環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器具有阻燃，安全，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，體積小等特點，已廣泛應(yīng)用于城市高層建筑和電站。近年來，我干式變壓器的生產(chǎn)發(fā)展很快。制造商的數(shù)量從20世紀(jì)90年代初的七八個增加到近百個，生產(chǎn)能力從3,000增加到4,000 MVA到超過20,000 MVA。產(chǎn)品的性能和外觀得到了很大的改善。

大多數(shù)環(huán)氧樹脂澆鑄干式變壓器的繞組是由環(huán)氧樹脂鑄造的（許多制造商的低壓繞組用銅箔纏繞），并且還確定了形成的繞組的固有特性。一旦形成，就形成了纏繞特性。如果不符合標(biāo)準(zhǔn)，將被廢棄。因此，為了確保繞組鑄造的質(zhì)量，預(yù)制繞組的結(jié)構(gòu)必須是可靠的。同時，要求纏繞鑄造材料的配方合理，并提高鑄造工藝。本文提出了無填料纏繞的鑄造材料的選擇和配方設(shè)計，工藝參數(shù)的選擇，以及鑄造過程中應(yīng)注意的一些事項。

2.環(huán)氧樹脂澆鑄工藝的特點

環(huán)氧樹脂澆鑄工藝屬于模具注塑成型技術(shù)，是干式變壓器鑄造繞組的成熟工藝，已在世界上許多家得到廣泛應(yīng)用。其主要特點是：

（1）繞組固定在金屬模具中，注入的環(huán)氧樹脂混合物滲透到繞組的層中，固化并形成，并與導(dǎo)線和絕緣材料牢固地結(jié)合在一起，固化成型后的繞組有一根桿子。機(jī)械強(qiáng)度高。

（2）由于繞組和樹脂混合物都在高真空狀態(tài)下脫氣，因此在凝固成型后，繞組的局部放電量（測量結(jié)果通常低于10pC）低。

（3）在凝膠過程中，保持一定的壓力以使補(bǔ)償罐中的樹脂流入空腔，以補(bǔ)償由于樹脂的固化和收縮導(dǎo)致的材料缺乏，并防止鑄造缺陷。

（4）在固化過程中，采用分步固化工藝，使繞組內(nèi)應(yīng)力較小化，避免繞組開裂。

3.環(huán)氧樹脂澆鑄材料的選擇和配方

3.1環(huán)氧樹脂混合物的選擇

環(huán)氧樹脂復(fù)合物的選擇應(yīng)考慮產(chǎn)品的性能要求和鑄件的加工性能。對于干式變壓器，由于繞組的體積大，需要高電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度。因此，所選擇的鑄造材料必須滿足變壓器各方面的性能要求，并且通常要求絕緣水平達(dá)到3級或更高。

就加工性而言，主要要求在某些工藝條件下，混合物具有高流動性，易于浸漬和混合物的適用性，即，在一定條件下可以控制混合物的澆注時間。

目前，干式變壓器繞組鑄件（非填充型）的部件是：環(huán)氧樹脂，固化劑，增塑劑，促進(jìn)劑和色漿。

3.1.1環(huán)氧樹脂

在鑄造過程中，可以使用許多類型的環(huán)氧樹脂。然而，由于干式變壓器受到技術(shù)條件和工藝條件的限制，因此環(huán)氧樹脂的材料特性非常嚴(yán)格。如果要求有機(jī)氯和無機(jī)氯的含量低，則如果環(huán)氧樹脂中的有機(jī)氯含量高，則固化的環(huán)氧樹脂的電性能在高溫下會降低;如果環(huán)氧樹脂中含有無機(jī)氯，環(huán)氧樹脂固化產(chǎn)物的電性能在常溫下會惡化，或者固化產(chǎn)物可能會破裂。同時，由于環(huán)氧樹脂中存在氯離子等雜質(zhì)，鑄造過程中環(huán)氧樹脂混合物的膠凝時間縮短，鑄造過程不能順利進(jìn)行，導(dǎo)致膠凝過早混合物和報廢。

目前，用于鑄造變壓器繞組的環(huán)氧樹脂基本上是中等粘度的液體雙酚！環(huán)氧樹脂。無論樹脂是進(jìn)口還是產(chǎn)，其性能基本相同，均為高純度環(huán)氧樹脂。

3.1.2固化劑

在環(huán)氧樹脂混合物中，由于環(huán)氧樹脂必須與固化劑交聯(lián)以形成不溶的，不溶的體狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此可以表現(xiàn)出環(huán)氧樹脂的優(yōu)異的電學(xué)和機(jī)械性能。因此，固化劑是環(huán)氧樹脂澆鑄過程中必不可少的重要組分。

