變壓器生產(chǎn)工藝探討

摘 要：現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)的建設(shè)需要用到不同品種的變壓器設(shè)備。其中，不僅包含超高壓變壓器、全封閉式變壓器，同時(shí)還包含組合式變壓器以及換流變壓器等等。通過(guò)變壓器等設(shè)備的廣泛應(yīng)用，極大的提升了電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。本文先對(duì)變壓器生產(chǎn)流程以及新材料應(yīng)用進(jìn)行探討，并進(jìn)一步研究變壓器生產(chǎn)工藝。

關(guān)鍵詞：變壓器；生產(chǎn)工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：TM405 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）32-0056-02

1 引 言

隨著國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)對(duì)于電網(wǎng)工程的建設(shè)越來(lái)越重視。同時(shí)，變壓器的制造與應(yīng)用，有效的改善了輸配電過(guò)程的安全性與可靠性。我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)對(duì)于變壓器的需求量急劇增加，因而目前研究變壓器的生產(chǎn)工藝有著重要的意義。

2 概 述

2.1 變壓器生產(chǎn)工藝流程

在進(jìn)行變壓器的生產(chǎn)工作中，主要包含鐵心、絕緣件制作以及繞組繞制、夾件制作、緊固件、油箱的制作等環(huán)節(jié)，之后在進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試、包裝與入庫(kù)。需要注意的是，金屬板材和金屬型材在進(jìn)行下料工作之前，要進(jìn)行嚴(yán)格的噴、拋除銹處理，并且油箱以及儲(chǔ)油柜的制作，也要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行防銹漆、面漆的噴涂，進(jìn)而提升變壓器的耐腐蝕效果。

2.2 變壓器制造中新材料的應(yīng)用

隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，以往所使用的高能耗變壓器已經(jīng)不能滿足目前電力輸送工作的要求，因而要加強(qiáng)變壓器制造材料的研究，不斷提升變壓器的環(huán)保節(jié)能效果。這一過(guò)程中，要做好新材料性能的分析，比如現(xiàn)階段應(yīng)用較廣的非晶體合金變壓器，有著良好的節(jié)能性與經(jīng)濟(jì)性，并且變壓器的空載損耗較低。尤其在農(nóng)村或者是較為偏遠(yuǎn)的山區(qū)，新型變壓器的應(yīng)用有著良好的節(jié)能效果。對(duì)于非晶合金材料來(lái)說(shuō)，通過(guò)將其應(yīng)用到變壓器鐵心中，可以有效減少變壓器的空載損耗。在性能方面，非晶體合金變壓器要比以往使用的硅鋼片變壓器好的多。此外，通過(guò)對(duì)變壓器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，應(yīng)用三相五柱結(jié)構(gòu)或者是三相三柱結(jié)構(gòu)，不僅可以提升結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)易性，同時(shí)能獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，表1對(duì)非晶合金材料1K101和2605SA1進(jìn)行了比較，從數(shù)據(jù)方面可以看出它們之間有著較大的性能差異。

3 變壓器生產(chǎn)工藝分析

3.1 鐵心制作工藝

要想提高鐵心制作工藝與水平，就要提升剪切設(shè)備的質(zhì)量與使用方法。在進(jìn)行鐵心生產(chǎn)工作時(shí)，主要應(yīng)用的是多級(jí)接縫鐵心。隨著變壓器設(shè)計(jì)水平的不斷提升，有效降低了鐵心接縫位置處的損耗問(wèn)題。以往生產(chǎn)過(guò)程中主要用到單一接縫工藝，目前制造中主要使用的是多級(jí)接縫工藝，還有的企業(yè)用到了局部階梯接縫工藝。通過(guò)進(jìn)行這一改進(jìn)，不僅可以減少變壓器的噪聲（降噪3～4%左右），同時(shí)可以有效減少變壓器的空載損耗（15%左右）。對(duì)于鐵心柱而言，主要用到嵌下軛工藝，相比于普通的生產(chǎn)工藝，該方法可以提升鐵心制造的疊裝效果，并且能夠減少芯柱疊裝的時(shí)間。

3.2 絕緣件制作

在進(jìn)行絕緣件制作時(shí)，首先要對(duì)絕緣材料進(jìn)行復(fù)檢，之后再按照套裁方案進(jìn)行下料。下料結(jié)束后要進(jìn)行紙板刷膠、疊放等工作，并借助蒸汽熱壓法進(jìn)行熱壓。最后，要進(jìn)行絕緣件的鋸削、銑削直至成型。在絕緣件車(chē)間中，主要進(jìn)行絕緣件以及緊固件、夾件等設(shè)施的制作。軸類(lèi)零件大多是使用車(chē)床、銑床進(jìn)行加工。在進(jìn)行箱體類(lèi)以及復(fù)雜異形絕緣件的制作時(shí)，主要是在加工中心進(jìn)行加工制作。

