環(huán)氧澆注自動(dòng)壓力凝膠工藝在GIS用電流互感器上的應(yīng)用

曾慶忠 王光明 朱琦 任東峰

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

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)壓力凝膠成型工藝（APG）；環(huán)氧樹脂；澆注式互感器；制造工藝

中圖分類號(hào)： TQ320 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(huán)氧澆注自動(dòng)壓力凝膠工藝（APG），是一種不同于傳統(tǒng)工藝的環(huán)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(jìn)入模具，將空氣趕出模腔的同時(shí)料液充滿整個(gè)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(nèi)部延伸，從注料到脫模期間注射口始終對(duì)有模腔保持一定的壓力，不斷對(duì)模腔進(jìn)行收縮補(bǔ)償，從而使制件具有穩(wěn)定的尺寸精度和優(yōu)異的機(jī)械、電氣性能[1-3]。

GIS具有運(yùn)行安全可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，隨著電力系統(tǒng)向超高壓、特高壓、大容量方向的發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)其設(shè)備安全可靠運(yùn)行的要求日益增高，不僅在高壓、超高壓領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，而且在特高壓領(lǐng)域也被使用。電流互感器（CT）是GIS中必不可少的元件之一，環(huán)氧澆注CT具有體積小、絕緣性好和可靠性高等特點(diǎn)；以其優(yōu)異的機(jī)械、防水、防潮性能備受用戶青睞[4-6]。

APG技術(shù)消除了大型澆注件的表面缺陷和內(nèi)應(yīng)力，提高了材質(zhì)的致密性、機(jī)電性能和穩(wěn)定性，大大縮短了生產(chǎn)周期，具有優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、污染小、成本低一系列優(yōu)點(diǎn)。制件精度高、表面質(zhì)量好；固化速度快，模具應(yīng)用率高，生產(chǎn)周期短，勞動(dòng)效率得以提高；生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)便于操作和控制，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度低。

APG主要應(yīng)用在中低壓領(lǐng)域的制件有觸頭盒絕緣筒、絕緣子、互感器等產(chǎn)品，APG所生產(chǎn)的環(huán)氧制品具有較好的機(jī)械性能和電氣性能，制件尺寸精度和表面質(zhì)量等均比傳統(tǒng)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(lǐng)域的應(yīng)用仍然有待進(jìn)一步開發(fā)，作為生產(chǎn)110kV -1000kV GIS用環(huán)氧樹脂澆注式電流互感器（CT）專業(yè)廠家，我公司現(xiàn)在的電流互感器線圈澆注，采用傳統(tǒng)環(huán)氧澆注工藝，為提高效率、節(jié)約能源、降低產(chǎn)品成本，為此研究了APG在110kV -252kV電流互感器線圈澆注上應(yīng)用的可行性。

1 CT環(huán)氧樹脂澆注APG工藝方案

110kV-252kV CT環(huán)氧樹脂APG工藝方案主要包括四個(gè)方面：設(shè)備選型、模具結(jié)構(gòu)選擇、確定APG用材料和固定CT的工藝流程。

1.1 設(shè)備選型

APG設(shè)備組成包括注射機(jī)，真空混料設(shè)備等，應(yīng)用于中低壓絕緣件由于其重量輕，制品重量?jī)H僅數(shù)公斤，完全滿足人工操作，對(duì)高壓CT，其重量達(dá)到幾十公斤到一百多公斤，采用人工操作，無法批量生產(chǎn)，需要考慮相關(guān)配套設(shè)施[7-8]。

APG國外設(shè)備，配套設(shè)施較多，可選擇相應(yīng)組件，達(dá)到機(jī)械化操作，價(jià)格高，本課題僅研發(fā)APG工藝在110kV-252kV 高壓CT環(huán)氧澆注應(yīng)用技術(shù)，故選用國產(chǎn)APG設(shè)備。

1.2 模具結(jié)構(gòu)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(shí)，可以做到一模多件，同時(shí)其制品形狀大小，不發(fā)生變化，因此模具型式無變化。在使用時(shí)模具達(dá)到裝脫方便，制品無缺陷即可。

