樹脂絕緣互感器制造工藝培訓(xùn)資料

1、1 / 38環(huán)氧樹脂絕緣互感器1環(huán)氧樹脂絕緣互感器的特點(diǎn)1.1作為互感器絕緣介質(zhì)的環(huán)氧樹脂，分為戶內(nèi)型和戶外型。戶外型采用酯環(huán) 族樹脂，能耐受紫外線的破壞。環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的工藝性能和優(yōu)良的絕緣性能，當(dāng)它是液體狀態(tài)時，流 動性好，容易充滿繞組的各間隙。 當(dāng)它的混合料固化后又有很高的電氣及機(jī)械強(qiáng) 度。環(huán)氧樹脂的基本成分為雙酚A和環(huán)氧氯丙烷，加入不同的改性劑，經(jīng)過工 藝處理而成為各種不同性能的環(huán)氧樹脂。它的性能指標(biāo)為：灰分、粘度、飽和蒸 汽壓等。低電壓互感器常常使用不飽和樹脂澆注。 不飽和樹脂由不飽和酸與二元醇。 經(jīng)聚縮反應(yīng)而制成。不飽和樹脂在常下澆注，在常溫下固化。1.2環(huán)氧樹脂絕緣互感器的結(jié)構(gòu)

2、特點(diǎn) 互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以歸納為：緩沖、封閉和電場屏蔽。介紹如下。a）緩沖 互感器鐵心、電流互感器大電流一次繞組（導(dǎo)電桿、導(dǎo)電板、引線端子） 需要包緩沖層。鐵心包緩沖，是為了避免環(huán)氧樹脂固化時產(chǎn)生的收縮力壓迫鐵心， 使鐵心受力而導(dǎo)磁性能變壞。 導(dǎo)電桿、 導(dǎo)電板和引線端子包緩沖， 是為了避免環(huán) 氧樹脂固化時產(chǎn)生的收縮力使大電流一次繞組外的樹脂開裂 （銅導(dǎo)體不可壓縮）； 或者一次大電流繞組流過短路電流時， 受熱膨脹的導(dǎo)體產(chǎn)生的脹力使其外面的樹 脂開裂。加緩沖后， 柔軟的緩沖材料被壓縮， 將環(huán)氧樹脂固化時產(chǎn)生的收縮力吸收， 將大電流一次導(dǎo)線產(chǎn)生的脹力吸收，使固化后的環(huán)氧樹脂不會開裂。緩沖材料應(yīng)為多孔

3、性、 耐高溫、 可壓縮的板形材料 。常用的緩沖材料有壓 縮海綿、瓦棱紙 、毛氈、耐溫橡膠帶以及多層皺紋紙等。b）封閉 有緩沖的部位（如鐵心、電流互感器導(dǎo)電桿一次繞組等）必須密封，目的 是不讓環(huán)氧樹脂進(jìn)入緩沖層， 如果環(huán)氧樹脂進(jìn)入緩沖層后， 緩沖層變硬， 失去緩 沖作用。沒有緩沖的部位（多匝導(dǎo)線的一次繞組等）也必須密封，不讓環(huán)氧樹脂進(jìn) 入多匝一次繞組內(nèi)， 如果環(huán)氧樹脂填滿多匝一次繞組后， 多匝一次繞組將成為不 可壓縮的固體，當(dāng)多匝一次繞組流過短路電流時，環(huán)氧樹脂會開裂。封閉要在下列條件下進(jìn)行：被封閉的材料如鐵心、導(dǎo)線、絕緣材料、緩沖 材料等要預(yù)先加熱除去大部分水分。 如果這些材料含水量很多， 在

4、繞組干燥、 澆 注、加熱固化過程中，水分會汽化。水蒸汽出不來，當(dāng)水蒸汽壓力大于大氣壓力 時，水蒸汽可能從封閉層薄弱處逸出， 在澆注體內(nèi)形成汽泡； 環(huán)氧樹脂會進(jìn)入被 封閉的材料內(nèi)，破壞了緩沖作用；水蒸汽會使絕緣材料受潮，絕緣性能降低；水 蒸汽會使鐵心及金屬件生銹。常用的封閉材料是耐高溫密封膠帶。c）電場屏蔽 電場屏蔽是環(huán)氧樹脂絕緣互感器，絕緣結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。 一、二次繞組均需包屏蔽層。一是因?yàn)槔@組有棱角，屏蔽后曲率增大， 電場變均勻，提高放電電壓；再者，將電壓施加在充滿單一環(huán)氧樹脂的一、二次 繞組的屏蔽層之間，絕緣強(qiáng)度高。如果沒有一、二次繞組屏蔽層，電壓將施加在 一、二次繞組導(dǎo)線之間， 導(dǎo)線外包