3.3 絕緣干燥以及油處理工藝

以往所用的油浸式變壓器，主要使用真空脫水技術(shù)進(jìn)行干燥。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)引進(jìn)了氣相干燥技術(shù)以及相應(yīng)的設(shè)備，因而變壓器的生產(chǎn)工藝取得了顯著的提升。近幾年來(lái)，我國(guó)正在進(jìn)行煤油蒸發(fā)器的研究，并且研制出內(nèi)置式的一些產(chǎn)品。在進(jìn)行油處理工作時(shí)，主要通過(guò)引進(jìn)油過(guò)濾設(shè)備進(jìn)行處理。

3.4 繞組繞制和整形工藝

變壓器繞線設(shè)備有普通臥式繞線機(jī)、立式繞線機(jī)、箔式繞線機(jī)、自動(dòng)排線繞線機(jī)和全自動(dòng)繞線機(jī)。繞線模具根據(jù)材料和結(jié)構(gòu)有木模、鋼模、鋁模及可調(diào)模等。在繞組繞制之前，首先要準(zhǔn)備好相應(yīng)的漆包線、電磁線以及絕緣零件等材料。之后，工作人員要對(duì)導(dǎo)線線規(guī)尺寸以及繞線模長(zhǎng)度與直徑進(jìn)行檢查。最后，再按照繞組結(jié)構(gòu)選定相應(yīng)的繞線機(jī)繞制繞組。對(duì)于繞制好的繞組，技術(shù)人員要進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，合格之后還要進(jìn)行干燥預(yù)熱處理。

小型線圈整形固化工藝是將線圈進(jìn)行壓制、整形，在模板的壓緊下進(jìn)入熱風(fēng)爐加熱升溫，待絕緣層的熱熔膠熔化后，線匝間的應(yīng)力減小。然后，在模板的壓緊力下繼續(xù)降溫冷卻，直至固化定形才拆卸壓緊模板。大型線圈整形工藝通過(guò)在烘爐內(nèi)加熱，在恒壓力裝置下，線圈在干燥的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)壓緊定形。

高電壓等級(jí)的變壓器還要使用真空浸漆設(shè)備進(jìn)行浸漆工作。浸漆結(jié)束之后，再將其送真空干燥罐進(jìn)行干燥處理，上述工作完成之后要進(jìn)行裝配。

采用線圈整形工藝后，線圈與鐵芯間的套裝裕度可減小，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更緊湊，有效的降低原材料成本，繞組的機(jī)械強(qiáng)度明顯提高，產(chǎn)品抗短路能力加強(qiáng)，能顯著提高產(chǎn)品運(yùn)行的可靠性。

3.5 焊接件制作

首先，要進(jìn)行板材、型材的選定，并對(duì)其表面進(jìn)行除銹。檢驗(yàn)合格之后，再進(jìn)行下料組焊工作。對(duì)于小型油箱和片式散熱器而言，制作過(guò)程中主要在整套焊接生產(chǎn)線完成。這一過(guò)程中的所有焊接件，焊接之后都要進(jìn)行相應(yīng)的防銹漆以及絕緣漆的噴涂，比如箱體、箱蓋以及出油箱等。

3.6 裝配工藝

變壓器裝配通常分為爐前器身裝配和爐后總裝配。

在進(jìn)行變壓器鐵心的裝配工作時(shí)，要對(duì)其幾何形狀、尺寸進(jìn)行精確把控，保證鐵心的軸線以及厚度、設(shè)計(jì)等方面與要求相符。此外，接縫大小也要進(jìn)行檢查，確保變壓器鐵心的截面不能發(fā)生局部突出等問(wèn)題，并且要保證變壓器鐵心片不能發(fā)生搭接現(xiàn)象。具體裝配過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)單位壓力的控制，防止壓力超過(guò)規(guī)定的范圍。另外，為了提升鐵心的整體質(zhì)量，還要確保填充系數(shù)的合理性。

小型電力變壓器采用變壓器柔性裝配生產(chǎn)線工藝可以實(shí)現(xiàn)流水線模式生產(chǎn)，能有效地改善工作環(huán)境，大幅度提高生產(chǎn)效率，對(duì)操作者的技能要求降低。變壓器柔性裝配生產(chǎn)線工藝在線圈套裝環(huán)節(jié)是關(guān)鍵，對(duì)線圈的幾何尺寸要求較高。

