SCB18干式變壓器制作工藝

　　一、工藝核心目標

　　SCB18干式變壓器依據 GB 20052《電力變壓器能效限定值及能效等級》要求，能效等級達 1 級，制作工藝需實現 “三低一高” 目標：低空載損耗(較 SCB14降低 15% 以上)、低負載損耗(降低 10% 以上)、低局部放電量(≤5pC)、高絕緣可靠性(F 級及以上耐溫)，同時滿足機械強度與散熱性能的平衡。

　　二、原材料篩選與預處理工藝

　　(一)核心材料選型標準

　　材料類別

　　選型要求

　　關鍵指標

　　鐵芯硅鋼片

　　高磁感取向硅鋼片(30Q130/27Q120 級)

　　磁滯損耗≤1.3W/kg(50Hz，1.7T);鐵損比 SCB14 所用材料降低 20%

　　繞組導體

　　無氧銅箔(厚度 0.5-3mm)/ 電工圓銅線(Φ2.0-8.0mm)

　　銅純度≥99.95%;導電率≥58MS/m;表面無氧化膜、劃痕

　　絕緣材料

　　F 級 / H 級復合絕緣：Nomex 紙 + 環氧樹脂 + 玻璃布

　　介損因數≤0.01(100℃，50Hz);耐溫等級≥155℃(F 級)/180℃(H 級)

　　冷卻介質

　　強迫風冷(AF)用低噪音風機

　　風量≥120m3/h;噪音≤55dB;絕緣等級 IP54

　　(二)原材料預處理流程

　　硅鋼片預處理：

　　采用激光切割(精度 ±0.05mm)替代傳統剪切，減少邊緣毛刺(≤0.02mm);

　　切割后經脫脂清洗(堿性清洗劑，溫度 50-60℃)、烘干(80℃，30min)，去除表面油污與氧化層;

　　疊片前涂刷絕緣涂層(有機硅樹脂)，厚度 5-8μm，固化后絕緣電阻≥1000MΩ。

　　導體預處理：

　　銅箔 / 銅線經超聲波清洗(清洗劑為無水乙醇，頻率 40kHz)，去除表面雜質;

　　對銅箔接頭進行倒角處理(R≤0.5mm)，避免絕緣穿刺;

　　導體表面預包 0.05mm 厚 Nomex 紙，采用恒張力繞包(張力 5-8N)，重疊率≥20%。

　　絕緣材料預處理：

　　環氧樹脂真空脫泡(真空度≤-0.095MPa，溫度 60℃，時間 2h)，消除氣泡;

　　玻璃布經浸漬處理(環氧樹脂含量 40-45%)，烘干至半固化狀態(凝膠時間 15-20min/100℃)。

　　三、鐵芯制作工藝(低損耗核心環節)

　　(一)鐵芯疊片工藝

　　疊片方式：采用 “全斜接縫 + 多級步進疊片” 技術，接縫間隙≤0.1mm，疊片系數≥0.97(較 SCB14 提升 2%);

　　疊片流程：

　　數控疊片機自動定位(定位精度 ±0.1mm)，按 “奇數層左偏、偶數層右偏” 疊放;

　　每疊 20 層進行一次預壓(壓力 0.5MPa)，避免層間松動;

　　鐵芯柱采用環氧粘膠固化(粘接強度≥2MPa)，鐵軛采用無磁拉板緊固(拉板材質為 304 不銹鋼)。

　　(二)鐵芯退火與接地工藝

　　真空退火處理：

　　退火溫度 750-800℃，保溫 4h，降溫速率≤5℃/min;

　　退火后硅鋼片磁感強度提升 5%，鐵損降低 10-15%。

　　接地工藝：

　　鐵芯單點接地(接地片材質為 T2 紫銅，厚度 1.5mm)，接地電阻≤0.5Ω;

　　接地片與鐵芯間墊 0.5mm 厚絕緣紙，避免多點接地產生環流。

　　四、繞組制造工藝(低損耗與絕緣保障)

　　(一)繞組繞制工藝

　　繞組結構：高壓繞組采用 “箔式 + 分段層式” 復合結構，低壓繞組采用 “箔式” 結構，減少漏磁損耗;

　　繞制設備：數控箔式繞線機(張力控制精度 ±1N，排線精度 ±0.05mm);

　　關鍵控制：

　　銅箔繞制張力：高壓繞組 8-10N，低壓繞組 5-7N，避免導體拉伸變形;

　　層間絕緣繞包：每繞制 1 層銅箔，繞包 1 層 Nomex 紙，重疊率 25-30%，繞包張力恒定為 6N;

