CN106626181A - 一种全光纤电流互感器浇注工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全光纤电流互感器浇注工艺,首先获取环氧树脂浇注料并进行预热和干燥处理；然后置于真空中进行混料脱泡处理；将互感器半成品置于模具中并进行预热；最后将脱泡处理处理后的环氧树脂浇注料置于真空中进行浇注脱泡处理；浇注完成后对模具进行固化脱模处理即得到互感器浇注体。本发明采用全真空浇注工艺，在传感器式高压电能表上取得了良好的应用效果。由于配料、混料及浇注全过程处于真空状态，因此能最大程度减少浇注产品内的气泡，提高产品电气绝缘强度和机械性能，提高产品良品率，降低产品成本及劳动强度。环氧树脂具有优异的电气绝缘性能，高的机械强度、耐热、耐化学腐蚀，良好固化收缩率和线膨胀系数，尺寸稳定性和工艺性好。

Description

一种全光纤电流互感器浇注工艺
技术领域
本发明涉及电流互感器领域，特别是一种全光纤电流互感器浇注工艺。
背景技术
目前，配电网大量使用10kV高压电力计量箱或电能计量柜进行电能计量。它通过多只高压电磁式电流互感器、电磁式电压互感器将高压的大电压变换成标准的低电压，将高压的大电流变换成标准的低压小电流，接入电能表计量高压电量,但传统的电磁式互感器存在多种弊端，诸如：事故多、高耗能、高耗材、误差特性曲线差且不能唯一确定、管理不便、防窃电困难等。
现在的全光纤电流互感器，其最大优点在于高压端除需要一根特殊的传感光纤之外，无需任何其它功能性元件，这样确保无高压击穿发生，大大提高互感器的可靠性，并逐步用于各种高压、超高压电网上。但是对全光纤电流互感器精度要求愈来愈高，受到制作电流互感器的工艺的限制，全光纤电流互感器的精度需要提高，
因此，需要一种高精度的全光纤电流互感器的制作工艺。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的就是提供一种高精度的全光纤电流互感器的制作工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种全光纤电流互感器浇注工艺,包括以下步骤：
S1：获取环氧树脂浇注料，所述环氧树脂浇注料包括环氧树脂、固化剂、功能性助剂和无机粉体填料；
S2：对环氧树脂浇注料进行预热和干燥处理；
S3：将预热和干燥处理后的环氧树脂浇注料置于真空中进行混料脱泡处理；
S4：将互感器半成品置于模具中并进行预热；
S5：将脱泡处理处理后的环氧树脂浇注料置于真空中进行浇注脱泡处理；
S6：浇注完成后对模具进行固化脱模处理即得到互感器浇注体。
进一步，所述环氧树脂浇注料的预热和干燥处理的具体步骤如下：
S21：对硅微粉进行干燥：将硅微粉加入硅微粉干燥罐中，干燥温度为100-140℃，干燥时间为7-70小时，干燥过程中持续搅拌并抽真空，真空度1000Pa-20000Pa；
S22：对环氧树脂进行预热：将环氧树脂放于加热炉内加热，加热温度为100℃-120℃，加热时间为5-9小时；
S23：对固化剂进行预热：将固化剂桶放入加热炉内，加热温度为120℃-130℃，加热时间为5-8小时；
进一步，所述对模具进行预热包括以下步骤：
在模具内表面上均匀涂抹脱模剂后，将互感器半成品按工艺要求装入模具固定，再将模具放入干燥烘箱加热，干燥温度为100-140℃，加热时间为4-6小时。
进一步，所述混料脱泡处理包括以下步骤：
S31：在真空条件下向预混罐A中加入环氧树脂和硅微粉，确定预混温度进行搅拌；
S32：在真空条件下向预混罐B中加入固化剂、增韧剂和硅微粉，确定预混温度并搅拌；
S33：停止预混并释放压力，将预混罐A和预混罐B中的物料加入终混罐中；
S34：在真空条件下搅拌终混罐。
进一步，所述浇注脱泡处理具体步骤如下：
S51：将预热的模具放入浇注罐内，所述浇注罐的温度为110℃±5℃；
S52：将浇注罐抽成真空；