固化劑的類型和等級與鑄造硫化體系的主要性質(zhì)直接相關(guān)。由于固化劑中雜質(zhì)，揮發(fā)物和主要組分的含量高，不僅降低了鑄造工藝的異常，而且降低了固化體的電氣和機(jī)械性能。因此，固化劑的選擇必須謹(jǐn)慎，經(jīng)過多種確定后，不應(yīng)輕易改變。為了滿足變壓器的性能要求，選擇用于變壓器鑄造繞組的固化劑基本上在高溫下固化。這是因為早期使用的固化劑主要是固體酸酐，如聚鄰苯二甲酸酐，鄰苯二甲酸酐等。它們都具有良好的電氣和機(jī)械性能，而且價格低廉。但是，由于鑄造工藝不良，如升華問題，混合物溫度控制問題，過濾器堵塞問題難以解決，它已被所有液體高溫固化劑所取代。

目前，變壓器繞組鑄造用固化劑基本上是異構(gòu)化的甲基四氫（或六氫）鄰苯二甲酸酐。固化劑具有低粘度，低揮發(fā)物含量，優(yōu)異的鑄造加工性，以及固化后固化體的良好電氣和機(jī)械性能。

3.1.3增塑劑

在環(huán)氧樹脂混合物的配方中，或多或少地添加一定量的增塑劑以改善固化的環(huán)氧樹脂的脆性，防止固化體的破裂，并滿足產(chǎn)品的性能要求。然而，添加量不會過量，因為在混合物中，隨著增塑劑的增加，環(huán)氧樹脂固化體的熱變形溫度逐漸降低，并且電性能也降低。因此，在環(huán)氧樹脂混合物中，應(yīng)控制增塑劑的量。

適用于鑄造干式變壓器繞組的增塑劑必須是在高溫條件下性能穩(wěn)定的材料，其粘度小，有利于滲透，擴(kuò)散和吸附。目前，變壓器繞組鑄造有兩種主要類型的增塑劑：一種是側(cè)鏈型環(huán)氧樹脂;另一種是多元醇化合物。

3.1.4推廣者

在環(huán)氧樹脂混合物中，促進(jìn)劑的主要功能是加速交聯(lián)固化反應(yīng)并調(diào)節(jié)凝膠時間以滿足鑄造工藝的要求。同時，它還具有降低混合物的固化溫度的作用，從而減少固化產(chǎn)物的收縮并避免鑄造固化體的破裂。

在高溫固化混合物配方中，促進(jìn)劑的量通常不應(yīng)超過0.5％，特別是對于需要嚴(yán)格控制的大型鑄件，例如鑄造變壓器繞組。由于在這種鑄件中使用的混合物一次充電，一旦促進(jìn)劑過量，混合物迅速凝膠固化并丟棄。另外，即使可以平穩(wěn)地進(jìn)行澆鑄，在固化過程中環(huán)氧樹脂固化體會過早凝膠化，并且在反應(yīng)過程中高分子不能繼續(xù)破碎和破裂，導(dǎo)致固化體破裂。

3.1.5色漿將少量色漿添加到環(huán)氧樹脂混合物中以使?jié)茶T體著色以獲得所需的顏色。

環(huán)氧樹脂混合物的色漿必須具有以下條件：強(qiáng)著色力，即通過加入少量色漿可以達(dá)到染色效果;在環(huán)氧樹脂中分散性好;優(yōu)良的耐熱性，適用于F級干燥在變壓器的情況下，它不應(yīng)在155攝氏度下分解或褪色;它具有良好的電性能，即在添加色漿后不會影響環(huán)氧樹脂固化體的電性能和其他綜合性能。

3.2環(huán)氧樹脂澆注料的配方設(shè)計

環(huán)氧澆注料的配方是整個鑄造過程的關(guān)鍵。配方設(shè)計側(cè)重于鑄造產(chǎn)品的性能要求和鑄造過程中的工藝要求。

3.2.1澆注料的性能要求

對于干式變壓器，鑄造繞組要求具有優(yōu)良的電氣性能，達(dá)到相應(yīng)的絕緣等級（家達(dá)到F級的一般要求），并具有優(yōu)良的機(jī)械性能。同時，鑄造繞組需要具有相當(dāng)好的韌性和剛性，以確保鑄造繞組在變壓器的長期運(yùn)行期間不會破裂或分層。為了滿足上述性能，澆注料通常必須選擇高溫固化環(huán)氧樹脂混合物。

