高強絕緣材料在小型變壓器中的應用

李海國

（山東普益電氣有限公司，山東濱州 256600）

引言

小型干式變壓器具有抗短路能力強、維護工作量小、運行效率高、體積小、噪音低等優點, 廣泛用于局部照明、高層建筑、機場、碼頭機械設備等場所。干式變壓器主要由硅鋼片組成的鐵芯和環氧樹脂澆注的線圈組成。目前應用于小型干式變壓器的支撐裝置，一般由鐵夾件、夾件絕緣板、絕緣套管、夾緊螺栓和接線板等零部件組成，這種支撐裝置使用多年，已形成標配。但在近幾年生產變壓器中發現鐵夾件組合存在的電氣絕緣、制造成本等問題比較多，于是根據突出問題進行了改進設計，使用尼龍夾件組合支撐裝置，以適用于小型干式變壓器、電抗器等。經過一段時間應用，有益效果比較突出。

1 鐵夾件組合干式變壓器

如圖1 所示，傳統的小型干式變壓器主要由鐵芯、夾件絕緣板、鐵夾件、螺母、夾緊螺栓、骨架、線圈、輸入接線板、輸出接線板等零部件組成。因為鐵芯與鐵夾件之間需要絕緣，需要放置夾件絕緣板，且兩個鐵夾件之間需要通過夾緊螺栓夾緊鐵芯，它們之間聯通又出現絕緣問題，所以需要在夾緊螺栓上套絕緣套管，在穿過鐵芯時絕緣套管容易被劃破，喪失絕緣功能，夾緊螺栓和螺母之間還需要放置絕緣墊圈來保證絕緣效果。同時鐵夾件加工需要剪切、鈑金、機加工、熱鍍鋅防銹等加工處理，工藝非常復雜，造成成本居高不下。

圖1 小型干式變壓器結構簡圖

從以上敘述可知，鐵芯與鐵夾件之間的電氣絕緣難以保證，鐵夾件制造成本高，鐵芯安裝不牢固，夾緊螺栓不易安裝，額外放置夾件絕緣板等成為主要問題所在。

2 尼龍夾件設計

針對干式變壓器鐵夾件支撐裝置存在的問題，迫切需要一種新型零件改變現狀。這種支撐件首先必須是絕緣件，再者要有足夠的強度以支撐起鐵芯和線圈的質量。這需要從選材和零件結構上綜合考慮這些問題。

圖2 所示的為尼龍夾件結構，采用腹板式加強筋設計以提高強度，其中ɑ尺寸和孔尺寸按硅鋼片鐵芯結構尺寸確定，材料選擇強度很高的增強尼龍PA66 加GF40（加長玻璃纖維40%增強材料）合成材料。

圖2 尼龍夾件結構簡圖

尼龍夾件上端設置一內嵌螺紋孔，用于安裝接線板；底部設置一光孔，用于安裝整個變壓器。根據鐵芯的外形尺寸，絕緣夾件設置上下止口，用于定位鐵芯。設計尼龍夾件時注意根部留有內R弧，一是避免安裝干涉，二是防止形成應力集中斷裂。整個結構外形設計成條狀筋形式，其目的一是增加整個零件的強度，再就是節省材料，降低成本。

3 組合夾件的應用

組合夾件的應用簡圖如圖3 所示，使用4 個尼龍夾件組成一套組合夾件。將鐵芯和線圈制作完成后，用4個尼龍夾件支撐起整個鐵芯，放入四個夾緊螺栓螺母組合，調整后夾緊即可。無需再增加夾件絕緣板、絕緣套管、絕緣墊圈等零件即可保證電氣絕緣完好。上面再安裝上輸入和輸出接線板即可完成。

圖3 組合夾件的應用簡圖

4 結束語

（1）使用PA66 加GF40 組成的合成材料制成的絕緣夾件具有強度高，質量輕，成本低等特點。

（2）使用尼龍夾件只需一次開模的費用投入，零件成本相比傳統鐵夾件組合降低五分之一。

（3）組合夾件安裝方便、牢固，電氣絕緣效果好，并且結構簡單，易于批量生產。