非包封干式变压器（OVDT）真空压力浸渍（VPI）工艺及其发展

卢之达

（上海意兰可电力电子设备有限公司，上海 201614）

非包封干式变压器（OVDT）真空压力浸渍（VPI）工艺及其发展

卢之达

（上海意兰可电力电子设备有限公司，上海 201614）

介绍了干式变压器真空压力工艺现状，对常用浸渍树脂进行了比较分析，对浸渍工艺的几个重要参数进行了分析，比如浸渍方式（整体浸漆和线圈浸漆）、浸渍真空度、浸渍压力、浸渍次数、固化温度、时间，提出了提高真空浸渍工艺水平的方案，并阐述了VPI工艺的特点以及VPI工艺的未来发展方向。

浸渍树脂；VPI；压力；固化处理

1 浸渍树脂

真空压力浸渍技术是当今世界上最好的绝缘处理技术。一般情况下，浸渍树脂用改性耐热不饱和聚酯树脂属于热固性树脂。对于F级浸渍树脂而言，主要有环氧酸酐苯乙烯和环氧酸酐两大类。环氧酸酐苯乙烯树脂收缩率较大，但玻璃化温度较低，韧性好；环氧酸酐树脂收缩率较小，玻璃化温度高，钢性强。对于C级浸渍树脂而言，主要有有机硅树脂、聚酯树脂包括耐热不饱和聚酯树脂、环氧改性不饱和聚酯树脂（不含酸酐）、亚胺改性不饱和聚酯树脂。

本文主要介绍变压器行业用耐热不饱和聚酯树脂的相关工艺。常用的浸渍树脂有：①改性耐热不饱和聚酯树脂。主要由改性耐热不饱和聚酯、阻燃树脂、引发剂以及活性稀释剂组成。②不饱和聚酯亚胺树脂。不饱和聚酯树脂反应的原理是二元酸和二元醇进行酯化反应，之后反应生成聚酯链中的不饱和双键与单体中烯键交联。

对聚酯树脂电气性能的要求主要包含以下参数：闪点、粘度、凝胶时间、电气强度、收缩率等。表1为国内几种不饱和聚酯树脂性能对比表。

表1 国内几种不饱和聚酯树脂性能对比

由于在空气中的异味为苯乙烯产生，因此，在浸渍漆浸漆工艺处理时应穿戴有防毒面具，浸塑手套。浸漆前检查并及时更换真空泵油、空压机油。预烘后对线圈温度测温用红外线测温仪。

2 真空压力浸渍（VPI）工序过程

将需要浸漆的线圈进行预烘处理，对线圈进行去潮除湿，预烘线圈设置一定温度和时间，将预烘的线圈进行自然冷却至30～40℃；用红外线测温仪测试线圈上下8点位置，并用气枪清除线圈中的灰尘及其他金属颗粒杂物。预烘的目的是为了除去绕组中的潮气和提高工件浸渍时的温度，提高浸漆质量和漆的渗透能力。注意预烘加热要逐渐增温，升温速度不大于20～30℃/h为宜。预烘的温度视绝缘等级来定。E级120～125℃，B级125～130℃。在预烘后需要等待绕组温度冷却到60～80℃后才能开始浸漆。因为，如果浸漆温度过高，漆中的溶剂迅速挥发，过早形成漆膜，则不容易使漆浸渍到线圈内部；如果温度过低，就会失去预烘的作用，使漆的粘度增大，流动性和渗透性变差。

一般配电变压器用VPI浸渍工艺采用2次真空压力浸渍的工艺，且只浸渍线圈。如果为低压行业，比如容量和电压等级都较低的电抗器或电机行业，一般采用1次真空压力浸渍的工艺。这两种浸渍的工艺各有优缺点。相对而言，整体浸渍的工艺对工件的要求高，因为在整体浸渍的过程中还包含了铁芯、夹件等工件。要求它们在进入浸漆罐前确保没有杂质进入漆罐中，否则会产生不合格的产品。

第一次浸漆中，将线圈冷却后吊入浸漆灌，开启真空泵对浸漆罐抽真空，达到真空度后，将真空泵关闭，并维持此状态一定时间；打开输漆阀，将储漆罐内的无溶剂漆输入至浸漆罐中，当无溶剂漆高度高出线圈时，关闭输漆阀门，保持一定的时间；对浸漆灌进行加压，并保持一定的时间；对浸漆罐进行第一次泄压，使浸漆罐的压力降低到一定的数值；借助压力将浸渍漆回漆，线圈则继续在浸漆罐中进行滴漆处理，30 min后对浸漆罐进行完全泄压处理，打开浸漆罐，将浸渍好的线圈吊出，进行第一次固化处理。

第二次浸漆与第一次工序要求相同，但浸漆的时间有所不同，第一次浸漆时间长，第二次浸漆时间短。此外，在出浸渍罐后的固化工序也不一样，要求将浸漆灌进行完全泄压，打开浸漆罐吊出线圈，对线圈进行二次固化处理。

真空压力浸漆的工艺中，关键的工序控制指标有真空度和压力。抽真空的目的是希望浸渍罐达到一定的真空度，以便将线圈绝缘层中的潮气、小分子挥发物以及空气尽可能抽干净，为绝缘漆的填充进行准备。加压的目的是将绝缘漆压入绝缘层中，以便提高绝缘漆的渗透能力，将绝缘层中的所有间隙填满。以往，人们常误认为真空度越高、压力越大，浸渍完后的效果越好，但实践证明并不是如此。以往，真空度控制在200～300 Pa，加压控制在0.3～0.5 MPa较为合适，但具体数值的多少要视实际工艺浸渍漆以及设备而决定真空度和加压的数值大小。

