對(duì)電爐變壓器線圈制造工藝的認(rèn)識(shí)

呂 麗 邵 月

(錦州錦開(kāi)電器集團(tuán)，遼寧 錦州121013)

0 前言

面對(duì)電爐市場(chǎng)呈現(xiàn)的活躍態(tài)勢(shì)，電爐變壓器的需求量也在不斷加大。為了迎合市場(chǎng)需要，各個(gè)變壓器制造廠家紛紛開(kāi)發(fā)出110KV 直降式電爐變壓器、 單相電爐變壓器、110KV 單相多等級(jí)跳級(jí)調(diào)壓直降式變壓器新產(chǎn)品。直降式電爐變壓器可將66-220KV 高電壓直接降到電爐需要的百級(jí)伏工作電壓，節(jié)約了一臺(tái)中間調(diào)壓變壓器，廣泛應(yīng)用于冶金，煉鋼，硅鐵等行業(yè)。由于能節(jié)省一臺(tái)中間調(diào)壓變壓器，用戶(hù)一次性投資少，電能總的損耗水平降低，市場(chǎng)前景廣闊。相對(duì)常規(guī)電爐變壓器產(chǎn)品，無(wú)論是從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上，還是生產(chǎn)制造工藝都具有挑戰(zhàn)性，尤其變壓器線圈制造工藝更是重中之重。

1 基礎(chǔ)理論

變壓器線圈是變壓器的重要組成部分，可以改變電壓得到兩種或幾種不同的電壓。線圈與鐵心一起構(gòu)成變壓器器身。變壓器線圈是由導(dǎo)線繞成的，也就是導(dǎo)線直接與各種絕緣件組合成一個(gè)整體。不同容量和電壓的變壓器線圈，其繞制形式、匝數(shù)、導(dǎo)線截面、并繞根數(shù)、繞向、線圈連接及絕緣結(jié)構(gòu)亦不相同。

對(duì)變壓器線圈的要求是：要具有高的電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度、耐熱、防潮，便于制造等。隨著變壓器的電壓和容量升高，這些要求趨于更加嚴(yán)格，線圈和絕緣件結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，制造難度加大。在滿足變壓器各種性能指標(biāo)的前提下，制造出質(zhì)量?jī)?yōu)良的變壓器產(chǎn)品，其優(yōu)良的的變壓器線圈制造工藝技術(shù)顯得尤為重要。

2 線圈的繞制工藝及線圈的壓裝和干燥

在變壓器線圈的繞制過(guò)程中，主要依靠繞線工人的操作來(lái)保證線圈尺寸和各種絕緣零件的就位。因此，繞線工人必須熟練掌握其繞制線圈的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，明確圖紙要求、按相應(yīng)的工藝規(guī)程進(jìn)行操作，多數(shù)線圈制造（工藝過(guò)程）是相同的。在繞制前做好準(zhǔn)備工作，根據(jù)線圈結(jié)構(gòu)、外形尺寸、重量，準(zhǔn)備工裝模具。把所需的導(dǎo)線、撐條、墊塊等送到繞制線圈的工作地點(diǎn)。在線圈繞制完畢后，為了使線圈高度達(dá)到計(jì)算尺寸，還要經(jīng)過(guò)線圈壓裝、干燥，以便線圈緊實(shí)和從絕緣中排出水分。

在變壓器運(yùn)行中的線圈要受到電動(dòng)力的作用，尤其發(fā)生短路時(shí)，繞制內(nèi)通過(guò)的電流將超過(guò)額定電流的好多倍，輻向力和軸向力很大，會(huì)使線圈失穩(wěn)變形損壞。因此線圈繞制時(shí)要保證輻向繞制緊實(shí)，軸向尺寸需要通過(guò)線圈的壓裝工藝加以保證。

對(duì)于變壓器線圈絕緣干燥處理對(duì)穩(wěn)定線圈軸向尺寸極其重要，因?yàn)榫€圈是由導(dǎo)線和絕緣件材料制成的，絕緣紙板和電纜紙是由纖維材料制成的，具有多孔性，有較高的吸潮和吸油率。當(dāng)干燥后的絕緣材料吸油后，其電氣性能顯著提高。干燥徹底程度決定了線圈定型尺寸、對(duì)壓緊器身、線圈尺寸調(diào)整和控制安匝平衡有直接影響。干燥處理的好壞不僅影響線圈的軸向尺寸和質(zhì)量，還影響變壓器裝配質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

3 實(shí)例

前不久，我廠生產(chǎn)的HKSSPZ-12600/110 電爐變，通過(guò)其線圈制造過(guò)程中，需要注意的事項(xiàng)做以詳細(xì)的介紹。

它是一種直降式電爐變壓器，就是采用增加串聯(lián)變壓器的調(diào)壓方式，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜對(duì)線圈的主、縱絕緣要求更嚴(yán)，絕緣結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。主、串變低壓線圈串連在一起，分接開(kāi)關(guān)的電流可大大降低，調(diào)壓范圍廣，一次電壓不受分接開(kāi)關(guān)絕緣水平的限制，可由高壓直接降低到電爐所需的低壓，省去了中間變電站，調(diào)壓線圈經(jīng)特殊設(shè)計(jì)可接補(bǔ)償電容器，以補(bǔ)償電網(wǎng)的功率因數(shù)。