需要注意的是，裝配工作中要加強(qiáng)檢測(cè)：①完成套裝、插板之后，操作人員要進(jìn)行自檢，確定合格之后再由相應(yīng)的質(zhì)檢員進(jìn)行檢驗(yàn)。隨后，還要由試驗(yàn)站的試驗(yàn)人員進(jìn)行器身的試驗(yàn)。上述檢驗(yàn)工作結(jié)束之后，才能進(jìn)入到下一道工序。②焊線、箱蓋安裝以及套管、開(kāi)關(guān)等配件安裝結(jié)束之后，要由專項(xiàng)質(zhì)檢員進(jìn)行設(shè)備的檢驗(yàn)，合格之后再進(jìn)行真空罐干燥。此外，還要對(duì)打壓試漏檢驗(yàn)引起重視，具體吊運(yùn)過(guò)程中要盡可能降低速度。

3.7 真空注油工藝

真空注油工藝分為大型變壓器的真空注油和小型變壓器的真空注油。

大型變壓器的真空注油工藝是直接利用真空機(jī)組對(duì)已總裝配后的變壓器產(chǎn)品按真空注油工藝曲線要求抽真空，在規(guī)定的注油階段進(jìn)行注油。

小型配電變壓器采用真空注油工藝也要嚴(yán)格按照真空注油工藝曲線進(jìn)行抽真空和注油。與大型變壓器的真空注油工藝不同的是小型配電變壓器的油箱結(jié)構(gòu)不能承受真空壓力，要借助專用的真空注油灌的設(shè)備進(jìn)行。先把總裝配后的變壓器產(chǎn)品推入專用的真空注油灌內(nèi)，封閉后，對(duì)真空注油灌進(jìn)行抽真空，達(dá)到規(guī)定的真空注油曲線要求后啟動(dòng)自動(dòng)注油槍在真空注油灌內(nèi)進(jìn)行真空注油。

4 變壓器的發(fā)展趨勢(shì)

變壓器將朝著以下幾方面發(fā)展：①變壓器電壓等級(jí)將逐步趨向于超高電壓。根據(jù)電壓等級(jí)的不同，可以將變壓器分為四種不同的產(chǎn)品：高端變壓器、220～500kV變壓器，此外還包含110～200kV變壓器和低于110kV的變壓器。隨著材料工藝以及制造水平的不斷提升，未來(lái)變壓器的電壓等級(jí)將達(dá)到750kV甚至是1000kV。②變壓器的節(jié)能效果將更好，并且有著高阻抗、防爆性等優(yōu)勢(shì)。這些種類(lèi)的變壓器大多以中小型為主，尤其在農(nóng)網(wǎng)、城網(wǎng)中將得到廣泛的應(yīng)用。③超高壓大型變壓器將逐步朝著大容量、三相式以及輕結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展，并且組合式變壓器的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。④城網(wǎng)用變壓器將朝著高阻抗方向發(fā)展，對(duì)于城網(wǎng)用變壓器而言，其不僅要具備可靠性高、噪聲小、安全性能好的特點(diǎn)，同時(shí)還要控制變壓器的體積。比如，可以應(yīng)用體積小、成本低的組合式變壓器。同時(shí)，還可以應(yīng)用模塊化的變壓器。這一類(lèi)型的變壓器有著較好的通用性，并且可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模塊化裝配，因而在供貨、維修保養(yǎng)方面可以得到保證。此外，還要提升變壓器的智能化水平，降低變壓器操作難度，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控與操作。⑤要加強(qiáng)對(duì)非晶合金變壓器、卷鐵心變壓器以及常溫超導(dǎo)變壓器的研發(fā)與應(yīng)用，不斷提升變壓器電力器件的性能，降低變壓器生產(chǎn)過(guò)程的成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

就目前國(guó)內(nèi)外變壓器的制造而言，直流換流變壓器生產(chǎn)工藝是相對(duì)尖端的一種工藝。未來(lái)變壓器的生產(chǎn)工藝將會(huì)逐步朝著環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展，并且變壓器運(yùn)行過(guò)程中的噪音更小、組合化程度更高、可靠性更好。具體來(lái)說(shuō)，隨著國(guó)內(nèi)電力事業(yè)的不斷發(fā)展，變壓器的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，這就對(duì)變壓器的生產(chǎn)工藝提出了更為嚴(yán)苛的要求。因而，在進(jìn)行變壓器的制造工作時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)新材料、新工藝的應(yīng)用，尤其要注重鐵心制造工藝，對(duì)于變壓器鐵心的制造要加強(qiáng)管理，嚴(yán)格按照工藝流程與要求進(jìn)行變壓器的制造。此外，還要提升變壓器的整體質(zhì)量，提高變壓器的環(huán)保節(jié)能效果，進(jìn)而促進(jìn)變壓器制造行業(yè)的健康發(fā)展。

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收稿日期：2018-9-26

作者簡(jiǎn)介：王七五（1975-），男，漢族，廣西資源人，助理工程師，本科，主要從事電力變壓器生產(chǎn)管理的工作。