔，挤压机使用压力为20～24MPa，总功率为202.6～226.5KW；
(3)导体半硬化：将步骤(2)获得的导体引入导体半硬化弯曲工装的滚轮之间，滚轮间距为66～105mm；
(4)导体涂漆：利用引线将导体从漆包机的退火管中引入，将导体按顺序分别穿过涂漆模，开启绝缘漆循环装置，绝缘漆的温度为55～75℃，粘度为72～88s，涂漆7～12道，每道0.005～0.01mm；在65～80℃条件下烘干；
(5)短路变导线生产：根据短路变导线线芯根数以及排列顺序将收盘的导线盘安装到绞笼上，导线宽度为15～30mm，厚度为8～20mm，启动设备；
(6)在步骤(5)获得的短路变导线底部涂上石蜡，石蜡层厚度为0.01～0.025mm，再包覆绝缘纸7～10层，并将其绕于绝缘桶上。
4.根据权利要求3所述的一种短路变导线的制备方法，其特征在于，步骤(1)铜液制备：将铜板在温度为1350℃条件下熔融，向其中添加铝、镁、二氧化硅和碳化硅，搅拌混匀后将锅炉温度升高至2245℃。
5.根据权利要求3所述的一种短路变导线的制备方法，其特征在于，步骤(2)导体生产：将步骤(1)制得的铜液置于磨具中，将模具安装到挤压腔内，关闭挤压腔，挤压机使用压力为22MPa，总功率为217.5KW。
6.根据权利要求3所述的一种短路变导线的制备方法，其特征在于，步骤(3)导体半硬化：将步骤(2)获得的导体引入导体半硬化弯曲工装的滚轮之间，滚轮间距为96mm。
7.根据权利要求3所述的一种短路变导线的制备方法，其特征在于，步骤(4)导体涂漆：利用引线将导体从漆包机的退火管中引入，将导体按顺序分别穿过涂漆模，开启绝缘漆循环装置，绝缘漆的温度为68℃，粘度为82s，涂漆11道，每道0.007mm；在72℃条件下烘干。
8.根据权利要求3所述的一种短路变导线的制备方法，其特征在于，步骤(5)短路变导线生产：根据短路变导线线芯根数以及排列顺序将收盘的导线盘安装到绞笼上，导线宽度为24mm，厚度为16mm，启动设备。
9.根据权利要求3所述的一种短路变导线的制备方法，其特征在于，步骤(6)在步骤(5)获得的短路变导线底部涂上石蜡，石蜡层厚度为0.021mm，再包覆绝缘纸9层，并将其绕于绝缘桶上。
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