110kV-252kV GIS用環(huán)氧樹脂澆注式電流互感器（CT）其內(nèi)外徑固定，線圈高度不同，確定模具形式為外模對(duì)開，模具芯模通過上抽芯結(jié)構(gòu)，芯模通過設(shè)備液壓機(jī)構(gòu)，向上抽離，模具上底板可根據(jù)CT線圈高度進(jìn)行高度調(diào)整，模具底板通過下部機(jī)構(gòu)帶動(dòng)CT線圈移動(dòng)，外部模具，通過前后液壓機(jī)構(gòu)分離，使壓力凝膠件落在底板上，通過人力或調(diào)取設(shè)備移動(dòng)澆注CT線圈。

1.3 APG用材料選型

根據(jù)APG工藝流程，要求APG材料在室溫下穩(wěn)定，高溫下反應(yīng)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(cè)，以及APG工藝制備CT線圈的外觀性能、電性能、熱性能試驗(yàn)，確定材料參數(shù)及所用APG材料。

1.4 CT澆注APG工藝流程確定

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

2 CT環(huán)氧樹脂澆注APG工藝過程

2.1 CT環(huán)氧樹脂澆注APG用原料性能

通過小樣檢測(cè)材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等指標(biāo)，確定了材料理化性能要求：環(huán)氧樹脂見表1、固化劑見表2，配比要求見表3，APG用環(huán)氧體系性能指標(biāo)見表4。

2.2 CT環(huán)氧樹脂澆注APG物料混合后需滿足的粘度變化

CT環(huán)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(shí)間變化曲線要求見圖2。

2.3 CT環(huán)氧樹脂澆注APG物料、模具、CT線圈的預(yù)處理

CT環(huán)氧樹脂澆注APG填料硅微粉，必須經(jīng)過預(yù)熱，以去除所吸附的微量水分，處理?xiàng)l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(yù)熱：（140℃-160℃）×（4h-8h）。

2.4 CT環(huán)氧樹脂澆注APG前期混料要求

CT環(huán)氧樹脂澆注APG前期混料，指的是將環(huán)氧樹脂、填料硅微粉、固化劑和色漿按表3要求，在混料設(shè)備中按表6要求參數(shù)進(jìn)行脫氣處理，之后方可注入注料小車，移動(dòng)到注射機(jī)旁等待注射。

2.5 CT環(huán)氧樹脂澆注APG壓力注射工藝過程

CT環(huán)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(jī)上已經(jīng)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(guān)，按表7要求，通過壓縮空氣，將處理好的環(huán)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(duì)螺紋過扣，然后對(duì)CT制品進(jìn)行后固化處理。

2.6 CT環(huán)氧樹脂澆注APG后固化工藝過程

CT環(huán)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(huán)氧材料的固化反應(yīng)未能完全進(jìn)行，通過此工藝過程，確保環(huán)氧材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、力學(xué)性能、電氣性能達(dá)到最佳狀況，本工序工藝要求：120℃-130℃）×（10h-12h）。

2.7 環(huán)氧樹脂澆注APG生產(chǎn)CT線圈

環(huán)氧樹脂澆注APG生產(chǎn)CT線圈制品見圖3，主要電性符合圖紙要求。

2.8 環(huán)氧樹脂澆注APG生產(chǎn)CT線圈熱性能試驗(yàn)

對(duì)環(huán)氧樹脂澆注APG生產(chǎn)CT線圈制品按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了熱性能委托試驗(yàn)，試品按先高溫后低溫的順序進(jìn)行高低溫循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)中溫度循環(huán)曲線要求見圖4，試品通過了3個(gè)循環(huán)的熱性能試驗(yàn)，未出現(xiàn)裂紋，符合委托要求，結(jié)論合格。

3 總結(jié)

按照110kV-252kV CT環(huán)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(shù)要求。說明了方案設(shè)備、模具、材料和工藝流程選擇的合理性，能夠針對(duì)不同的電壓等級(jí)，通過選擇相應(yīng)的工藝參數(shù)，加工出合格的CT線圈。

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