5、的緩沖層及封閉層將處于電場之中， 它們的絕 緣強(qiáng)度很低，會增加局部放電量。將繞組裝入模具時， 應(yīng)對二次繞組引出線及其端子、 固定安裝底板的嵌裝 螺母、一次繞組引線端子及其嵌裝螺母進(jìn)行屏蔽， 否則它們在高電壓下會發(fā)生放 電。常用的屏蔽材料有：半導(dǎo)體皺紋紙帶、鋁箔帶、金屬網(wǎng)、金屬彈簧環(huán)等。 半導(dǎo)體皺紋紙帶和鋁箔帶，用作一、二次繞組的屏蔽層；金屬網(wǎng)，用作屏蔽二次 繞組引線及各嵌裝螺母；金屬彈簧環(huán)用于35kV電壓互感器一次繞組端部屏蔽。1.3環(huán)氧樹脂澆注工藝環(huán)氧樹脂澆注工藝過程可以總結(jié)為三個要素：溫度、真空度、時間。2 / 381.3.1不同工序?qū)囟?、真空度及時間要求的數(shù)據(jù)不同。a)溫度 電流互感器

6、要求干燥溫度低， 因?yàn)殡娏骰ジ衅髦挥邪雽?dǎo)體皺紋紙及引線端 子需要干燥，一、二次繞組被密封，僅需要預(yù)熱到需要的較低溫度。電壓互感器 要求干燥溫度高， 電壓互感器一次繞組的導(dǎo)線和層間絕緣含水量較大， 需要在較 高的溫度下干燥。環(huán)氧樹脂混合料脫氣時溫度不能太高， 因?yàn)榛旌狭现杏泄袒瘎?溫度太高， 化學(xué)反應(yīng)加劇，混合料容易在脫氣罐中固化，造成事故。為了使模具周轉(zhuǎn)快， 可以在較高的溫度下膠凝固化， 脫模后的澆注體增強(qiáng) 固化需要在規(guī)定的溫度下進(jìn)行，此種固化方法必須采用下面介紹的特殊烘箱。b)真空度 環(huán)氧樹脂混合料在真空攪拌脫氣時， 脫氣罐的真空度應(yīng)盡量高， 以盡快脫 凈氣體。真空澆注時，澆注罐的真空度也

7、應(yīng)盡量高，以使模具、器身中的殘余氣 體盡量少。硅微粉真空攪拌干燥時，真空度應(yīng)低。c)時間混合料真空脫氣時間不能長， 時間太長容易固罐。 真空澆注前， 模具在澆 注罐中抽真空時間盡量長些。 有的工序要求的時間需盡量準(zhǔn)確， 如繞組干燥時間 及澆注體固化時間，短了固化不充分，長了浪費(fèi)。1.3.2環(huán)氧樹脂澆注工藝過程 環(huán)氧樹脂澆注工藝過程大體可分為下列幾個階段： 混合料中各種材料的預(yù) 先處理、混合料真空脫氣、器身裝入模具、裝有器身的模具預(yù)熱干燥、裝有器身 的模具真空脫氣、混合料加入促進(jìn)劑、 真空澆注、膠凝固化、澆注體脫出模具(包 括澆注體修補(bǔ))、增強(qiáng)固化(或者膠凝固化和增強(qiáng)固化一起完成再脫下模具)、冷

8、 卻、切除澆冒口樹脂。1.3.3環(huán)氧樹脂澆注過程中各個階段的要求a)各種材料使用前的預(yù)先處理 硅微粉烘干除水， 加熱溫度不低于水的汽化溫度， 以使水分汽化逸出。 最 好的方法是低真空攪拌烘烤。 不攪拌常壓下烘烤需要烘干的時間很長。如果硅微 粉進(jìn)廠時已干燥達(dá)到含水量的要求， 且有防潮包裝， 可不再需要烘干除水， 只需 預(yù)熱保溫存放。環(huán)氧樹脂在常溫下粘度較大，使用前需加溫使其變稀，以容易從容器中 倒出。固化劑、增韌劑、促進(jìn)劑在常溫下粘度小，無需加熱稀化。顏色糊是由環(huán)氧樹脂和各種染料充分混合而成，其粘度大，使用前也需 加熱稀化。b)混合料真空攪拌脫氣 將環(huán)氧樹脂、硅微粉、固化劑、顏色糊和部分增韌劑五

