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高压大功率变压器线圈浸渍漆的选用

2013-07-06 11:33:54 来源:《磁性元件与电源》2013年7月刊 点击:4518

摘要:  本文介绍了高压大功率变压器线圈浸渍漆的选用及真空压力浸渍工艺。

关键字:  变压器,高压,大功率,VPI真空压力浸渍,绝缘材料

 一、引言
    浸渍是把绝缘材料上粗相组织和显微组织的细孔,变压器线圈的层间、组间、匝间的结构缝隙用绝缘漆填满的一种处理方法。
长期暴露在空气中的变压器,由于受到高温、低温、潮湿、盐雾等环境的影响,使其使用的绝缘材料的绝缘性能下降,严重影响变压器的可靠性和寿命。变压器的绝缘强度、耐热等级、防潮能力、机械强度等性能不仅由线圈所用绝缘材料的品种来决定,而且与绝缘处理所用浸渍漆的种类及工艺方法有很大的关系。
    二、 浸渍漆的选用及工艺
    我公司典型工艺中规定用的某阻燃型线圈无溶剂浸渍树脂厂家停产,选择一种新型的线圈浸渍漆代替原阻燃型线圈无溶剂浸渍树脂势在必行。
随着国内生产绝缘材料的厂家越来越多,绝缘浸渍漆的种类也各种各样。由于我公司生产的高压大功率变压器对绝缘浸渍漆的高温、低温、潮湿、盐雾等环境要求比较高。因此,我们必须进行大量的工艺试验。
    2.1绝缘浸渍漆的组成和分类
绝缘浸渍漆主要是由成膜材料(基料)和稀释剂、固化剂、增塑剂等辅助材组成。一般常用的成膜材料(基料)都是合成树脂。如应用最广的:环氧树脂、有机硅树脂、醇酸树脂、酚醛树脂和聚酯树脂等等。
绝缘浸渍漆分有溶剂漆和无溶剂漆两种。有溶剂浸渍漆使用方便,贮存稳定,价格低廉,但缺点是固体含量少,浸渍后吃漆量少,浸渍和烘焙时间长,在真空压力循环浸渍(VPI)和固化过程中溶剂挥发,造成环境污染,且溶剂易燃不安全。无溶剂浸渍漆固体含量高,内层干燥好,绝缘层内气隙少,特别在真空压力循环浸渍(VPI)和固化过程中挥发物少,减少环境污染。
    2.2工艺试验
    2.2.1试验用线圈的设计
试验用线圈是按高压大功率变压器线圈的特点及工艺试验要求进行设计,选用了QZ-2/130 Φ0.09导线和≠0.1×40紫铜皮作为绕组,层间绝缘为0.08电缆纸和0.05聚酯薄膜。技术条件如表1:
    表1:
    2.2.2试验浸渍漆的选取
    对绝缘浸渍漆的技术要求:
1)粘度低,渗透力好,能迅速渗入线圈绕组内部,填补孔隙,烘干后达到绝缘要求;
2)固体含量高,减少浸渍次数,缩短浸渍周期,在达到规定的漆膜厚度,绝缘电阻稳定;
3)粘结力和厚层干燥好;漆膜与工件面的粘结力强,线圈、绕组内层干燥好,漆膜坚固;
4)耐热性高,保证变压器在高温下长期使用,漆膜不易老化;
5)酸值要低,对绝缘材料和铜导线等不能有腐蚀作用;
6)低毒,最好无毒,不影响生产工人的身体健康和不造成环境污染;
7)浸渍漆在各种环境下使用,必须具备较高的绝缘电阻,耐高温、耐油、耐化学气体腐蚀、防潮、防霉、防盐雾、阻燃等要求。
我们选取了Z30、C30、H30系列的多种绝缘漆进行了浸渍工艺试验。
    2.2.3.浸渍工艺
    我公司采用的是真空压力循环浸渍(VPI)工艺,真空压力循环浸渍(VPI)是一种非常好的浸渍方法,它能最大限度地将绝缘漆挤进线圈和绝缘材料的纤维组织中去,从而提高浸渍效果。对于导线较细,层间绝缘为电缆纸,层数较多绕组的线圈,使用真空压力循环浸渍(VPI)效果更好。
真空压力循环浸渍(VPI)工艺:
1)用4号杯测量浸渍漆的粘度,粘度控制在25~30S(23±5℃);
2)线圈放于烘箱内,升温至105℃,保温4小时后,取出线圈冷却至40~50℃;
3)线圈测试绝缘电阻,绝缘电阻达到要求后将线圈吊入浸渍罐内;
4)盖紧浸渍罐门,抽真空至500Pa,保真空30分钟;
5)关闭真空阀,输漆;
6)开启输气阀,控制输漆时间在1小时左右,漆面高于线圈50~100mm;
7)输漆结束继续保真空30分钟;
8)开启真空泵,浸渍加压至0.5MPa,关闭空压泵,保压2小时;;
9)泄压至0.2MPa,开启回漆阀,回漆时间控制在1小时左右;
10)完全泄压,将线圈吊入烘箱,滴漆30分钟;
11)滴漆30分钟后,烘箱升温至130±5℃,保温8小时;
12)线圈随烘箱冷却至60℃±5℃取出去漆瘤,用4号杯测量浸渍漆的粘度;
13)检验。
    2.2.3.试验结果
    在进行大量的工艺试验后,我们对绝缘浸渍漆的粘度、浸渍线圈的外观质量、绝缘电阻、抗电强度、环境试验等进行了比较。
    表2:粘度比较
    表3:外观比较
    通过线圈浸渍后的外观、绝缘电阻、抗电强度、环境试验等比较后最终选用了某单位生产的高、低压通用(VPI)无溶剂浸渍树脂。经此高、低压通用(VPI)无溶剂浸渍树脂浸渍后的线圈外观光亮整洁,常温下绝缘电阻大于1000MΩ。低温-45℃,8小时;高温+85℃,8小时;温度冲击;盐雾;霉菌试验后外观无变化,无开裂现象。低温、高温下绝缘电阻均大于1000MΩ。(绝缘电阻用1000V摇表测试)
    此高、低压通用(VPI)无溶剂浸渍树脂是由成膜材料(基料)40%改环氧树脂和20%耐热聚酯亚胺树脂、稀释剂、阻燃剂、交联剂和稳定剂等组成。稀释剂用低毒低挥发的乙烯基甲苯代替了传统的稀释剂苯乙烯;阻燃剂为无卤环保的磷酸三苯酯。此高、低压通用(VPI)无溶剂浸渍树脂具有挂漆量大、介质损耗低真空浸渍和固化过程中挥发少、耐热等级高、环保和贮存期长等特点。
    三、总结
    本文针对我公司生产的高压大功率变压器线圈浸渍漆的选用及真空浸渍工艺进行了浅述。选用的高、低压通用(VPI)无溶剂浸渍树脂经过我公司近2年时间的产品应用验证,完全满足设计要求,目前已形成了典型工艺。

 参考文献
1周福行,绝缘材料通讯,无溶剂浸渍漆在应用中的几个问题(1983年第Z1期)
2衷敬和 姜其斌等,绝缘材料, C级无溶剂有机硅浸渍漆的应用工艺研究(2008年第04期)

 作者
郑亚宁 1982年 工程师 从事特种元件工艺研究 合肥华耀电子工业有限公司 电话:0551-5197130-279

 

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