環(huán)氧樹脂澆注電流互感器制造工藝的研究

摘 要:本文主要針對真空澆注工藝，以10kV澆注電流互感器用環(huán)氧樹脂體系為研究對象，闡述了器身的包繞、澆注材料、澆注工藝對其產(chǎn)品的性能影響，并從提高生產(chǎn)效率的角度，研究10kV澆注電流互感器在制造過程中，不同的器身預(yù)熱處理對產(chǎn)品局放性能影響。

關(guān)鍵詞:環(huán)氧樹脂 真空澆注工藝 局部放電 電流互感器

中圖分類號:TH87文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0056-01

1 前言

環(huán)氧樹脂自問世以來，以其粘結(jié)強度高、收縮率低、化學(xué)穩(wěn)定性好、電絕緣性能優(yōu)良、機(jī)械強度高、加工性能好等優(yōu)點，在國防軍工、高壓電器、機(jī)械、輕工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是重要的精細(xì)高分子材料之一。

在電氣絕緣行業(yè)，環(huán)氧樹脂是固體絕緣的主要原料，主要用于澆注和APG注射兩大工藝生產(chǎn)的互感器、固封極柱及絕緣制品等產(chǎn)品。環(huán)氧樹脂體系主要是填料、樹脂、固化劑、增韌劑和促進(jìn)劑，目前大多樹脂廠家已將促進(jìn)劑及增韌劑加到樹脂中，生產(chǎn)加工時較為方便。澆注式電流互感器具有體積小、重量輕、精度高的優(yōu)點，混合膠在一定溫度條件下，具有良好的流動性，可以填充細(xì)小的間隙，可以澆注成各種需要的形狀，把金屬及絕緣材料牢固地粘接在一起。

2 實驗部分

2.1 實驗原料

實驗用環(huán)氧樹脂體系為雙酚A環(huán)氧樹脂，固化劑為甲基四氫苯酐，填料為活性硅微粉，鐵芯、銅排、漆包線以及斜紋白布帶、聚酯薄膜、絕緣皺紋紙等包繞材料。

2.2 實驗設(shè)備

真空澆注設(shè)備，變壓器，局放儀。

2.3 測試

按照GB/T 1208-2006、 GB/T 7354-2003以及GB/T 311.1-1997對產(chǎn)品進(jìn)行局部放電試驗以及耐壓試驗。

3 制造工藝過程對性能的影響

3.1 電器器身的包繞

為了使環(huán)氧樹脂澆注體中不產(chǎn)生危險的應(yīng)力，應(yīng)該合理的選擇緩沖層的材料以及緩沖厚度，需要根據(jù)所用環(huán)氧樹脂體系的固化收縮率、鐵芯所承受的壓力、絕緣要求等因素，對鐵芯和一次銅排進(jìn)行合理的包繞處理，使尖角及氣隙均包在屏蔽層之內(nèi)，能有效地排除尖端放電和氣隙放電，在包扎的過程中應(yīng)注意清潔防污。二次繞組包繞后需要進(jìn)行誤差、伏安特性以及極性實驗，試驗符合要求方可使用。

3.2 澆注材料的影響

對于澆注電流互感器來說，對樹脂體系的要求較高，混合料必須滿足其流動性好，便于樹脂滲透到層間;反應(yīng)速度不易過快，防止大量的氣泡產(chǎn)生;內(nèi)部應(yīng)力較小，以提高產(chǎn)品的機(jī)械性能。為增加環(huán)氧樹脂與硅微粉的界面結(jié)合，易選用活性硅微粉。

3.3 器身的干燥

器身的預(yù)熱處理主要目的是為了除去器身的水分，防止?jié)沧⑦^程中產(chǎn)生大量的氣泡，使產(chǎn)品的局放過大，同時考慮到產(chǎn)品制造過程中的節(jié)能降低成本，對器身的預(yù)熱條件進(jìn)行研究，主要選用溫度為95℃、105℃和115℃，時間為10h、12h和14h，共9組實驗條件，其中根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗95℃/10h的處理很難除去二次繞組的水分，所以不必進(jìn)行實驗，從節(jié)能提高效率的角度，對于115℃/14h的處理，也不需要進(jìn)行。

3.4 澆注工藝

對于單混料罐制造，其澆注工藝主要包括樹脂及填料初混—固化劑終混—真空澆注—固化—脫模后固化5個過程，涉及到混料溫度、混料時間、混料罐的真空度、澆注罐的溫度、澆注罐的真空度、澆注罐的預(yù)抽真空時間、澆注時間以及保真空時間等工藝參數(shù)。

澆注過程中，抽真空的目的都是為了更好地除去原料反應(yīng)過程中產(chǎn)生的小分子氣體，避免產(chǎn)品中產(chǎn)生氣泡，加大產(chǎn)品的局部放電量，所以真空脫氣時間尤為重要，不可為了追求速度則縮短真空脫氣時間，這樣會使混合料的脫氣不充分，使?jié)沧Ⅲw內(nèi)不形成氣泡;同樣為了降低產(chǎn)品的局放，在澆注完成后需要維持一定的真空時間，以便產(chǎn)品內(nèi)氣體排出。

固化工藝應(yīng)當(dāng)采取由低至高的固化溫度和緩慢降溫的冷卻方式，這是為了釋放澆注體內(nèi)部應(yīng)力，避免微裂紋的出現(xiàn);并且同一材料合理的后固化工藝還會提高產(chǎn)品的玻璃化溫度。

4 結(jié)果分析

根據(jù)所選取的實驗條件對器身進(jìn)行預(yù)熱處理，制造電流互感器，最終進(jìn)行耐壓局放的測試，其測試結(jié)果見表1:

從表中可以看出，隨著溫度的提高，局放值在逐漸降低，以115℃/12h最低;95℃的處理條件，不論是12h還是14h，局放的平均值都相同，且都較大，這可能是在95℃條件下，器身的水分不能夠徹底的除去;105℃和115℃時，局放值隨著器身預(yù)熱時間的增加，局放值也降低，這說明較長時間的預(yù)處理有利于器身的干燥;105℃/14h和115℃/10h兩種處理條件的局放值相差不大，從提高生產(chǎn)效率來看，生產(chǎn)時應(yīng)當(dāng)選取115℃/10h。

對于器身干燥的處理，理論上是溫度越高，處理時間越短，效率越高，但是由于鐵芯等電器元件的包繞材料能夠耐受最高溫度有限，所以其處理溫度通常不超過115℃。同時為了更好地控制產(chǎn)品局放，在器身裝模時盡量縮短暴露在空氣中的時間，這是因為長時間其溫度下降，重新吸入了較多的水分。

5 結(jié)論

環(huán)氧樹脂澆注電流互感器作為電氣設(shè)備中至關(guān)重要的一部分，其質(zhì)量尤為重要，生產(chǎn)時在嚴(yán)格控制各個制造工藝環(huán)節(jié)保證質(zhì)量的同時，還需要不斷地探索研究能夠有效提高生產(chǎn)效率的工藝過程，在保證質(zhì)量的同時降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，在激烈的市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢。

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