高强绝缘材料在小型变压器中的应用

李海国

（山东普益电气有限公司，山东滨州 256600）

引言

小型干式变压器具有抗短路能力强、维护工作量小、运行效率高、体积小、噪音低等优点, 广泛用于局部照明、高层建筑、机场、码头机械设备等场所。干式变压器主要由硅钢片组成的铁芯和环氧树脂浇注的线圈组成。目前应用于小型干式变压器的支撑装置，一般由铁夹件、夹件绝缘板、绝缘套管、夹紧螺栓和接线板等零部件组成，这种支撑装置使用多年，已形成标配。但在近几年生产变压器中发现铁夹件组合存在的电气绝缘、制造成本等问题比较多，于是根据突出问题进行了改进设计，使用尼龙夹件组合支撑装置，以适用于小型干式变压器、电抗器等。经过一段时间应用，有益效果比较突出。

1 铁夹件组合干式变压器

如图1 所示，传统的小型干式变压器主要由铁芯、夹件绝缘板、铁夹件、螺母、夹紧螺栓、骨架、线圈、输入接线板、输出接线板等零部件组成。因为铁芯与铁夹件之间需要绝缘，需要放置夹件绝缘板，且两个铁夹件之间需要通过夹紧螺栓夹紧铁芯，它们之间联通又出现绝缘问题，所以需要在夹紧螺栓上套绝缘套管，在穿过铁芯时绝缘套管容易被划破，丧失绝缘功能，夹紧螺栓和螺母之间还需要放置绝缘垫圈来保证绝缘效果。同时铁夹件加工需要剪切、钣金、机加工、热镀锌防锈等加工处理，工艺非常复杂，造成成本居高不下。

图1 小型干式变压器结构简图

从以上叙述可知，铁芯与铁夹件之间的电气绝缘难以保证，铁夹件制造成本高，铁芯安装不牢固，夹紧螺栓不易安装，额外放置夹件绝缘板等成为主要问题所在。

2 尼龙夹件设计

针对干式变压器铁夹件支撑装置存在的问题，迫切需要一种新型零件改变现状。这种支撑件首先必须是绝缘件，再者要有足够的强度以支撑起铁芯和线圈的质量。这需要从选材和零件结构上综合考虑这些问题。

图2 所示的为尼龙夹件结构，采用腹板式加强筋设计以提高强度，其中ɑ尺寸和孔尺寸按硅钢片铁芯结构尺寸确定，材料选择强度很高的增强尼龙PA66 加GF40（加长玻璃纤维40%增强材料）合成材料。

图2 尼龙夹件结构简图

尼龙夹件上端设置一内嵌螺纹孔，用于安装接线板；底部设置一光孔，用于安装整个变压器。根据铁芯的外形尺寸，绝缘夹件设置上下止口，用于定位铁芯。设计尼龙夹件时注意根部留有内R弧，一是避免安装干涉，二是防止形成应力集中断裂。整个结构外形设计成条状筋形式，其目的一是增加整个零件的强度，再就是节省材料，降低成本。

3 组合夹件的应用

组合夹件的应用简图如图3 所示，使用4 个尼龙夹件组成一套组合夹件。将铁芯和线圈制作完成后，用4个尼龙夹件支撑起整个铁芯，放入四个夹紧螺栓螺母组合，调整后夹紧即可。无需再增加夹件绝缘板、绝缘套管、绝缘垫圈等零件即可保证电气绝缘完好。上面再安装上输入和输出接线板即可完成。

图3 组合夹件的应用简图

4 结束语

（1）使用PA66 加GF40 组成的合成材料制成的绝缘夹件具有强度高，质量轻，成本低等特点。

（2）使用尼龙夹件只需一次开模的费用投入，零件成本相比传统铁夹件组合降低五分之一。

（3）组合夹件安装方便、牢固，电气绝缘效果好，并且结构简单，易于批量生产。