由于要提高高壓線圈及器身的絕緣水平，該臺(tái)變壓器線圈采用全絕緣結(jié)構(gòu)形式，不同于一般的110KV 直降式電爐變壓器高壓側(cè)接線Y 接方法，全絕緣產(chǎn)品要求D 接，這樣就大大增加了變壓器高壓線圈在設(shè)計(jì)制造上的難度。主變的高壓線圈為糾結(jié)連續(xù)式，其糾結(jié)式線圈是連續(xù)式線圈段間線匝糾繞而成。線匝不以自然數(shù)列順序排列。而是在數(shù)列相鄰的兩個(gè)線匝中插入一個(gè)數(shù)字不相鄰線匝，在雙段糾結(jié)中，實(shí)際上它是連續(xù)的線圈兩段兩段相互交換，然后串接而成，這種方法并繞導(dǎo)線比實(shí)際并聯(lián)導(dǎo)線長(zhǎng)度增加一倍。并且是兩根不同導(dǎo)線始末端串接，方能形成電氣通路而沒(méi)有短路線匝。它的繞制是在立式繞線機(jī)上完成的。因?yàn)楦邏壕€圈D 相電壓大，匝數(shù)多，餅間電壓差大，對(duì)線圈縱絕緣要求高，油道要求高，墊塊采用高密度紙板并進(jìn)行密化處理，高壓線圈首末端電壓高，繞制時(shí)要在線圈的首末端的絕緣均需做加強(qiáng)處理，放置靜電板和角環(huán)，線圈端部打把綁扎，同時(shí)靜電板焊接處做好圓整及屏蔽處理。

輔變的高壓線圈為單根并繞連續(xù)式，繞制連續(xù)式線圈可以用臥式繞線機(jī)和立式繞線機(jī)。它的繞制特點(diǎn)是一段一段地繞制，繞制時(shí)保證線圈的各種尺寸。

低壓線圈為8 字雙餅式，采用8 字形線圈。采用8 字形線圈的好處就是可以免去串變低壓線圈和主變低壓線圈繁瑣的焊接工序，使它們的距離縮小。每個(gè)8 字形雙餅為一個(gè)單元，每相就是由這樣的若干個(gè)雙餅單元并聯(lián)而成。這臺(tái)變壓器低壓線圈是由6 根導(dǎo)線并繞，每相線圈3 匝，在臥式繞線機(jī)，8 字線圈繞線模上繞制。要求要整理好模具，注意線圈出頭位置。線圈繞完后需要帶壓進(jìn)行干燥。

調(diào)壓線圈為四螺旋20 根導(dǎo)線并繞的螺旋式結(jié)構(gòu)，用大型臥式繞線機(jī)，注意防止線圈反彈，要求線圈端部打把綁扎，并在線段間用收縮帶縱向收緊，線圈在繞完后卸下繞線機(jī)前就將上下絕緣端圈上好固定住。把線圈出頭單根先固定好，然后幾根出頭一起統(tǒng)包。用無(wú)緯玻璃絲粘帶在線圈端部均勻綁扎2 道，并在玻璃絲粘帶下部墊0.5mm 紙板，紙板寬度要超過(guò)粘帶寬度10mm。線圈出頭墊0.5mm 紙板分包再統(tǒng)包。并要求線圈輻相尺寸做到零工差或負(fù)公差，以滿足裝配要求。線圈繞完后需要帶壓進(jìn)行干燥。

本臺(tái)電爐變壓器線圈所用絕緣件都必須經(jīng)過(guò)特殊處理，每個(gè)線圈的油隙墊塊、撐條都要進(jìn)行密壓、去毛、倒角處理，提高絕緣強(qiáng)度。器身絕緣墊塊要用特硬紙板熱壓粘制作。線圈在繞制過(guò)程中要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙和工藝守則的要求，線圈出頭位置及出頭處絕緣包扎牢固緊實(shí)，要防止線圈反彈。導(dǎo)線換位及接頭處焊接要求平整無(wú)毛刺，包扎到所要求的絕緣尺寸。

由于該臺(tái)器身為不吊芯結(jié)構(gòu)，干燥采用最先進(jìn)的煤油氣相干燥法嚴(yán)格執(zhí)行工藝守則。線圈加工好后對(duì)單個(gè)線圈進(jìn)行帶壓干燥，測(cè)量出線圈壓縮后高度，因?yàn)槭褂猛粔喊鍖?duì)高、中、低壓線圈進(jìn)行壓裝，要將高、低、調(diào)壓線圈調(diào)整到同一高度，再用一個(gè)壓板進(jìn)行壓裝，誤差小于2mm，并且內(nèi)層線圈不得高于外層線圈，并施加相性的壓力，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求的高度。以滿足該臺(tái)電爐變壓器對(duì)線圈主絕緣和縱絕緣的更高要求。

在HKSSPZ-12600/110 變壓器線圈制造過(guò)程中，加強(qiáng)工藝管理，控制生產(chǎn)過(guò)程中每個(gè)線圈的繞制質(zhì)量以及保證線圈繞制后裝配尺寸的配合，生產(chǎn)出合格優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。

4 總結(jié)

通過(guò)以上對(duì)線圈制造工藝的簡(jiǎn)單介紹，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制造水平也在不斷的提高。電爐變壓器產(chǎn)品的質(zhì)量也將會(huì)達(dá)到一個(gè)新的水平。

［1］《變壓器手冊(cè)》編寫(xiě)組.電力變壓器手冊(cè)[S].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1989.

［2］謝毓成.電力變壓器手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［3］變壓器制造技術(shù)叢書(shū)編審委員會(huì)編.變壓器線圈制造工藝[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1998.