环氧浇注自动压力凝胶工艺在GIS用电流互感器上的应用

2018-02-21曾庆忠王光明朱琦任东峰

科技视界 2018年33期

关键词：制造工艺环氧树脂

曾庆忠王光明朱琦任东峰

【摘要】主要阐述了110kV -252kV GIS用环氧树脂浇注式电流互感器（CT）APG制造工艺过程，对该工艺过程采用的设备、模具、原材料、工艺流程及工艺参数等进行了系统的介绍，并对试品进行了电性能及热性检测。

【关键词】自动压力凝胶成型工艺（APG）；环氧树脂；浇注式互感器；制造工艺

中图分类号： TQ320 文献标识码： A 文章编号： 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

环氧浇注自动压力凝胶工艺（APG），是一种不同于传统工艺的环氧树脂浇注工艺，这种工艺类似于热塑性塑料注射成型的工艺方法[1-3]。首先将各种物料在混料罐中混合均匀，真空脱气后在一定压力下将料液注射进入模具，将空气赶出模腔的同时料液充满整个型腔，在较高的模温下料液与模壁接触后迅速固化，然后逐渐向内部延伸，从注料到脱模期间注射口始终对有模腔保持一定的压力，不断对模腔进行收缩补偿，从而使制件具有稳定的尺寸精度和优异的机械、电气性能[1-3]。

GIS具有运行安全可靠、维护简单方便等优点，随着电力系统向超高压、特高压、大容量方向的发展，电力系统对其设备安全可靠运行的要求日益增高，不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。电流互感器（CT）是GIS中必不可少的元件之一，环氧浇注CT具有体积小、绝缘性好和可靠性高等特点；以其优异的机械、防水、防潮性能备受用户青睐[4-6]。

APG技术消除了大型浇注件的表面缺陷和内应力，提高了材质的致密性、机电性能和稳定性，大大缩短了生产周期，具有优质、高效、节能、节材、污染小、成本低一系列优点。制件精度高、表面质量好；固化速度快，模具应用率高，生产周期短，劳动效率得以提高；生产自动化程度高，生产便于操作和控制，操作人员劳动强度低。

APG主要应用在中低压领域的制件有触头盒绝缘筒、绝缘子、互感器等产品，APG所生产的环氧制品具有较好的机械性能和电气性能，制件尺寸精度和表面质量等均比传统的真空浇注工艺有较大的提高。

目前，APG工艺在高压绝缘件领域的应用仍然有待进一步开发，作为生产110kV -1000kV GIS用环氧树脂浇注式电流互感器（CT）专业厂家，我公司现在的电流互感器线圈浇注，采用传统环氧浇注工艺，为提高效率、节约能源、降低产品成本，为此研究了APG在110kV -252kV电流互感器线圈浇注上应用的可行性。

1 CT环氧树脂浇注APG工艺方案

110kV-252kV CT环氧树脂APG工艺方案主要包括四个方面：设备选型、模具结构选择、确定APG用材料和固定CT的工艺流程。

1.1 设备选型

APG设备组成包括注射机，真空混料设备等，应用于中低压绝缘件由于其重量轻，制品重量仅仅数公斤，完全满足人工操作，对高压CT，其重量达到几十公斤到一百多公斤，采用人工操作，无法批量生产，需要考虑相关配套设施[7-8]。

APG国外设备，配套设施较多，可选择相应组件，达到机械化操作，价格高，本课题仅研发APG工艺在110kV-252kV 高压CT环氧浇注应用技术，故选用国产APG设备。

1.2 模具结构选择

中低压用模具及制品见图1，由图可知，其制品轻小，模具使用时，可以做到一模多件，同时其制品形状大小，不发生变化，因此模具型式无变化。在使用时模具达到装脱方便，制品无缺陷即可。

110kV-252kV GIS用环氧树脂浇注式电流互感器（CT）其内外径固定，线圈高度不同，确定模具形式为外模对开，模具芯模通过上抽芯结构，芯模通过设备液压机构，向上抽离，模具上底板可根据CT线圈高度进行高度调整，模具底板通过下部机构带动CT线圈移动，外部模具，通过前后液压机构分离，使压力凝胶件落在底板上，通过人力或调取设备移动浇注CT线圈。