　　繞組端部處理：采用環氧玻璃布筒加固，端部倒角 R≥5mm，防止電場集中。

　　(二)繞組干燥與固化工藝

　　真空干燥：

　　干燥溫度 110-120℃，真空度≤-0.098MPa，持續時間 8-10h;

　　干燥后繞組含水量≤0.5%(重量比)，介損因數≤0.005。

　　真空壓力浸漬(VPI)：

　　浸漬劑：改性環氧樹脂(粘度 250-300mPa?s/25℃);

　　工藝參數：真空度 - 0.095MPa(抽真空 2h)→ 加壓 0.3MPa(保壓 4h)→ 固化溫度 130℃(固化 8h);

　　浸漬后繞組絕緣厚度均勻(偏差≤0.2mm)，無氣泡、針孔缺陷。

　　五、器身裝配工藝(結構穩定性保障)

　　(一)鐵芯與繞組裝配

　　裝配定位：采用激光對中儀，確保鐵芯柱與繞組同心度偏差≤0.5mm，減少漏磁;

　　壓緊工藝：

　　上下鐵軛采用彈簧壓釘壓緊(預壓力 1.5MPa)，避免鐵芯松動產生噪音;

　　繞組與鐵芯間墊絕緣撐條(間距 50-80mm)，撐條材質為環氧玻璃布，表面光滑無毛刺。

　　(二)引線制作與連接

　　引線材質：高壓引線采用交聯聚乙烯絕緣銅電纜(截面≥16mm2)，低壓引線采用銅排(厚度 5mm，寬度 30-60mm);

　　連接工藝：

　　銅排接頭采用氬弧焊接(焊接電流 120-150A，氬氣流量 8-10L/min)，焊縫強度≥母體強度的 90%;

　　接頭處包繞 3 層 Nomex 紙 + 2 層玻璃布，采用熱縮管密封(收縮溫度 120℃)。

　　(三)冷卻系統裝配

　　風機安裝：強迫風冷風機沿繞組高度方向均勻布置(間距 200-300mm)，風機與繞組距離≥100mm;

　　風道設計：器身與外殼間預留 80-100mm 風道，外殼進風口設防塵網(過濾精度≥50μm)，確保散熱均勻。

　　六、成品檢測工藝(合規性驗證)

　　(一)例行試驗項目及標準

　　試驗項目

　　檢測方法

　　合格標準

　　直流電阻測試

　　雙臂電橋法

　　相間電阻偏差≤2%，同相各分接間偏差≤1%

　　變比測試

　　變比電橋法

　　變比誤差≤±0.5%，接線組別符合設計要求

　　絕緣電阻測試

　　2500V 搖表

　　高壓對地≥1000MΩ，低壓對地≥500MΩ

　　局部放電測試

　　脈沖電流法

　　施加 1.5 倍額定電壓，放電量≤5pC

　　溫升試驗

　　直接負載法

　　繞組溫升≤100K(F 級)/125K(H 級)，鐵芯溫升≤80K

　　空載損耗測試

　　功率表法

　　實測值≤設計值的 1.05 倍

　　負載損耗測試

　　短路法

　　實測值≤設計值的 1.05 倍

　　(二)型式試驗關鍵項目

　　短路承受能力試驗：施加 2.5 倍額定電流，持續 3s，繞組無變形、絕緣無損壞;

　　雷電沖擊試驗：高壓側施加全波沖擊電壓(10kV 級為 75kV)，低壓側施加感應電壓，無擊穿放電;

　　能效檢測：依據 GB 20052，空載損耗與負載損耗均需滿足 1 級能效限值。

　　七、關鍵工藝控制點(QCP)

　　QCP1：硅鋼片疊片系數

　　檢測頻次：每臺鐵芯疊制完成后 檢測;

　　控制方法：采用稱重法計算(疊片系數 = 鐵芯實際重量 /(鐵芯體積 × 硅鋼片密度))。

　　QCP2：繞組 VPI 浸漬質量

　　檢測頻次：每批次繞組抽樣 30%;

　　控制方法：X 光探傷檢測內部氣泡，超聲檢測絕緣厚度均勻性。

　　QCP3：局部放電量

　　檢測頻次：每臺成品 檢測;

　　控制方法：屏蔽室測試，背景噪聲≤2pC。

　　八、環保與安全工藝要求

　　環保控制：

　　環氧樹脂采用無鹵型，揮發物含量≤50g/L;

　　清洗廢液經中和處理(pH 值 6-9)后排放，硅鋼片廢料回收再利用。

　　安全控制：

　　繞制與裝配環節采用防靜電工作臺(接地電阻≤10Ω);

　　固化爐設溫度超溫報警(報警閾值 140℃)，配備 CO?滅火器。