寬窄比大的200級復合漆包銅扁線的研制

曹永義， 王春紅， 馬曉明， 陳曉東， 張 斌， 陳愛兵， 桑 健

(1.無錫錫洲電磁線有限公司，無錫214028;2.上海電纜研究所，上海200093)

0 引言

我國在加大核電、火電、水電等發電站的建設的同時，引入了阿爾斯通、西門子等大型發電機組的制造技術。作為核心部件，多數都是進口的繞組線，這就增加了大型發電機組的制造成本。因此國內的大型發電機組制造廠商，例如哈電、上海氣發、東方電機等開始進行繞組線國產化的研究，這也催生了一批大型發電機組用特種繞組線的制造廠商，但是其主要是以薄膜包線、燒結線為主。我公司面對國內的市場需求，針對滌絲包漆包燒結導線，與客戶進行合作，制造出寬窄比大的200級復合漆包扁線，尤其是寬窄比大于7的漆包扁線的產品，具有耐高溫、柔軟、彎曲性能好、尺寸小、擊穿電壓高等特點。

1 試制方法

1.1 性能要求

表1為Q(ZY/XY)B-1/2001.80×14.00的用戶技術要求與GB/T 7095—2008對比情況。

表1 客戶要求與國家標準要求對比表 (單位:mm)

1.2 主要原材料

(1)耐熱聚酯漆由國外知名的絕緣漆制造商提供，型號為SL 225，固體含量36%以上，在20℃溫度下用4#杯粘度計檢測粘度為65 s。

(2)聚酰胺酰亞胺漆由國內知名的絕緣漆制造商提供，型號為HY 661，固體含量為23%以上，在20℃溫度下用4#杯粘度計檢測粘度為60 s。

(3)銅導體采用無氧銅桿經過TLJ 300擠壓機生產，配備拋光機對銅導體表面進行處理，導體尺寸為1.80 mm×14.15 mm，導體r角為0.80 mm，同一截面厚度尺寸偏差為0 mm。

1.3 工藝參數及流程

200級復合漆包扁線采用催化燃燒電輔助加熱立式漆包機生產，具體參數:退火爐溫度200℃;烘爐進口溫度180℃;烘爐下層溫度280℃;烘爐中層溫度380℃;烘爐上層溫度420℃;一次催化前補充加熱溫度430℃;下爐口吸出風機轉速600 r/min;排廢風機轉速1200 r/min;收線機牽引速度3.5 m/min。

200級漆包扁線生產工藝流程如圖1所示。

圖1 200級復合漆包扁線生產工藝流程

1.4 試驗設備

(1)試樣制備的烘箱采用電加熱強迫通風方式，主要技術參數:烘箱型號為DHG-9143BS-Ⅲ，控溫范圍為室溫～300℃，控溫精度達到±0.5℃。

(2)窄邊彎曲試驗機采用BXW-Ⅲ型扁線彎曲試驗儀。

(3)電磁線擊穿電壓試驗儀采用DCX-Ⅲ型電磁線電壓試驗儀，電壓檔別為0～15 kV，使用范圍為2.5～15 kV，升壓速度為500 V/s，試驗電壓在擊穿時的電壓降在使用范圍內擊穿電流為5 mA時不大于2%。

1.5 試驗過程

圖2 S型彎曲圖示

取10個長度約600～700 mm的矯直樣線，在彎曲試驗機上按規定的圓棒直徑進行窄邊彎曲。窄邊彎曲時沿兩個方向各彎曲180°，形成一個伸長的S形(如圖2所示)，注意確保試樣不翹曲，彎頭平整。窄邊彎曲試棒直徑為35 mm。將10根試樣均分成2組，第1組在常態下進行擊穿電壓試驗，最小擊穿電壓不小于2000 V，第2組放入180～185℃的烘箱內，加熱30 min后，冷卻至室溫后做擊穿電壓試驗，最小擊穿電壓不小于1500 V。

2 擊穿電壓問題分析及解決方法

擊穿電壓問題，主要表現為常溫擊穿、高溫烘烤后擊穿等。經過反復分析和試驗后認為造成這些問題的主要原因有以下幾個方面。

2.1 漆包扁線寬面有凹坑或針孔

(1)原因分析

銅導體表面有油污、水跡或其他非金屬異物，造成銅導體表面張力減小，使第一道漆膜出現凹坑，這在后面涂漆過程中雖被逐漸修補但仍無法消除。

絕緣漆粘度過低，流平太快導致涂漆厚度過薄，或者由于涂漆毛氈失去彈性，在高溫低速的情況下，容易產生凹坑或者針孔。

(2)解決措施

針對銅導體表面的油污，可通過使用干燥機過濾壓縮機的壓縮空氣，去除空氣中的油分，并配備拋光機對裸銅扁線表面進行拋光，避免油污的存在;控制漆包機水箱內冷卻水溫度達到60℃以上，但不能超過80℃，并配備擋水布帶，控制導線的帶水量。

