CN110993330A - 一种变压器线圈的制造方法及烘炉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器线圈的制造方法及烘炉装置，具体步骤为：具体步骤为：步骤一：使用环氧树脂浇注料浇注内置有未包封线圈的线圈包封模具，之后将装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具纵向放置在烘炉内，然后烘炉加热升温，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具沿纵向方向分为若干级阶梯温度，且装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具从下至上的阶梯温度依次降低，以对环氧树脂进行凝胶处理；步骤二：将烘炉整体加热到100℃，保温3～5小时，再将烘炉整体升温到130℃，保温8～12小时，以对环氧树脂进行固化处理，使线圈包封模具内的线圈形成有环氧树脂层；步骤三：脱模。本发明可减少线圈的局部放电量及防止线圈开裂。

Description

一种变压器线圈的制造方法及烘炉装置

技术领域

本发明涉及变压器线圈制造技术领域，尤其涉及一种变压器线圈的制造方法及烘炉装置。

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。其中，干式变压器线圈的凝胶固化过程，是线圈制造一道关键工序，线圈固化前，环氧树脂和固化剂进行交联反应，此时树脂在线圈内部进一步充分渗透，当温度逐渐升到凝胶温度时，环氧树脂和固化剂粘度突然增大而失去流动性，环氧树脂和固化剂的混合液体向固体状态进行转化，此阶段称为凝胶，此时浇注料呈弹性体；然后再逐渐升温到固化温度进行固化，浇注料完成从固体弹性状态慢慢变成固体刚性状态，此阶段称为固化。

大、中型干式变压器线圈在进行环氧树脂真空浇注时，由于线圈的体积较大，在真空浇注完成后，线圈内部仍然存在微量气体的可能，按目前线圈的凝胶固化工艺，环氧树脂在凝胶固化时，线圈周围的温度基本一致，甚至上层的温度更高，因此环氧树脂在凝胶固化过程中，环氧树脂是同时凝胶固化收缩，这样线圈的每个部分是同时产生凝胶固化反应，线圈的每个部分会同时产生大量的应力，可能导致线圈的绝缘层产生裂痕，这些细小的裂痕不容易检查出来，严重时线圈表面可以看到有收缩的条纹，当线圈产生裂痕时，线圈的绝缘性能激剧下降，变压器运行时，线圈在较短的时间内会烧毁引起停电事故。采用传统的工艺，环氧树脂同时收缩凝胶固化，线圈真空浇注后存在线圈内部微量的气体不易排出，变压器运行时，会增加线圈的局部放电量，缩短线圈的运行寿命。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种可以大大减少线圈的局部放电量、防止线圈开裂的变压器线圈的制造方法。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种变压器线圈的制造方法，具体步骤为：

步骤一：使用环氧树脂浇注料浇注内置有未包封线圈的线圈包封模具，之后将装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具纵向放置在烘炉内，然后烘炉加热升温，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具沿纵向方向分为若干级阶梯温度，且装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具从下至上的阶梯温度依次降低，以对环氧树脂进行凝胶处理；

步骤二：将烘炉整体加热到100℃，保温3～5小时，再将烘炉整体升温到130℃，保温8～12小时，以对环氧树脂进行固化处理，使线圈包封模具内的线圈形成有环氧树脂层；

步骤三：在烘炉断电状态下，将带有环氧树脂层的线圈包封模具在烘炉内自然冷却到100℃时出炉，出炉后马上拆除线圈外部的线圈包封模具，拆除线圈包封模具后，将带有环氧树脂层的线圈马上移入烘炉内，带有环氧树脂层的线圈的温度自然缓慢冷却到70℃～80℃时出炉，其中带有环氧树脂层的线圈出炉拆除模具后到再次进炉时间控制在10分钟内。

进一步地，在步骤一中，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具沿纵向方向分为3级阶梯温度，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具从下到上每个阶梯温度递减N℃，N为正数。

进一步地，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的底部温度加热到80℃，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的中部温度加热到(80-N)℃，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的上部温度加热(80-2×N)℃后，在此阶梯温度保温1～2小时；然后装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的中部和上部升温到80℃和(80-N)℃，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的底部保持80℃不变，在此温度下保温1～2小时；接着装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的上部升温到80℃，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的下部和中部保持温度80℃不变，此时装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的下、中、上部的温度均为80℃，在此温度下保温6～8小时，以对环氧树脂进行凝胶处理。

