變壓器鐵心制造工藝分析

摘 要：變壓器鐵心是決定變壓器性能指標(biāo)的重要組部件，一直是電力行業(yè)研究的重要課題。本文分析了特高壓大容量變壓器鐵心的制造工藝流程及工藝要求，并提出了提升鐵心制造工藝水平的相關(guān)建議，為鐵心制造工藝進一步發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：特高壓變壓器；鐵心；PET綁扎；不疊上鐵軛；

0.引言

近年來，隨著科技水平的不斷提高及電力行業(yè)的不斷發(fā)展，變壓器需求增幅較快，且變壓器的種類、容量及生產(chǎn)工藝都有了長足的進步。作為變壓器的重要核心部件之一，鐵心質(zhì)量的優(yōu)劣決定著變壓器的整體性能的好壞，尤其是損耗。隨著我國材料及加工工藝水平的不斷創(chuàng)新及提高，我國的鐵心生產(chǎn)水平與日俱增，但仍具有一定的提升空間。如何提升鐵心制造工藝水平，降低變壓器鐵心損耗一直是行業(yè)內(nèi)重要的研究議題。本文以變壓器鐵心為研究內(nèi)容，揭示鐵心的制造工藝、流程及要求，并針對性提出提高鐵心制造工藝水平的方法。

1.鐵心制造工藝及流程

鐵心是變壓器中的主要磁路部分且是其他部件的安裝骨架結(jié)構(gòu)，特高壓變壓器鐵心主要由表面涂有絕緣涂層、含硅量較高的硅鋼片制作而成。如圖1所示，為常見的變壓器鐵心。

變壓器是基于電磁感應(yīng)原理制作而成，而鐵心及其上纏繞的線圈組成電磁感應(yīng)系統(tǒng)，其性能的優(yōu)劣決定著變壓器損耗、震動、噪聲等指標(biāo)的大小。

對于應(yīng)用最多的平面疊片鐵心而言，其制造過程主要分為縱向剪切、橫向剪切、鐵心疊積、鐵心裝配等。在鐵心的剪切過程中生成的過大毛刺需要及時去除，以避免在變壓器運行時強電場環(huán)境下產(chǎn)生放電。國內(nèi)主要大型變壓器廠，剪切設(shè)備為德國喬格自動剪切線，自動化程度高，產(chǎn)生毛刺小，基本不用二次去毛刺，極大的提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

2鐵心制造工藝要求

鐵心的制造質(zhì)量是與變壓器性能息息相關(guān)的重要經(jīng)濟指標(biāo)，是降低變壓器損耗的主要研究內(nèi)容。針對鐵心制造的工藝流程，以下從縱向剪切、橫向剪切、疊積及鐵心裝配等工序入手，分析鐵心制造的工藝要求。

（1）縱向剪切

在鐵心縱向剪切過程中，為規(guī)避由于剪切毛刺導(dǎo)致發(fā)電情況的發(fā)生，在剪切完畢后要認(rèn)真檢查是否有過長的毛刺，并及時將毛刺處理掉。同時，在進行纏繞帶料卷時要確保卷緊，防止其在長時間內(nèi)由于自身重力導(dǎo)致的彎曲變形，其纏繞用力非常講究，既不可過大，也不可過小。

（2）橫向剪切

以縱剪剪切完的窄料進行橫剪操作時，要嚴(yán)格控制其長度的精度，同時要注重橫邊與縱邊的角度關(guān)系。在進行橫向剪切時，嚴(yán)格控制、避免出現(xiàn)過大的偏差，否則容易破壞鐵心的整體結(jié)構(gòu)，增大接縫距離，造成較高的功率損耗。橫剪時同樣要注意毛刺問題，及時消除

（3）鐵心疊積

變壓器鐵心疊積用的設(shè)備、工裝主要是滾轉(zhuǎn)臺及輔助設(shè)備。滾轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)形式不同廠家一般并不相同，但其基本功能卻一樣。疊積過程中應(yīng)保證各級疊片中心與拉板中心對正。在中、邊柱兩側(cè)、下軛鐵外側(cè)加墊塊及支撐螺桿等對疊片進行支撐，防止變形。疊積過程中，確保工裝工具清潔。若發(fā)現(xiàn)有毛刺超差，尺寸不合格，疊片存在銹蝕、折痕、漆膜破損、發(fā)絲等現(xiàn)象應(yīng)暫停使用。在疊積過程中每疊一級應(yīng)用線墜和角尺配合測量下軛鐵下端面距下夾件下沿的距離，以保證墊腳的順利安裝。測量該級中柱片左右級臺尺寸應(yīng)相等，使該級中柱片在寬度上相對于該柱中心線對稱，從而確保鐵心柱的直徑滿足公差要求，