根據涂漆室內的溫度和季節的變化，調整絕緣漆的粘度，一般粘度測量溫度夏天按照40℃，冬天按20℃控制，粘度值控制在50～70 s之間為宜。定期更換涂漆毛氈，保持涂漆毛氈的彈性，并適當增加底漆第一、第二道涂漆厚度，一般控制在0.015 mm左右，其他道次控制在0.01 mm左右。

2.2 r角處涂漆問題

(1)原因分析

由于銅導體r角過小，導致r角處涂漆量少，漆膜厚度過小(如圖3所示)，在進行窄邊彎曲時，r角漆膜的延伸率過大后造成漆膜厚度更加小，導致常溫或者高溫烘烤后的擊穿電壓不合格;此外銅導體r角與寬邊連接處不光滑，導致這個位置涂漆過多，加上r角處漆量過小，從而產生“骨頭”形狀，在窄邊彎曲過程中漆膜容易受損，從而導致常溫或高溫烘烤后的擊穿電壓不合格。

(2)解決措施

嚴格控制擠壓模具的r大小以及其與寬面連接處的光滑程度。一般r的范圍為0.65～0.80 mm，并通過絕緣漆的粘度與r角進行配合，適當降低絕緣漆的流平性能，提高r處的涂漆量，確保r角與寬邊的連接處與寬邊涂漆厚度均勻(如圖4所示)，高溫烘烤后擊穿電壓穩定(如表2所示)。

圖3 r角過小引起的r角處漆膜厚度過小

表2 常溫與高溫烘烤后擊穿電壓對比表 (單位:kV)

圖4 大r角及寬邊的連接光滑時r角涂漆厚度均勻

2.3 漆包扁線窄邊涂漆不均勻

(1)原因分析

窄邊彎曲后經常溫或高溫烘烤后產生單面擊穿電壓不合格現象，主要是由于漆包扁線窄邊涂漆不均勻、漆膜嚴重偏心引起。銅導體在擠壓收線過程產生蛇形彎后，在漆包過程中未進行窄邊矯直，在涂漆毛氈內左右晃動，致使其窄邊上漆量不均勻，產生嚴重的漆膜偏心現象;另外涂漆毛氈使用時間過長后，失去彈性，導致上漆量不均勻，漆膜產生嚴重偏心現象。

(2)解決措施

采用矯直裝置對窄邊進行矯直，并在上下導輪配備分線輪，固定導線的相對位置，確保導體在涂漆過程中的平穩性。定期更換毛氈，一般5～7天更換一次。

2.4 漆膜固化過度

(1)原因分析

工藝爐溫和車速不合適，導致漆膜固化過度，漆膜柔韌性下降，室溫下進行窄邊彎曲試驗合格，但高溫烘烤后漆膜受損，導致高溫擊穿電壓不合格。單道涂漆上漆量控制不合理，導致漆膜固化過度。

(2)解決措施

采用介質損耗測試方法驗證工藝爐溫的穩定性，得出合適的介質損耗測試曲線圖譜，將圖譜制作成標準樣本，每批產品進行介質損耗檢測，并與標準樣本進行比對，作為工藝穩定的判定依據。嚴格控制單道漆膜厚度，尤其是底漆第一、第二道涂漆厚度，一般控制在0.015mm左右，其他道次控制在0.01mm左右。

3 結束語

(1)銅導體采用擠壓工藝生產，嚴格控制吹干空氣的質量，配備表面拋光機。

(2)擠壓模具r角的尺寸控制在上偏差，與寬邊的連接應平滑。

(3)嚴格控制絕緣漆的粘度，確保涂漆的均勻性。

(4)在漆包生產過程中應控制導線運行的平穩性，防止導線的抖動或游走，定期更換涂漆毛氈。

(5)采用介質損耗測試儀，定期對漆包工藝進行驗證，確保漆包工藝的穩定性及適應性。

［1］鄭啟榮，鮑煜昭.漆包工藝學［Z］.機械工業職業技能鑒定指導中心，2001.

［2］GB/T 4074—2008 繞組線試驗方法［S］.

［3］GB/T 7095—2008 漆包銅扁繞組線［S］.