環氧澆注自動壓力凝膠工藝在GIS用電流互感器上的應用

曾慶忠 王光明 朱琦 任東峰

【摘 要】主要闡述了110kV -252kV GIS用環氧樹脂澆注式電流互感器（CT）APG制造工藝過程，對該工藝過程采用的設備、模具、原材料、工藝流程及工藝參數等進行了系統的介紹，并對試品進行了電性能及熱性檢測。

【關鍵詞】自動壓力凝膠成型工藝（APG）；環氧樹脂；澆注式互感器；制造工藝

中圖分類號： TQ320 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）33-0139-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.33.064

【Abstract】The APG manufacturing process of epoxy resin casting current transformer （CT） for 110kV -252kV GIS was described，and the equipment， mold， raw materials， process and parameters were introduced. The electrical properties、thermal properties of the test sampling data of APG process were analyzed mainly.

【Key words】Automatic pressure gel forming technology（APG）； Epoxy resin； Casting instrument transformer； Manufacturing process

0 引言

環氧澆注自動壓力凝膠工藝（APG），是一種不同于傳統工藝的環氧樹脂澆注工藝，這種工藝類似于熱塑性塑料注射成型的工藝方法[1-3]。首先將各種物料在混料罐中混合均勻，真空脫氣后在一定壓力下將料液注射進入模具，將空氣趕出模腔的同時料液充滿整個型腔，在較高的模溫下料液與模壁接觸后迅速固化，然后逐漸向內部延伸，從注料到脫模期間注射口始終對有模腔保持一定的壓力，不斷對模腔進行收縮補償，從而使制件具有穩定的尺寸精度和優異的機械、電氣性能[1-3]。

GIS具有運行安全可靠、維護簡單方便等優點，隨著電力系統向超高壓、特高壓、大容量方向的發展，電力系統對其設備安全可靠運行的要求日益增高，不僅在高壓、超高壓領域被廣泛應用，而且在特高壓領域也被使用。電流互感器（CT）是GIS中必不可少的元件之一，環氧澆注CT具有體積小、絕緣性好和可靠性高等特點；以其優異的機械、防水、防潮性能備受用戶青睞[4-6]。

APG技術消除了大型澆注件的表面缺陷和內應力，提高了材質的致密性、機電性能和穩定性，大大縮短了生產周期，具有優質、高效、節能、節材、污染小、成本低一系列優點。制件精度高、表面質量好；固化速度快，模具應用率高，生產周期短，勞動效率得以提高；生產自動化程度高，生產便于操作和控制，操作人員勞動強度低。

APG主要應用在中低壓領域的制件有觸頭盒絕緣筒、絕緣子、互感器等產品，APG所生產的環氧制品具有較好的機械性能和電氣性能，制件尺寸精度和表面質量等均比傳統的真空澆注工藝有較大的提高。

目前，APG工藝在高壓絕緣件領域的應用仍然有待進一步開發，作為生產110kV -1000kV GIS用環氧樹脂澆注式電流互感器（CT）專業廠家，我公司現在的電流互感器線圈澆注，采用傳統環氧澆注工藝，為提高效率、節約能源、降低產品成本，為此研究了APG在110kV -252kV電流互感器線圈澆注上應用的可行性。

1 CT環氧樹脂澆注APG工藝方案

110kV-252kV CT環氧樹脂APG工藝方案主要包括四個方面：設備選型、模具結構選擇、確定APG用材料和固定CT的工藝流程。

1.1 設備選型

APG設備組成包括注射機，真空混料設備等，應用于中低壓絕緣件由于其重量輕，制品重量僅僅數公斤，完全滿足人工操作，對高壓CT，其重量達到幾十公斤到一百多公斤，采用人工操作，無法批量生產，需要考慮相關配套設施[7-8]。

APG國外設備，配套設施較多，可選擇相應組件，達到機械化操作，價格高，本課題僅研發APG工藝在110kV-252kV 高壓CT環氧澆注應用技術，故選用國產APG設備。

1.2 模具結構選擇

中低壓用模具及制品見圖1，由圖可知，其制品輕小，模具使用時，可以做到一模多件，同時其制品形狀大小，不發生變化，因此模具型式無變化。在使用時模具達到裝脫方便，制品無缺陷即可。