进一步地，在步骤一中，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具沿纵向方向分为X级阶梯温度，X＞3，且为整数，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具从下到上每个阶梯温度递减M℃，M为正数。

进一步地，在步骤一中，线圈包封模具进入浇注罐时的温度应在70-75℃，大气干燥30分钟，待线圈包封模具温度稳定在70℃左右时开始脱气，真空至50pa后继续脱气30分钟。浇注过程中保持线圈包封模具温度70℃，浇注罐压力200-300pa，采用连续缓慢的方式浇注，浇注时间根据未包封线圈体积大小控制在40-90分钟。浇注结束后保持浇注真空度静放15-30分钟，解除真空后根据需要补料，如果补料较多，需2次抽真空至200pa。

进一步地，环氧树脂浇注料主要包括环氧树脂、固化剂和填料，其中填料占环氧树脂和固化剂之和的比重为60％～65％，环氧树脂和固化剂比例为1:1。

本发明的目的之二在于提供一种烘炉装置，用于对环氧树脂进行凝胶固化处理。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种烘炉装置，包括烘炉，所述烘炉沿纵向方向设有若干个吹风口，每个吹风口的内部均设有至少一个暖风源和冷风源，以使每个吹风口的温度能够从下至上逐渐降低，每个吹风口均设有温度控制器，所述温度控制器用于控制所述暖风源和冷风源吹出的温度。

进一步地，所述烘炉的两侧壁沿纵向方向均设有若干个吹风口。

进一步地，所述烘炉的两侧壁沿纵向方向均设有三个吹风口。

进一步地，所述烘炉的底部设有底部进风口，所述烘炉的顶部设有顶部出风口。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明采用分段式的凝胶，这样凝胶时产生的应力也是分阶段进行，能够减少应力产生范围，大大的减少了应力的产生，有效的防止了开裂；浇注后线圈内部存在微量空气，一般线圈内部气泡的流动是从下往上流动的，由于线圈从下至上的阶梯温度依次降低，如此环氧树脂的凝胶会从下往上的先后次序进行，线圈内部气泡会从下往上进行移动，如此有利于气泡向上排出，这样可以大大减少线圈的局部放电量，增加线圈的运行寿命。

附图说明

图1为本发明提供的一种烘炉装置的结构示意图

图2为图1中A-A的剖视图；

图3为线圈与环氧树脂浇注料的剖视图。

图中：1、未包封线圈；2、烘炉；3、浇注模螺杆；4、十字架槽钢；5、上定位板；6、端部撑板；7、内模；8、外模；9、分接模板；10、C形卡钳；11、内撑板；12、下定位板；13、密封垫；14、浇注模底板；15、调平螺丝；16、内模夹条；17、内模密封胶条；18、内模C形卡；19、分接铜螺母；20、密封胶条；21、夹条板；22、环氧树脂浇注料；23、下部吹风口；24、中部吹风口；25、上部吹风口；26、底部进风口；27、顶部出风口。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“一个”、“另一个”等用于区分相似的元件，这些术语以及其它类似术语不旨在限制本发明的范围。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在各附图中，相同或相应的元件采用相应的附图标记(例如，以“1XX”和“2XX”标识的元件结构相同、功能类似)。

本发明提供的一种变压器线圈的制造方法，具体步骤为：

步骤一：先使用环氧树脂浇注料22浇注内置有未包封线圈1的线圈包封模具，之后将装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具纵向放置在烘炉2内，然后烘炉2加热升温，装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具沿纵向方向分为若干级阶梯温度，且装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具从下至上的阶梯温度依次降低，以对环氧树脂进行凝胶处理；

步骤二：将烘炉2整体加热到100℃，保温3～5小时，再将烘炉2整体升温到130℃，保温8～12小时，以对环氧树脂进行固化处理，使线圈包封模具内的线圈形成有环氧树脂层；