9、種材料放入薄膜 脫氣罐中， 罐溫不宜太高過。 先在常壓下攪拌， 直到硅微粉全部混合到環(huán)氧樹脂 中去，開始抽真空，真空度越高越好。由于環(huán)氧樹脂混合料中，硅微粉是最不容 易和液體材料混合，空氣也最不易抽出，真空脫氣需達(dá)到要求時間。c)器身裝入模具按技術(shù)要求將器身組裝在模具內(nèi)， 一、二次繞組分別固定在模具上， 留出 絕緣間隙。如果需要，電流互感器二次繞組引出線、一次端子嵌裝螺母，應(yīng)用金 屬網(wǎng)進(jìn)行電場屏蔽；電壓互感器一次繞組對面的鐵軛上，應(yīng)用金屬網(wǎng)進(jìn)行屏蔽。d)裝有器身的模具加熱干燥 器身裝入模具后， 澆注前需要加熱干燥， 目的是除去器身中和模具表面的 水分。同時也是使器身和模具加熱到需要的溫度。 也

10、可以單獨(dú)加熱干燥器身， 再 將其裝入模具，但仍需將模具預(yù)熱到需要的溫度。e)裝有器身的模具真空脫氣將干燥合格的器身模具放入真空澆注罐內(nèi)， 保溫，抽真空， 真空度也是越 高越好，目的是盡量抽凈器身和模具中的空氣。 環(huán)氧樹脂混合料脫氣時間達(dá)到要 求后，應(yīng)加入促進(jìn)劑， 經(jīng)短時間抽真空攪拌后立即進(jìn)行真空澆注。 促進(jìn)劑起加速 環(huán)氧樹脂和固化劑化學(xué)反應(yīng)的作用，加速固化。如果促進(jìn)劑直接放入混合料中， 先接觸促進(jìn)劑的混合料局部發(fā)生劇烈的3 / 38化學(xué)反應(yīng)， 會形成硬塊， 所以應(yīng)將促進(jìn)劑 的重量份和部分增韌劑重量份放入容器中攪拌均勻， 形成混合料再放入樹脂混合 料中。f)真空澆注 澆注時，繞組模具的溫度應(yīng)和和

11、混合料的溫度相近。在抽真空的狀態(tài)下， 將混合料澆入有器身的模具。 澆注速度不宜快， 盡量澆慢些。 解除真空后模具中 的樹脂面要下降， 如果需要可在常壓下補(bǔ)澆。 補(bǔ)澆時模具中的樹脂面不許露出鐵 心，否則補(bǔ)澆時會產(chǎn)生氣泡。g)膠凝固化澆注后的模具放入烘箱內(nèi)加熱固化。 固化可以分兩個階段： 膠凝固化和增 強(qiáng)固化。第一種方法是，從較低溫度開始，逐級升溫，在不長的時間內(nèi)即可膠凝 固化，脫掉模具后再進(jìn)行增強(qiáng)固化。第二種方法是，加高溫，在很短的時間內(nèi)即 可膠凝固化， 脫掉模具后再進(jìn)行增強(qiáng)固化。 第二種方法可以提高澆注成型模具的 利用率，但需有特殊烘箱。h)澆注體脫出模具膠凝固化后的澆注體在高溫下脫出模具。

12、此時澆注體機(jī)械強(qiáng)度低， 脫模時 應(yīng)避免澆注體受力過大造成破裂。 同時趁澆注體柔軟時刮掉飛邊毛刺， 修理缺陷。i)增強(qiáng)固化膠凝固化的澆注體并沒有完全、 充分固化， 硬度低，其機(jī)械強(qiáng)度及絕緣強(qiáng) 度低，必須進(jìn)行增強(qiáng)固化，使?jié)沧Ⅲw達(dá)到玻璃化硬度。j)澆注體成品增強(qiáng)固化的澆注體應(yīng)在斷電的烘箱內(nèi)自然降溫至室溫左右， 才可以取出烘 箱。如果需要立即取出烘箱，應(yīng)在保溫的條件下慢慢降溫。切除澆冒口。2環(huán)氧樹脂澆注過程中的工藝輔助材料2.1脫模劑 金屬模具和環(huán)氧樹脂結(jié)合非常好，粘結(jié)牢固。在模具內(nèi)表面上涂一層脫模 劑，以使?jié)沧Ⅲw從模具中順利脫出。2.1.1硅油硅油是目前使用最多的一種脫模劑。 使用硅油做脫模劑， 須

