環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、澆注工藝對其產品的性能影響，并從提高生產效率的角度，研究10kV澆注電流互感器在制造過程中，不同的器身預熱處理對產品局放性能影響。

關鍵詞:環氧樹脂 真空澆注工藝 局部放電 電流互感器

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

1 前言

環氧樹脂自問世以來，以其粘結強度高、收縮率低、化學穩定性好、電絕緣性能優良、機械強度高、加工性能好等優點，在國防軍工、高壓電器、機械、輕工等領域得到廣泛應用，是重要的精細高分子材料之一。

在電氣絕緣行業，環氧樹脂是固體絕緣的主要原料，主要用于澆注和APG注射兩大工藝生產的互感器、固封極柱及絕緣制品等產品。環氧樹脂體系主要是填料、樹脂、固化劑、增韌劑和促進劑，目前大多樹脂廠家已將促進劑及增韌劑加到樹脂中，生產加工時較為方便。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

實驗用環氧樹脂體系為雙酚A環氧樹脂，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 實驗設備

真空澆注設備，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對產品進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

為了使環氧樹脂澆注體中不產生危險的應力，應該合理的選擇緩沖層的材料以及緩沖厚度，需要根據所用環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行合理的包繞處理，使尖角及氣隙均包在屏蔽層之內，能有效地排除尖端放電和氣隙放電，在包扎的過程中應注意清潔防污。二次繞組包繞后需要進行誤差、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;反應速度不易過快，防止大量的氣泡產生;內部應力較小，以提高產品的機械性能。為增加環氧樹脂與硅微粉的界面結合，易選用活性硅微粉。

3.3 器身的干燥

器身的預熱處理主要目的是為了除去器身的水分，防止澆注過程中產生大量的氣泡，使產品的局放過大，同時考慮到產品制造過程中的節能降低成本，對器身的預熱條件進行研究，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，其中根據實際生產經驗95℃/10h的處理很難除去二次繞組的水分，所以不必進行實驗，從節能提高效率的角度，對于115℃/14h的處理，也不需要進行。

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、澆注罐的預抽真空時間、澆注時間以及保真空時間等工藝參數。

澆注過程中，抽真空的目的都是為了更好地除去原料反應過程中產生的小分子氣體，避免產品中產生氣泡，加大產品的局部放電量，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，使澆注體內不形成氣泡;同樣為了降低產品的局放，在澆注完成后需要維持一定的真空時間，以便產品內氣體排出。

固化工藝應當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部應力，避免微裂紋的出現;并且同一材料合理的后固化工藝還會提高產品的玻璃化溫度。

4 結果分析

根據所選取的實驗條件對器身進行預熱處理，制造電流互感器，最終進行耐壓局放的測試，其測試結果見表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，局放值隨著器身預熱時間的增加，局放值也降低，這說明較長時間的預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，從提高生產效率來看，生產時應當選取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 結論

環氧樹脂澆注電流互感器作為電氣設備中至關重要的一部分，其質量尤為重要，生產時在嚴格控制各個制造工藝環節保證質量的同時，還需要不斷地探索研究能夠有效提高生產效率的工藝過程，在保證質量的同時降低產品的生產成本，在激烈的市場競爭中占據優勢。

參考文獻

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