步骤三：在烘炉2断电状态下，将带有环氧树脂层的线圈包封模具在烘炉2内自然冷却到100℃时出炉，出炉后马上拆除线圈外部的线圈包封模具，拆除线圈包封模具后，将带有环氧树脂层的线圈马上移入烘炉2内，带有环氧树脂层的线圈的温度自然缓慢冷却到70℃～80℃时出炉，其中带有环氧树脂层的线圈出炉拆除模具后到再次进炉时间控制在10分钟内。

在本实施例中，参考图1中的纵向线(L)表示装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具的纵向方向。本发明的环氧树脂在进行凝胶时，通过烘炉2的温度智能控制，在烘炉2的纵向方向分为若干级阶梯温度，且烘炉2从下至上的阶梯温度依次降低，这样使环氧树脂在凝胶时是分阶段进行的，这种凝胶方式有两个好处：(1)、在凝胶过程中，温度越高，反应越快，产生的应力越大，应力越大越容易导致开裂，本发明采用分段式的凝胶，这样环氧树脂凝胶时产生的应力也是分阶段进行，能够减少应力产生范围，大大的减少了应力的产生，有效的防止了开裂。(2)、线圈真空浇注后其内部存在微量空气，一般线圈内部气泡的流动是从下往上流动的，由于装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具从下至上的阶梯温度依次降低，如此环氧树脂的凝胶会从下往上的先后次序进行，线圈内部气泡会从下往上进行移动，如此有利于气泡向上排出，这样可以大大减少线圈的局部放电量，增加线圈的运行寿命。另外，在步骤二中，环氧树脂固化处理分两个温度进行固化处理，避免固化反应太快，可以进一步减少线圈内部及表面产生裂纹。

作为优选的实施方式，在本实施例中，根据变压器的容量的大小，可以选择环氧树脂凝胶时的纵向阶梯级数和温度梯度，比如变压器容量≤2500kVA时，在上述步骤一中，装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具沿纵向方向分为3级阶梯温度，装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具从下到上每个阶梯温度递减N℃，N为正数，在本实施例中，N可以取4。具体地，装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具的底部温度加热到80℃，装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具的中部温度加热到(80-N)℃，装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具的上部温度加热(80-2×N)℃后，在此阶梯温度保温1～2小时；然后装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具的中部和上部升温到80℃和(80-N)℃，装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具的底部保持80℃不变，在此温度下保温1～2小时；接着装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具的上部升温到80℃，装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具的下部和中部保持温度80℃不变，此时装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具的下、中、上部的温度均为80℃，在此温度下保温6～8小时，以对环氧树脂进行凝胶处理。

通过在烘炉2的纵向方向上分3层进行温度阶梯控制，线圈的下部分温度比线圈的中间部分温度高N℃，线圈的中间部分比线圈的上部分温度高N℃，即环氧树脂在凝胶时，是采用分段进行的，环氧树脂浇注料22由液状变为固体弹性状态时，是沿线圈下、中、上分阶段进行的，这种凝胶方式有两个好处：(1)、环氧树脂凝胶时产生的应力也是分阶段进行，线圈的应力相对较小，线圈的绝缘层不容易产生裂痕；(2)、线圈真空浇注后其内部存在微量空气，一般线圈内部气泡的流动是从下往上流动的，如果环氧树脂的凝胶分下部、中部和上部的先后次序进行，线圈内部气泡会从下往上进行移动，最后移到线圈的顶部排出线圈，这样可以大大减少线圈的局部放电量，增加线圈的运行寿命。在本实施例中，环氧树脂在凝胶固化时，把环氧树脂的凝胶温度控制在80℃最佳，低于80℃，反应太慢，生产效率低，高于80℃，反应太快产生较大的应力，环氧树脂固化后容易开裂。

作为优选的实施方式，当变压器容量＞2500kVA时，在步骤一中，装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具沿纵向方向分为X级阶梯温度，X＞3，且为整数，装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具从下到上每个阶梯温度递减M℃，M为正数，且M＜N。由此可见，变压器容量越大，凝胶时环氧树脂沿纵向温度阶梯数越大，相邻阶梯温度差越小。环氧树脂在固化时，时间的选择原则是变压器容量越大，线圈的体积越大，固化时间越长。

