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(jìn)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(lái)，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(zhǎng)足的進(jìn)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(guó)材料及加工工藝水平的不斷創(chuàng)新及提高，我國(guó)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?jī)?nèi)容，揭示鐵心的制造工藝、流程及要求，并針對(duì)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(jiàn)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(dòng)、噪聲等指標(biāo)的大小。

對(duì)于應(yīng)用最多的平面疊片鐵心而言，其制造過(guò)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(guò)程中生成的過(guò)大毛刺需要及時(shí)去除，以避免在變壓器運(yùn)行時(shí)強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境下產(chǎn)生放電。國(guó)內(nèi)主要大型變壓器廠，剪切設(shè)備為德國(guó)喬格自動(dòng)剪切線，自動(dòng)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(jì)指標(biāo)，是降低變壓器損耗的主要研究?jī)?nèi)容。針對(duì)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(guò)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(guò)長(zhǎng)的毛刺，并及時(shí)將毛刺處理掉。同時(shí)，在進(jìn)行纏繞帶料卷時(shí)要確保卷緊，防止其在長(zhǎng)時(shí)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(guò)大，也不可過(guò)小。

（2）橫向剪切

以縱剪剪切完的窄料進(jìn)行橫剪操作時(shí)，要嚴(yán)格控制其長(zhǎng)度的精度，同時(shí)要注重橫邊與縱邊的角度關(guān)系。在進(jìn)行橫向剪切時(shí)，嚴(yán)格控制、避免出現(xiàn)過(guò)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(shí)同樣要注意毛刺問(wèn)題，及時(shí)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(tái)及輔助設(shè)備。滾轉(zhuǎn)臺(tái)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(guò)程中應(yīng)保證各級(jí)疊片中心與拉板中心對(duì)正。在中、邊柱兩側(cè)、下軛鐵外側(cè)加墊塊及支撐螺桿等對(duì)疊片進(jìn)行支撐，防止變形。疊積過(guò)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(guò)程中每疊一級(jí)應(yīng)用線墜和角尺配合測(cè)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(cè)量該級(jí)中柱片左右級(jí)臺(tái)尺寸應(yīng)相等，使該級(jí)中柱片在寬度上相對(duì)于該柱中心線對(duì)稱，從而確保鐵心柱的直徑滿足公差要求，

目前，國(guó)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(shí)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(shí)省力，為企業(yè)節(jié)省成本，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

（4）鐵心裝配

在鐵心裝配過(guò)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(shí)，對(duì)拉帶進(jìn)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(jí)臺(tái)面與下軛鐵各級(jí)臺(tái)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(shí)或修理墊塊。

在變壓器鐵心的裝配過(guò)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(jī)械強(qiáng)度以及損耗和噪聲指標(biāo)。特別是對(duì)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(jià)格等。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，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(duì)鐵心加工過(guò)程中存在工藝控制點(diǎn)較多、質(zhì)量控制難度大、隨著國(guó)家特高壓輸變電技術(shù)發(fā)展，鐵心重量、體積越來(lái)越大等問(wèn)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(diǎn)參考建議：

（1）把復(fù)雜的制造工藝進(jìn)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(shí)的信息反饋系統(tǒng)，對(duì)各工序質(zhì)量合格率情況及時(shí)統(tǒng)計(jì)、反饋，并制定相應(yīng)的應(yīng)急解決措施。

（2）加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品的檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中不合格的操作，減少工時(shí)浪費(fèi)的同時(shí)可顯著提高加工工效。采用先進(jìn)的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)手段，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

（3）引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)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(guó)內(nèi)鐵心制造技術(shù)，避免國(guó)外技術(shù)壟斷。國(guó)內(nèi)部分專業(yè)生產(chǎn)鐵心的企業(yè)已經(jīng)采用機(jī)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(kāi)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(gè)工序。工藝技術(shù)的不斷革新，加強(qiáng)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)及檢測(cè)裝備的引入，增強(qiáng)國(guó)內(nèi)技術(shù)研發(fā)的投入，是未來(lái)國(guó)內(nèi)變壓器工藝發(fā)展的必經(jīng)之路。

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作者簡(jiǎn)介：

李永康（1985.02--）；性別：男，籍貫：河北高陽(yáng)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(jí)工程師；研究方向：特高壓變壓器制造.