13、預(yù)先在模具內(nèi) 表面上用硅油焙燒一層硬膜， 每次裝模前還要涂一層硅油， 脫模效果很好。 硬膜 可以連續(xù)使用數(shù)月。2.1.2硅橡膠將硅橡膠涂在模具的內(nèi)表面，在烘箱內(nèi)加溫 1600C ，保溫4小時，形成薄 膜，脫模效果很好。但薄膜未經(jīng)硫化，硬度小，使用壽命短。2.1.3硅脂 涂在模具上的硅脂無需焙燒薄膜，澆注一次涂一次。脫模效果好。2.1.4聚四氟乙烯粉末 將聚四氟乙烯粉末加熱噴涂在模具的內(nèi)表面上， 或冷噴涂在模具的內(nèi)表面 上，形成一層堅(jiān)硬的膜，可以長期使用，硬膜不會損壞。但硬膜光潔度不高，且 造價高。2.1.5上光臘 上光臘適用于常壓澆注、室溫固化的不飽和樹脂。澆注一次涂一次。還有一些脫模劑，此處

14、不再一一說明。2.2模具密封材料 環(huán)氧樹脂混合料加熱后流動性和滲透性好，它會從模具的分合面出流出， 需要對模具采取密封措施。2.2.1耐溫橡膠條 用耐溫橡膠材料來密封澆注模具， 是目前最好的方法。 常采用圓形或矩形 耐溫橡膠條， 如硅橡膠或氟橡膠。 將橡膠條放入模具分合面的密封槽內(nèi)， 可以長 時間使用，當(dāng)橡膠條老化或損壞后再進(jìn)行更換。2.2.2膩?zhàn)?器身裝入模具，模具裝配緊固后。在模具開合面外，用膩?zhàn)幽ㄗ∶芊?。這 種密4 / 38封方法比較原始，脫模場地藏亂。但是，使用者很多。a)水膠膩?zhàn)樱?用乳白色水膠與石膏粉配制成稀、 稠適用的糊狀物， 放入聚乙 烯膜袋中封閉備用， 使用時將袋子剪一小口擠

15、出。 這種膩?zhàn)涌梢酝吭谀＞叩姆趾?面上，膩?zhàn)硬辉S進(jìn)入模具內(nèi)；也可以涂在模具開合面外。這種膩?zhàn)与y以清除。b)清漆膩?zhàn)樱?用醇酸清漆與石膏粉配制成稀、 稠適用的糊狀物， 放入聚乙烯 膜袋中封閉備用， 使用時將袋子剪一小口擠出。 可以涂在模具開合面上， 膩?zhàn)硬?許進(jìn)入模具內(nèi)；也可以涂在模具開合面外面。難以清除。c)水膩?zhàn)樱河们逅c石膏粉配制成糊狀物， 涂在模具開合面的外面。 容易清 除。d)聚氯乙烯糊放入聚乙烯袋中密封備用， 使用時剪一小口擠出。 這種膩?zhàn)又?能涂在模具的開合面上，膩?zhàn)硬辉S進(jìn)入模具內(nèi)。容易清除。3工藝裝備3.1澆注成型模具 合理、美觀的澆注體外形， 要靠合理的模具來保證。 模具合理與

16、否還和裝 模及脫模是否方便有關(guān)。 同時還要考慮澆注時氣體容易排出。 模具材料和制造方 法簡介如下。3.1.1鑄鋁合金模具鋁和稀有金屬鈦的合金具有密度大， 硬度高， 重量輕的特點(diǎn)， 適合于做成 鑄造成型的環(huán)氧樹脂澆注模具， 尤其是35kV及以上的體積大的互感器澆注模具。 歐美國家大多采用這種模具。3.1.2鋼板模具用中碳鋼板制造的模具也具有機(jī)械強(qiáng)度高， 表面加工光潔度高的特點(diǎn)， 是 我國目前使用很普遍的一種型式的模具。 鋼板模具分為冷拉成形結(jié)構(gòu)、 拼塊鑲裝 結(jié)構(gòu)和焊接成形結(jié)構(gòu)。a)拼塊鋼板模具，鋼板厚，拆件多，重量大。但拆、裝模方便。是采用最多 的一種模具結(jié)構(gòu)。b)拉伸鋼板模具，鋼板薄，模具尺寸