作为优选的实施方式，在步骤三中，带有环氧树脂层的线圈包封模具在100℃时出炉拆除外部的线圈包封模具再到移入烘炉2内的时间控制在十分钟内，具体时间越短越好。这样能够保证可以将带有环氧树脂层的线圈从线圈包封模具中快速拆卸下来，可有效防止带有环氧树脂层的线圈的温度在出炉后快速下降，从而防止带有环氧树脂层的线圈开裂。另外，拆卸之后，带成有环氧树脂层的线圈再送入烘炉2中进行自然冷却，其通过逐步降温的方式，让带有环氧树脂层的线圈内部的应力慢慢释放，能够防止产生应力而导致带成有环氧树脂层的线圈开裂。

作为优选的实施方式，在步骤一中，线圈包封模具进入浇注罐时的温度应在70-75℃，大气干燥30分钟，待线圈包封模具温度稳定在70℃左右时开始脱气，真空至50pa后继续脱气30分钟。浇注过程中保持线圈包封模具温度70℃，浇注罐压力200-300pa,采用连续缓慢的方式浇注，浇注时间根据未包封线圈体积大小控制在40-90分钟。浇注结束后保持浇注真空度静放15-30分钟，解除真空后根据需要补料，如果补料较多，需2次抽真空至200pa。

作为优选的实施方式，环氧树脂浇注料22主要包括环氧树脂、固化剂和填料，其中填料占环氧树脂和固化剂之和的比重为60％～65％，环氧树脂和固化剂比例为1:1，填料占比越高，浇注料的粘度越大，在满足渗透性能的前提下，填料占环氧树脂和固化剂之和的比重为60％～65％性价比最佳，有如下优点：机械性能好；导热性能高，线圈温度低；固化后线圈的收缩率更低，线圈不容易开裂；线圈的阻燃性能更好，更加安全环保，成本更低。

综上，本发明用纵向分阶梯的凝胶工艺，可以有效避免线圈内部及表面产生裂纹，消除线圈内部的气泡，减少线圈的局部放电量，提高线圈的运行寿命。另外，根据中华人民共和国国家标准“GB1094.11—2007《电力变压器第11部分：干式变压器》”22.5条规定，干式变压器的局部放电水平的最大值为10pC，线圈的凝胶固化采用传统工艺的话，其局部放电水平约在10pc范围，经试验验证，采用本发明的方法，局部放电量可控制在5pC以内。

另外，本发明还提供了一种烘炉装置，包括烘炉2，所述烘炉2沿纵向方向设有若干个吹风口，每个吹风口的内部均设有至少一个暖风源和冷风源，以使每个吹风口的温度能够从下至上逐渐降低，每个吹风口均设有温度控制器，所述温度控制器用于控制所述暖风源和冷风源吹出的温度。其中，本发明的包封模具包括浇注模螺杆3、十字架槽钢4、上定位板5、端部撑板6、内模7、外模8、分接模板9、C形卡钳10、内撑板11、下定位板12、密封垫13、浇注模底板14、调平螺丝15、内模夹条16、内模密封胶条17、内模C形卡18、分接铜螺母19、密封胶条20和夹条板21；该包封模具为现有结构，在此不再具体赘述。

在上述结构基础，通过在烘炉2的纵向方向设有若干个吹风口，每个吹风口的内部均设有至少一个暖风源和冷风源，以使每个吹风口的温度能够从下至上逐渐降低，这样将装有环氧树脂浇注料22的线圈包封模具沿纵向方向放置在烘炉2内时，线圈可在纵向方向可形成阶梯级温度，且能使线圈从下至上的阶梯温度依次降低，满足线圈分阶段进行凝胶的要求。另外，每个阶梯吹风口可以根据实际需求增加或减少送风量，其可以通过温度控制器进行智能化控制，以控制烘炉2的风量，进而控制每个吹风口的吹风温度，保证线圈每个阶梯温度达到凝胶要求。

具体地，所述烘炉2的两侧壁沿纵向方向均设有若干个吹风口。如此，可以满足不同线圈的凝胶固化要求。更具体地，所述烘炉2的两侧壁沿纵向方向均设有三个吹风口，分别为下部吹风口23、中部吹风口24及上部吹风口25。当然，本实施例的烘炉2的三个侧壁沿纵向方向均设有若干个吹风口，这样烘炉2内部形成三面出风，该三面出风效果较好。