1.3 APG用材料选型

根据APG工艺流程，要求APG材料在室温下稳定，高温下反应活性高，能够迅速凝胶化，其材料具备高温固化周期短，且固化后材料有良好的抗开裂性和抗温度冲击性能[9-10]。通过不同厂家材料小样检测，以及APG工艺制备CT线圈的外观性能、电性能、热性能试验，确定材料参数及所用APG材料。

1.4 CT澆注APG工艺流程确定

通过对混料时间、混料温度、混料真空、注射时间、注射压力、固化时间、固化温度等工艺参数的确定，以制造合格CT为判定条件，确定APG工艺上述参数的具体数值范围[11-14]。

2 CT环氧树脂浇注APG工艺过程

2.1 CT环氧树脂浇注APG用原料性能

通过小样检测材料的拉伸强度、弯曲强度、玻璃化转变温度等指标，确定了材料理化性能要求：环氧树脂见表1、固化剂见表2，配比要求见表3，APG用环氧体系性能指标见表4。

2.2 CT环氧树脂浇注APG物料混合后需满足的粘度变化

CT环氧树脂浇注APG用物料混合后需满足的粘度变化要求见表5，其温度、粘度、时间变化曲线要求见图2。

2.3 CT环氧树脂浇注APG物料、模具、CT线圈的预处理

CT环氧树脂浇注APG填料硅微粉，必须经过预热，以去除所吸附的微量水分，处理条件为：（100℃-110℃）×（6h-8h）；CT的引出线端子、模具、嵌件均需要用无水酒精清理并晾干；CT线圈、模具、嵌件均需预热：（140℃-160℃）×（4h-8h）。

2.4 CT环氧树脂浇注APG前期混料要求

CT环氧树脂浇注APG前期混料，指的是将环氧树脂、填料硅微粉、固化剂和色浆按表3要求，在混料设备中按表6要求参数进行脱气处理，之后方可注入注料小车，移动到注射机旁等待注射。

2.5 CT环氧树脂浇注APG压力注射工艺过程

CT环氧树脂浇注APG压力注射工艺过程，指的是将混料小车与注射机上已经装好CT线圈、嵌件的模具连接完好，通过连接混料小车的压缩空气控制开关，按表7要求，通过压缩空气，将处理好的环氧树脂、填料硅微粉、固化剂和色浆混合料压入模具之中。然后保压、泄压、拆模，取出CT制品，清理毛刺、飞边、对螺纹过扣，然后对CT制品进行后固化处理。

2.6 CT环氧树脂浇注APG后固化工艺过程

CT环氧树脂浇注APG后固化工艺过程，目的是将在注射保压过程中，环氧材料的固化反应未能完全进行，通过此工艺过程，确保环氧材料的玻璃化转变温度、力学性能、电气性能达到最佳状况，本工序工艺要求：120℃-130℃）×（10h-12h）。

2.7 环氧树脂浇注APG生产CT线圈

环氧树脂浇注APG生产CT线圈制品见图3，主要电性符合图纸要求。

2.8 环氧树脂浇注APG生产CT线圈热性能试验

对环氧树脂浇注APG生产CT线圈制品按企业标准进行了热性能委托试验，试品按先高温后低温的顺序进行高低温循环试验，试验中温度循环曲线要求见图4，试品通过了3个循环的热性能试验，未出现裂纹，符合委托要求，结论合格。

3 总结

按照110kV-252kV CT环氧树脂APG试制方案加工的CT线圈制品，其电性能、热性能符合技术要求。说明了方案设备、模具、材料和工艺流程选择的合理性，能够针对不同的电压等级，通过选择相应的工艺参数，加工出合格的CT线圈。

【参考文献】

[1]李旭培，孙中航，王永亮，等.固封极柱APG制造工艺问题及分析[J].科技视界，2016，3：265-266.

[2]孙跟新，李永强，沈国平. APG材料的开发和应用[J].嘉兴学院学报，2004，16（3）：109-110.

[3]吴建红，葛乐矣，王福润等. 中压固体绝缘环氧树脂APG制造新工艺[J].电工电气，2015，1：47-50.