目前，國內(nèi)主流變壓器廠已經(jīng)普遍采用不疊上鐵軛鐵心的疊積工藝，在鐵心制造時不疊上鐵軛，靠工裝支撐、緊固鐵心。鐵心起立后待線圈套入后再疊上鐵軛，避免按照常規(guī)工藝，疊上鐵軛后還要再拆除的弊端。省時省力，為企業(yè)節(jié)省成本，創(chuàng)造經(jīng)濟價值。

（4）鐵心裝配

在鐵心裝配過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行裝配規(guī)范，確保其尺寸及幾何形狀。鐵心片之間要避免出現(xiàn)搭接情況的發(fā)生。安裝夾件及拉帶時，對拉帶進行預(yù)先試緊固，檢查拉帶是否能夠安裝到位，檢查螺栓是否緊固到位。墊腳墊塊級臺面與下軛鐵各級臺面配合應(yīng)符合要求，若存在縫隙，可以用適當(dāng)厚度的絕緣紙板條塞實或修理墊塊。

在變壓器鐵心的裝配過程，鐵心柱的綁扎是一道十分重要的工序。鐵心柱綁扎方式，綁扎材料以及綁扎質(zhì)量的好壞直接影響了變壓器鐵心的機械強度以及損耗和噪聲指標(biāo)。特別是對綁扎材料的要求較為嚴(yán)格，要求有較高的拉力、較小彈性、較好的熱穩(wěn)定性、較好的絕緣性、與變壓器油有較好的不溶性以及較為方便的操作性和低廉的價格等。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，PET聚酯綁扎帶性能較為突出，已經(jīng)在變壓器鐵心綁扎領(lǐng)域得到一定的應(yīng)用。

3提升鐵心制造工藝水平

針對鐵心加工過程中存在工藝控制點較多、質(zhì)量控制難度大、隨著國家特高壓輸變電技術(shù)發(fā)展，鐵心重量、體積越來越大等問題，為有效提升鐵心制造工藝的科學(xué)化、規(guī)范化及合理化，完善鐵心制造質(zhì)量，筆者有以下幾點參考建議：

（1）把復(fù)雜的制造工藝進一步細(xì)化分解，并嚴(yán)格監(jiān)控各分解工序的產(chǎn)品質(zhì)量是否符合制定的指標(biāo)。設(shè)置及時的信息反饋系統(tǒng)，對各工序質(zhì)量合格率情況及時統(tǒng)計、反饋，并制定相應(yīng)的應(yīng)急解決措施。

（2）加強對產(chǎn)品的檢驗，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中不合格的操作，減少工時浪費的同時可顯著提高加工工效。采用先進的質(zhì)量檢測技術(shù)手段，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

（3）引進國外先進的鐵心制造工藝，提升鐵心制造質(zhì)量降低制造成本。并積極研發(fā)國內(nèi)鐵心制造技術(shù)，避免國外技術(shù)壟斷。國內(nèi)部分專業(yè)生產(chǎn)鐵心的企業(yè)已經(jīng)采用機器人疊積鐵心，效率高、成本低，且質(zhì)量穩(wěn)定。但大部分只應(yīng)用到低電壓產(chǎn)品上，特高壓、大容量變壓器鐵心尚待開發(fā)。

4小結(jié)

鐵心制造工藝因其材料、類型及功能而具備一定的差異性，為提高鐵心制造質(zhì)量，需嚴(yán)格控制其工藝流程中的各個工序。工藝技術(shù)的不斷革新，加強國外先進技術(shù)及檢測裝備的引入，增強國內(nèi)技術(shù)研發(fā)的投入，是未來國內(nèi)變壓器工藝發(fā)展的必經(jīng)之路。

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作者簡介：

李永康（1985.02--）；性別：男，籍貫：河北高陽人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于河北農(nóng)業(yè)大學(xué)；現(xiàn)有職稱：中級工程師；研究方向：特高壓變壓器制造.