具体地，所述烘炉2的底部设有底部进风口26，所述烘炉2的顶部设有出顶部出风口27。这样，可以保证烘炉2内的空气流通顺畅，保证线圈的凝胶固化的正常进行。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种变压器线圈的制造方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤一：先使用环氧树脂浇注料浇注内置有未包封线圈的线圈包封模具，之后将装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具纵向放置在烘炉内，然后烘炉加热升温，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具沿纵向方向分为若干级阶梯温度，且装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具从下至上的阶梯温度依次降低，以对环氧树脂进行凝胶处理；

步骤二：将烘炉整体加热到100℃，保温3～5小时，再将烘炉整体升温到130℃，保温8～12小时，以对环氧树脂进行固化处理，使线圈包封模具内的线圈形成有环氧树脂层；

步骤三：在烘炉断电状态下，将带有环氧树脂层的线圈包封模具在烘炉内自然冷却到100℃时出炉，出炉后马上拆除外部的线圈包封模具，拆除线圈包封模具后，将带有环氧树脂层的线圈马上移入烘炉内，带有环氧树脂层的线圈的温度自然缓慢冷却到70℃～80℃时出炉，其中带有环氧树脂层的线圈出炉拆除模具后到再次进炉时间控制在10分钟内。

2.如权利要求1所述的一种变压器线圈的制造方法，其特征在于，在步骤一中，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具沿纵向方向分为3级阶梯温度，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具从下到上每个阶梯温度递减N℃，N为正数。

3.如权利要求2所述的一种变压器线圈的制造方法，其特征在于，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的底部温度加热到80℃，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的中部温度加热到(80-N)℃，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的上部温度加热(80-2×N)℃后，在此阶梯温度保温1～2小时；然后装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的中部和上部升温到80℃和(80-N)℃，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的底部保持80℃不变，在此温度下保温1～2小时；接着装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的上部升温到80℃，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的下部和中部保持温度80℃不变，此时装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具的下、中、上部的温度均为80℃，在此温度下保温6～8小时，以对环氧树脂进行凝胶处理。

4.如权利要求1所述的一种变压器线圈的制造方法，其特征在于，在步骤一中，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具沿纵向方向分为X级阶梯温度，X＞3，且为整数，装有环氧树脂浇注料的线圈包封模具从下到上每个阶梯温度递减M℃，M为正数。

5.如权利要求1所述的一种变压器线圈的制造方法，其特征在于，在步骤一中，线圈包封模具进入浇注罐时的温度应在70-75℃，大气干燥30分钟，待线圈包封模具温度稳定在70℃左右时开始脱气，真空至50pa后继续脱气30分钟。浇注过程中保持线圈包封模具温度70℃，浇注罐压力200-300pa,采用连续缓慢的方式浇注，浇注时间根据未包封线圈体积大小控制在40-90分钟。浇注结束后保持浇注真空度静放15-30分钟，解除真空后根据需要补料，如果补料较多，需2次抽真空至200pa。

6.如权利要求1所述的一种变压器线圈的制造方法，其特征在于，环氧树脂浇注料主要包括环氧树脂、固化剂和填料，其中填料占环氧树脂和固化剂之和的比重为60％～65％，环氧树脂和固化剂比例为1:1。

7.一种烘炉装置，其特征在于，包括烘炉，所述烘炉沿纵向方向设有若干个吹风口，每个吹风口的内部均设有至少一个暖风源和冷风源，以使每个吹风口的温度能够从下至上逐渐降低，每个吹风口均设有温度控制器，所述温度控制器用于控制所述暖风源和冷风源吹出的温度。

8.如权利要求7所述的一种烘炉装置，其特征在于，所述烘炉的两侧壁沿纵向方向均设有若干个吹风口。

9.如权利要求8所述的一种烘炉装置，其特征在于，所述烘炉的两侧壁沿纵向方向均设有三个吹风口。

10.如权利要求9所述的一种烘炉装置，其特征在于，所述烘炉的底部设有底部进风口，所述烘炉的顶部设有顶部出风口。

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