17、小，重量輕，適用于批量模具生產(chǎn)。c)焊接鋼板模具，雖然組合件少，但笨重，使用較少。3.1.3鑄鋁合金環(huán)氧樹脂復(fù)合模具a)采用普通硅、鎂、鋁合金材料鑄造成環(huán)氧樹脂澆注成型模具 ，具有造 價低，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。但是其密度小，硬度低。模具內(nèi)表面容易出氣孔，容易受 損。b)為了充分利用硅鎂鋁合金模具的優(yōu)點(diǎn)， 克服其缺點(diǎn)， 以硅鎂鋁合金模具為 主體，內(nèi)表面上澆注(須粘合)一層環(huán)氧樹脂，固化后稍加修整，不必加工，即 可得到光潔的內(nèi)表面。如果用熱變形溫度高、 硬度高， 若以鋁粉做填料的酯環(huán)族 環(huán)氧樹脂澆注在內(nèi)表面，效果更佳。c)在硅鎂鋁合金模具內(nèi)表面噴一層聚四氟乙烯硬膜。聚四氟乙烯硬膜密度 大，硬度高，表面光

18、潔度高。3.2成形胎具和各種測量尺寸的塞規(guī)、固定位置的卡板3.2.1成形胎具a)電流互感器： 一次繞組， 有不同尺寸的成形胎具； 如果一次導(dǎo)線穿過環(huán)形 二次繞組繞成一次繞組， 需要有考慮存在二次繞組時的一次繞線胎； 一次繞組包 扎完緩沖層和屏蔽層，往往產(chǎn)生變形，應(yīng)用胎具進(jìn)行整形，以保證裝人模具后， 尺寸準(zhǔn)確，也需要胎具。b)大電流電流互感器的焊接一次繞組，焊接件之間應(yīng)用胎具保證其尺寸和 角度準(zhǔn)確。3.2.2測量尺寸的塞規(guī)a)電流互感器和電壓互感器的器身裝入模具時均需要控制一、 二次繞組之間 的絕緣間隙、二次繞組到模具的間隙。 須用塞規(guī)進(jìn)行實(shí)際測量， 應(yīng)不小于要求的 某個最小距離。5 / 383

19、.2.3固定位置的卡板a)電流互感器： 支持式電流互感器在繞制一次繞組及器身組裝時， 應(yīng)用卡板固定住P1、P2端子，保證兩個端子的正確位置及兩個端子孔之間的距離。b)電壓互感器： 不接地電壓互感器在器身組裝時， 應(yīng)用卡板固定住兩個一次引線端子A、B,保證其高度及它們之間的距離。4澆注設(shè)備根據(jù)要求, 環(huán)氧樹脂澆注工藝過程中需要有, 真空脫氣設(shè)備, 真空澆注設(shè) 備和加熱固化設(shè)備。這些設(shè)備可以單獨(dú)運(yùn)行；也可以連接起來形成生產(chǎn)線。4.1真空脫氣攪拌罐真空脫氣攪拌罐應(yīng)具備：加熱到要求的溫度（600C800C ）,真空殘壓不大于50Pa,可以攪拌混合料， 三個條件。 將各種材料組份分別放入真空脫氣 罐內(nèi)真

20、空脫氣，必須混合均勻，脫凈氣體方可進(jìn)行澆注。根據(jù)攪拌器的結(jié)構(gòu)不同， 真空脫氣罐可以是薄膜脫氣， 也可以是錨式脫氣。 錨式脫氣罐脫氣效果差， 脫氣需要的時間長。 薄膜脫氣罐脫氣效果好， 脫氣時間 短?；旌狭厦摎膺^程有兩種方法：第一種方法，除促進(jìn)劑和部分增韌劑以外， 其他材料放入真空脫氣罐， 經(jīng)真空脫氣合格后， 再將增韌劑和促進(jìn)劑的混合料在 真空狀態(tài)下放入真空脫氣罐進(jìn)行攪拌脫氣，必須在很短的時間內(nèi)進(jìn)行真空澆注。 第二種方法： 預(yù)先將按比例配置好的環(huán)氧樹脂和硅微粉， 放入預(yù)混罐進(jìn)行充分混 合脫氣處理，待用。同時將按比例配置好的液體固化劑、硅微粉和顏色糊，放入 另一預(yù)混罐進(jìn)行充分混合脫氣處理， 待用。澆注時， 按比例把兩個預(yù)混罐中料放 入總真空脫氣罐中， 經(jīng)過短時間混合攪拌， 再將增韌劑和促進(jìn)劑的混合料在真空 狀態(tài)下放入總真空脫氣罐進(jìn)行攪拌脫氣，必須在很短的時間內(nèi)進(jìn)行真空澆注。以上第二種混合料脫氣方法，適合互感器生產(chǎn)量很大的情況，節(jié)省時間， 生產(chǎn)效率高。 預(yù)混罐容積大， 可以預(yù)混出一天澆注需要的總量， 每澆注一次放出 一部分