S53：浇注料填入模具进行浇注；
S54：浇注完成后，继续将浇注罐抽成真空。
进一步，所述固化脱模处理包括以下步骤：
S61：将浇注完成的模具放入干燥烘箱内进行干燥；
S62：采用低温凝胶工艺进行初固化：固化温度为100℃±5℃，时间1-1.5小时；再在120℃±5℃下固化2-2.5小时；
S63：采用热态快速脱模进行后固化：打开模具取出浇注体，去除飞边及补料，移入干燥烘箱内，温度120℃±5℃，升温速度平稳，时间12小时；
S64：待烘箱内温度降到室温后取出模具。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明采用全真空浇注工艺，在传感器式高压电能表上取得了良好的应用效果。由于配料、混料及浇注全过程处于真空状态，因此能最大程度减少浇注产品内的气泡，提高产品电气绝缘强度和机械性能，提高产品良品率，降低产品成本及劳动强度。环氧树脂具有优异的电气绝缘性能，高的机械强度、耐热、耐化学腐蚀，良好固化收缩率和线膨胀系数，尺寸稳定性和工艺性好。
传感光纤环外部外套耐热塑料并作密封处理，一方面防止避免使用过程中金属材料对高压磁场的影响，同时能防止浇注过程中环氧树脂流入环内部导致光纤损坏；对裸露的尾纤加装一根外径4mm的聚四氟乙烯套管，耐温-40℃-+200℃，以避免浇注过程中高温和应力对尾纤的影响。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和保护范围来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下。
图1为全光纤电流互感器浇注工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本实施例全光纤电流互感器浇注工艺，由于环氧树脂具有优异的电气绝缘性能，高的机械强度、耐热、耐化学腐蚀，良好固化收缩率和线膨胀系数，尺寸稳定性和工艺性好，因此，主要应用于变压器、互感器、绝缘子等电工产品中，其电压等级范围已从10kV及以下发展到35kV。
现有的各种全光纤电流互感器制备工艺中，其工作温度为-40℃-+70℃，但在环氧浇注过程中，固化温度可达120℃，会影响其性能甚至损坏全光纤电流互感器。
本实施例采用主流的全真空浇注工艺，优点是配料、混料及浇注全过程处于真空状态，能最大程度减少浇注产品内的气泡，提高产品电气绝缘强度和机械性能，提高产品良品率，降低产品成本及劳动强度。
其加工手段主要是浇注，即在设备和工艺保证下，将环氧树脂配方料浇注入已组装了工件的模具内，经固化反应完成后脱模得到制品，该工艺方式属于整体干式绝缘方式，是电工产品小型化、轻量化、低噪音化的主导绝缘手段，经历了常压浇注、半真空浇注、全真空浇注和自动压力凝胶(APG)的发展过程。我们采用主流的全真空浇注工艺，总结出一套行之有效的工艺方法，在传感器式高压电能表上取得了良好的应用效果。其优点是配料、混料及浇注全过程处于真空状态，能最大程度减少浇注产品内的气泡，提高产品电气绝缘强度和机械性能，提高产品良品率，降低产品成本及劳动强度。
只要全光纤电流互感器设计合理，器件质量优异，通过环氧浇注后，都能满足试验和使用的严格要求。由于供应商提供的全光纤电流互感器敏感环与现有的电磁式互感器的线圈尺寸一样，为了方便替换而无需新开模具，全光纤电流互感器输出模拟信号，可通过计量单元直接计量；具体步骤如下：
1.传感光纤环部分：原工艺只是为了电气防护，在环外部外套一层铝制护壳，现更改为耐热塑料并作密封处理，一方面防止避免使用过程中金属材料对高压磁场的影响，同时能防止浇注过程中环氧树脂流入环内部导致光纤损坏；
2.对裸露的尾纤加装一根外径4mm的聚四氟乙烯套管，耐温-40℃-+200℃，以避免浇注过程中高温和应力对尾纤的影响。
2.2预热
环氧树脂浇注料是由环氧树脂、固化剂、功能性助剂和无机粉体填料等组成的配方体系，在物料运输储存过程中，进入空气后会吸附空气中的水分，降低产品绝缘性能，同时为提高流动性，需要进行预热烘干。