3.2.2鑄造工藝要求

環(huán)氧樹脂化合物的配方還必須滿足工藝要求，主要考慮混合物的粘度和凝膠時間。對于也符合產(chǎn)品性能要求的環(huán)氧樹脂化合物，應(yīng)選擇粘度較低的配方。由于低粘度混合物易于真空脫氣，流動性好，因此鑄件的滲透性也很好。

凝膠時間是環(huán)氧樹脂澆鑄過程中極為重要的工藝參數(shù)。凝膠時間太短，這可能導(dǎo)致混合物未展開，即凝膠凝固并且不能傾倒，具有嚴(yán)重后果。但是，凝膠時間不宜過長，否則會給批量生產(chǎn)帶來很多不便。因此，必須將混合物的凝膠時間控制在合適的范圍內(nèi)。從實際操作情況來看，干式變壓器繞組鑄造工藝通常需要3至5小時的凝膠時間。

4在卷繞鑄造過程中應(yīng)注意幾個問題

4.1澆注料的制備澆注料應(yīng)根據(jù)工藝配方制備。在制備過程中應(yīng)精確控制每種組分的劑量，尤其是加速劑。雖然添加比例小，但對固化反應(yīng)有很大影響。加入的促進(jìn)劑的量與繞組的結(jié)構(gòu)和體積有關(guān)。通常，對于小繞組，加入的加速劑量可以更多，反之亦然。添加比例應(yīng)通過實驗確定。

4.2控制澆注溫度

真空澆鑄溫度應(yīng)根據(jù)澆鑄材料的性質(zhì)確定。

溫度必須確保澆鑄材料具有較低的粘度，這使其具有良好的流動性，便于真空脫氣并在短時間內(nèi)使待澆注的材料飽和，并且必須確保澆鑄材料的使用壽命。如果將環(huán)氧樹脂混合物添加到促進(jìn)劑中，則可以在80攝氏度下固化。當(dāng)選擇該組分的環(huán)氧樹脂混合物時，澆注溫度不應(yīng)超過80攝氏度。在實際使用中，通常適合將澆注溫度控制在60-70攝氏度之間。

4.3真空度控制

在鑄造過程中，真空度直接影響消除混合物中氣體和澆注料的質(zhì)量。如果真空度低，則應(yīng)延長脫氣時間，但不是真空越高越好，因為它受到灌封材料的飽和蒸汽壓力的限制。如果真空度超過材料的飽和蒸汽壓力，則會使材料揮發(fā)，導(dǎo)致混合物比例發(fā)生變化，并且不能保證或甚至報廢鑄件的質(zhì)量。因此，僅真空低于混合物中較高組分的飽和蒸氣壓，以確?；旌衔锏谋壤€(wěn)定。

4.4固化時間和固化溫度控制

卷繞后，必須固化。每個工廠都有自己的工藝參數(shù)和固化過程的特征。然而，根據(jù)環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)特性和繞組的電性能要求，通常采用兩步固化工藝，即在較低溫度下預(yù)固化和在較高溫度下后固化。使用METHA作為固化劑的預(yù)固化時間通常為3-5小時，并且溫度控制在90-110攝氏度之間。此時的固化過程是從混合物的液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)化過程。預(yù)固化環(huán)氧樹脂是促進(jìn)脫模的彈性體。脫模后，鑄造繞組必須進(jìn)行后固化。目的是進(jìn)一步交聯(lián)和固化環(huán)氧樹脂，使環(huán)氧樹脂較終形成不溶的不溶性固體。為了獲得較佳的電氣和機(jī)械性能，此階段的固化應(yīng)該是逐步凝固過程?？梢愿鶕?jù)工件的尺寸確定步驟數(shù)和溫度梯度。加熱速率通?？刂圃诿啃r25攝氏度以下，這避免了由于過高的加熱速率和強(qiáng)烈的固化反應(yīng)引起的應(yīng)力集中。

5結(jié)論

多年來，中在環(huán)氧樹脂澆注工藝方面做了大量的研究工作，積累了豐富的制造經(jīng)驗。該技術(shù)已被廣泛使用。隨著干式變壓器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和性能要求的提高，環(huán)氧樹脂及其輔助材料的技術(shù)要求也有所提高，對鑄造工藝提出了更高的要求。

為了滿足干式變壓器的電氣和機(jī)械性能要求，除了合理設(shè)計環(huán)氧樹脂混合物外，還必須有可行的鑄造工藝和合理的工藝參數(shù)。通過這種方式，可以保證澆注料的優(yōu)異性能，并且在該領(lǐng)域的許多工作還有待進(jìn)一步探索和研究，以不斷提高鑄造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量的水平。