110kV-252kV GIS用環氧樹脂澆注式電流互感器（CT）其內外徑固定，線圈高度不同，確定模具形式為外模對開，模具芯模通過上抽芯結構，芯模通過設備液壓機構，向上抽離，模具上底板可根據CT線圈高度進行高度調整，模具底板通過下部機構帶動CT線圈移動，外部模具，通過前后液壓機構分離，使壓力凝膠件落在底板上，通過人力或調取設備移動澆注CT線圈。

1.3 APG用材料選型

根據APG工藝流程，要求APG材料在室溫下穩定，高溫下反應活性高，能夠迅速凝膠化，其材料具備高溫固化周期短，且固化后材料有良好的抗開裂性和抗溫度沖擊性能[9-10]。通過不同廠家材料小樣檢測，以及APG工藝制備CT線圈的外觀性能、電性能、熱性能試驗，確定材料參數及所用APG材料。

1.4 CT澆注APG工藝流程確定

通過對混料時間、混料溫度、混料真空、注射時間、注射壓力、固化時間、固化溫度等工藝參數的確定，以制造合格CT為判定條件，確定APG工藝上述參數的具體數值范圍[11-14]。

2 CT環氧樹脂澆注APG工藝過程

2.1 CT環氧樹脂澆注APG用原料性能

通過小樣檢測材料的拉伸強度、彎曲強度、玻璃化轉變溫度等指標，確定了材料理化性能要求：環氧樹脂見表1、固化劑見表2，配比要求見表3，APG用環氧體系性能指標見表4。

2.2 CT環氧樹脂澆注APG物料混合后需滿足的粘度變化

CT環氧樹脂澆注APG用物料混合后需滿足的粘度變化要求見表5，其溫度、粘度、時間變化曲線要求見圖2。

2.3 CT環氧樹脂澆注APG物料、模具、CT線圈的預處理

CT環氧樹脂澆注APG填料硅微粉，必須經過預熱，以去除所吸附的微量水分，處理條件為：（100℃-110℃）×（6h-8h）；CT的引出線端子、模具、嵌件均需要用無水酒精清理并晾干；CT線圈、模具、嵌件均需預熱：（140℃-160℃）×（4h-8h）。

2.4 CT環氧樹脂澆注APG前期混料要求

CT環氧樹脂澆注APG前期混料，指的是將環氧樹脂、填料硅微粉、固化劑和色漿按表3要求，在混料設備中按表6要求參數進行脫氣處理，之后方可注入注料小車，移動到注射機旁等待注射。

2.5 CT環氧樹脂澆注APG壓力注射工藝過程

CT環氧樹脂澆注APG壓力注射工藝過程，指的是將混料小車與注射機上已經裝好CT線圈、嵌件的模具連接完好，通過連接混料小車的壓縮空氣控制開關，按表7要求，通過壓縮空氣，將處理好的環氧樹脂、填料硅微粉、固化劑和色漿混合料壓入模具之中。然后保壓、泄壓、拆模，取出CT制品，清理毛刺、飛邊、對螺紋過扣，然后對CT制品進行后固化處理。

2.6 CT環氧樹脂澆注APG后固化工藝過程

CT環氧樹脂澆注APG后固化工藝過程，目的是將在注射保壓過程中，環氧材料的固化反應未能完全進行，通過此工藝過程，確保環氧材料的玻璃化轉變溫度、力學性能、電氣性能達到最佳狀況，本工序工藝要求：120℃-130℃）×（10h-12h）。

2.7 環氧樹脂澆注APG生產CT線圈

環氧樹脂澆注APG生產CT線圈制品見圖3，主要電性符合圖紙要求。

2.8 環氧樹脂澆注APG生產CT線圈熱性能試驗

對環氧樹脂澆注APG生產CT線圈制品按企業標準進行了熱性能委托試驗，試品按先高溫后低溫的順序進行高低溫循環試驗，試驗中溫度循環曲線要求見圖4，試品通過了3個循環的熱性能試驗，未出現裂紋，符合委托要求，結論合格。

3 總結

按照110kV-252kV CT環氧樹脂APG試制方案加工的CT線圈制品，其電性能、熱性能符合技術要求。說明了方案設備、模具、材料和工藝流程選擇的合理性，能夠針對不同的電壓等級，通過選擇相應的工藝參數，加工出合格的CT線圈。

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