1.硅微粉干燥：将硅微粉加入硅微粉干燥罐中，温度120℃，时间不得低于7小时，干燥过程中持续搅拌并抽真空，真空度1000Pa-20000Pa；
2.环氧树脂预热：我司采用双酚A型环氧树脂E-39D，将环氧树脂带铁桶放于加热炉内预热，温度100℃-120℃，加热时间不得低于5小时；
3.固化剂预热：将固化剂带铁桶放入加热炉内，温度120℃-130℃，加热时间不得低于5小时；
4.模具预热：在模具内表面上均匀涂抹脱模剂后，将互感器半成品按工艺要求 装入模具固定，检测绝缘电阻等电气性能，再将模具放入干燥烘箱加热，温度120℃，加热时间不得低于4小时。
2.3混料
对预处理完成的原材料，进行预混(配料)和终混。预混即是按一定配比，将环氧树脂、固化剂等自动计量、吸入预混罐内，充分搅拌并抽真空脱气，分为环氧树脂的配料和固化剂的配料；终混即是将脱气后的环氧树脂+硅微粉和固化剂+硅微粉二组分混合料，通过自动计量导入终混罐，在恒温真空下进一步搅拌混合均匀成为浇注料。
1.先加热预混罐，保证罐内温度达到85℃-90℃；
2.在预混罐A中加入环氧树脂、硅微粉并搅拌10分钟，待搅拌均匀后，抽真空(230Pa-300Pa)并持续搅拌，时间不得低于2小时；在预混罐B中加入固化剂、增韧剂、硅微粉并搅拌10分钟，待搅拌均匀后，抽真空(230Pa-300Pa)并持续搅拌，时间不得低于2小时；
3.停止预混罐的物料搅拌并释放压力，依次把预混罐A和预混罐B中的物料加入终混罐中，搅拌并抽真空(230Pa-300Pa)，持续时间30分钟；
4.在终混罐加入促进剂搅拌并抽真空(230Pa-300Pa)，时间约10分钟。
2.4浇注
预混料完成后即可将预热的模具放入浇注罐内，浇注罐温度为110℃±5℃，抽真空至200Pa，浇注过程为手动操作，根据模具型腔复杂程度和浇注工艺性的优劣人工控制流量，一般可控制在1.5-2kg/min或以不堵塞排气孔为准，以使浇注料充满模具；浇注完成后，继续抽真空(200Pa)约30分钟。
2.5固化
1.把浇注完成的模具放入干燥烘箱内，按材料要求的固化温度时间曲线进行加热固化，固化过程分初固化与后固化两个阶段，在初固化阶段采用低温凝胶工艺，以减少体积收缩产生的内应力和内部孔洞，先在温度为100℃±5℃，时间1.5小时，再在120℃±5℃下固化2.5小时。
2.初固化阶段完成进行热态快速脱模，打开模具取出浇注体，去除飞边及补料，移入干燥烘箱内进入后固化阶段，温度120℃±5℃，升温速度平稳，时间12小时。待完成固化工艺后，产品随烘箱自然降到室温后才能取出，以使内应力完全释放，防 止开裂。
2.6工艺过程要点
1.严格温度控制
环氧树脂浇注料的材料预热、混料及浇注温度，都应按工艺参数严格而精确的控制，否则将影响浇注质量。加热时应均匀缓慢地进行，否则局部材料因温度太高变质损坏。冬季气温较低，在配料时，需先对罐体及管道进行加热。
2.混料、搅拌、脱气时间
这段工艺过程的时间参数，取决于配方组分投料的次序、流动性，一般控制在3-4小时。终混时间不能过长，30-45分钟为宜，否则材料粘度随时间推移会迅速增加，迫使浇注时间缩短，影响流料速度和浇注质量。脱气的质量将决定浇注时气泡的多少，气泡越少浇注质量越高，我们采用目前广泛应用且脱气效果最理想的薄模脱气方法。
3.浇注过程
浇注前必须保证浇注罐气压略低于终混罐以防止材料倒喷。浇注速度一般可控制在1.5-2kg/min或以不堵塞排气孔为准，浇注料应呈连续、细流装流入模具浇口，速度太快则易固化后会在浇口处缺料，而速度太慢则固化后易在内部会有气孔或大面积缺料。
4.固化
固化进行约1-2小时内即凝胶之前需检查模具浇口，如有缺料则应补料，固化4小时后不宜再补料。
固化过程中最易产生潜在内应力有三个时间段：
(1)初固化阶段：是潜在内应力形成的主要阶段，初固化温度越高，浇注件产生的内应力越大。