此外，浸漆的次数也是可以适当增加的，浸渍漆的次数增加后，被浸渍的工件电气性能会有明显提高。当真空压力浸渍完成，线圈工件出罐后，必须进行固化处理。没有进行固化这道工序，聚酯树脂就不能由黏稠态转变为玻璃态，可见固化工序的重要性。有些产品浸渍后色差较大的原因是聚酯树脂的分布厚薄不均匀，有些区域完全固化颜色发生了改变，有些区域没有完全固化颜色没有变化。比如，一般聚酯树脂中的引发剂在固化后颜色会由红褐色变成橙黄色。

3 不饱和聚酯树脂漆工艺指标分析

3.1 粘度（4号粘度计）

粘度是测定混料相对分子量大小的可靠方法。目前，常用的测试方法是使用粘度计，具体要求是在23℃时为35～50 s；如果是两次或多次浸漆，第一次浸漆时，希望浸渍漆渗透到线圈内部，需要漆的流动性较好，黏度应较低，一般可取22～26 s（23℃）；第二次浸漆时，希望在线圈表面形成一层较好的漆膜，所以，漆的黏度应较大，一般取30～38 s（23℃）。如果是更多次的浸漆，依次类推即可，但黏度最大不宜超过50 s.

3.2 凝胶时间（4#福特杯）

凝胶时间是确定固化工艺参数的主要依据之一，也是影响挂漆量的重要因素。凝胶测试方法是使用福特杯进行测试。影响凝胶时间的因素有温度、湿度等。在凝胶过程中，需要保持一定的压力，使浸渍罐内的树脂充分浸润到线圈表面，以弥补由于浸渍树脂固化收缩引起的浸渍树脂分布不均匀的缺陷，防止出现浸渍缺陷。

3.3 老化测试

每周应该取样进行1次老化测试。

3.4 固化时间

根据稀释剂的不同，浸渍漆可分为有溶剂漆和无溶剂漆。两者的固化时间是不一样的。有溶剂漆一般加入的是甲苯等不能参入化学反应的惰性稀释剂。在固化过程中，升温速度不能过快，且一定要从室温开始；无溶剂漆一般加入的是苯乙烯活性稀释剂，固化过程中升温速度越快越好，以降低绝缘漆的流失，充分填充绝缘层。

3.5 浸渍树脂厚度

一般浸漆一次膜厚度为60～80 μm。多次浸漆固化有利于漆膜厚度的增加，从而提高产品的绝缘击穿场强。

4 常出现的问题以及解决方法

4.1 聚酯树脂色差较大，不能完全固化

色差较大与固化温度有关，树脂在线圈表面厚薄不一，导致局部树脂不能完全固化。解决方法是适当提高固化温度。

4.2 浸渍漆中有大量泡沫和液面雾化

真空度低于某一绝对压力数值时，在浸渍漆中将发生雾化和沫化的现象。沫化会造成粘液中大量空穴，会阻碍浸漆渗透。雾化会使稀释剂大量溢出，影响固化。对于压力，关键是确保绝缘结构内毛细管的润湿性平衡，增加压力对结构件的填充无明显作用。此外，漆的黏度与填充速度成反比。根据最近的研究和试验表明，浸渍树脂的真空“沫化”现象及其“沫化”真空度，直接与浸渍树脂内所含成分的蒸气压和沸点以及所占比例有关。比如，有溶剂浸渍树脂比无溶剂浸渍树脂更容易产生真空“沫化”现象。

正确的方式是降低漆的黏度、减小结缘结构的空隙和提高毛细管效应。因为真空压力浸渍（VPI）的原理就是依靠真空中漆液重力和线圈中毛细管作用，以及解除真空后对漆液施加一定的压力，使漆液迅速渗透充满结构件内层的一种工艺。此外，采用整体浸漆工艺时必须保证各结构件无异物。

5 真空压力浸渍（VPI）工艺的特点

众所周知，VPI真空压力浸渍工艺的特点是过载能力强、防潮性能好、承受热冲击性能好、浸渍线圈的修理比较容易。浸渍漆的质量和浸渍工艺对这种非包封干式变压器的性能起到了决定性的作用。除了VPI真空压力浸渍工艺外，浸渍工艺中还有一种叫VPE，又称为VDT，这种工艺的处理方式是为了提高VPI类变压器的防尘和防潮性能。在真空压力浸渍后，再用涂有硅树脂漆（或聚酯漆）的NOMEX纸加以包封，就形成了新的VPE类H级干式变压器。这类H级干式变压器是在美国海军舰船变压器技术上发展而成的，防潮性能很好。此外，在油浸式变压器制造过程中，也有厂家对线圈进行浸漆处理后，再去总装，最后进行真空注油。这样对油变而言也是有效提高产品绝缘性能的一种可靠方式。由此可见，VPI真空压力浸渍工艺处理在与其他产品工艺融合上有很大的包容性。

此外，由于近年来电力设备技术的飞速发展对浸渍树脂提出了更高的要求，电力设备的工作电压、工作温度以及尺寸等不断增加，这就要求浸渍树脂具有更优良的绝缘性能和机械性能。因此，浸渍树脂也可以采用较特殊环氧树脂代替，因此，环氧树脂真空压力浸渍工艺也随之发展。

［1］吴建忠.真空压力浸漆绝缘工艺研究［J］.国际电子变压器，2005（12）.

［2］陈宗旻.VPI工艺的开发及应用［J］.绝缘材料通讯，1998（02）.

［3］沈开猷.不饱和聚酯树脂及其应用［J］.化学工业出版社，2005（08）.

〔编辑：张思楠〕

TM412

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.036

2095－6835（2017）23－0036－03