(2)热态快速脱模阶段：一般要求在脱模后10分钟内将浇注件放入干燥烘箱内，在室温下停留时间越长，温度降低越快，产生的内应力越大。脱模时避免用重大机械冲击力取出浇注件。
(3)冷却阶段：固化工艺完成后，产品一定应随烘箱自然缓慢地冷却到室温后再取出。
4.浇注成品测试。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种全光纤电流互感器浇注工艺,其特征在于:包括以下步骤：
S1：获取环氧树脂浇注料，所述环氧树脂浇注料包括环氧树脂、固化剂、功能性助剂和无机粉体填料；
S2：对环氧树脂浇注料进行预热和干燥处理；
S3：将预热和干燥处理后的环氧树脂浇注料置于真空中进行混料脱泡处理；
S4：将互感器半成品置于模具中并进行预热；
S5：将脱泡处理处理后的环氧树脂浇注料置于真空中进行浇注脱泡处理；
S6：浇注完成后对模具进行固化脱模处理即得到互感器浇注体。
2.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器浇注工艺,其特征在于:所述环氧树脂浇注料的预热和干燥处理的具体步骤如下：
S21：对硅微粉进行干燥：将硅微粉加入硅微粉干燥罐中，干燥温度为100-140℃，干燥时间为7-70小时，干燥过程中持续搅拌并抽真空，真空度1000Pa-20000Pa；
S22：对环氧树脂进行预热：将环氧树脂放于加热炉内加热，加热温度为100℃-120℃，加热时间为5-9小时；
S23：对固化剂进行预热：将固化剂桶放入加热炉内，加热温度为120℃-130℃，加热时间为5-8小时。
3.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器浇注工艺,其特征在于:所述对模具进行预热包括以下步骤：
在模具内表面上均匀涂抹脱模剂后，将互感器半成品按工艺要求装入模具固定，再将模具放入干燥烘箱加热，干燥温度为100-140℃，加热时间为4-6小时。
4.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器浇注工艺,其特征在于:所述混料脱泡处理包括以下步骤：
S31：在真空条件下向预混罐A中加入环氧树脂和硅微粉，确定预混温度进行搅拌；
S32：在真空条件下向预混罐B中加入固化剂、增韧剂和硅微粉，确定预混温度并搅拌；
S33：停止预混并释放压力，将预混罐A和预混罐B中的物料加入终混罐中；
S34：在真空条件下搅拌终混罐。
5.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器浇注工艺,其特征在于:所述浇注脱泡处理具体步骤如下：
S51：将预热的模具放入浇注罐内，所述浇注罐的温度为110℃±5℃；
S52：将浇注罐抽成真空；
S53：浇注料填入模具进行浇注；
S54：浇注完成后，继续将浇注罐抽成真空。
6.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器浇注工艺,其特征在于:所述固化脱模处理包括以下步骤：
S61：将浇注完成的模具放入干燥烘箱内进行干燥；
S62：采用低温凝胶工艺进行初固化：固化温度为100℃±5℃，时间1-1.5小时；再在120℃±5℃下固化2-2.5小时；
S63：采用热态快速脱模进行后固化：打开模具取出浇注体，去除飞边及补料，移入干燥烘箱内，温度120℃±5℃，升温速度平稳，时间12小时；
S64：待烘箱内温度降到室温后取出模具。
7.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器浇注工艺,其特征在于:所述互感器设置有传感光纤环；所述传感光纤外部外套耐热塑料并作密封处理；并在裸露的尾部光纤加装一根聚四氟乙烯套管。
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