SCB18干式变压器制作工艺
SCB18干式变压器制作工艺
一、工艺核心目标
SCB18干式变压器依据 GB 20052《电力变压器能效限定值及能效等级》要求，能效等级达 1 级，制作工艺需实现 “三低一高” 目标：低空载损耗(较 SCB14降低 15% 以上)、低负载损耗(降低 10% 以上)、低局部放电量(≤5pC)、高绝缘可靠性(F 级及以上耐温)，同时满足机械强度与散热性能的平衡。
二、原材料筛选与预处理工艺
(一)核心材料选型标准
材料类别
选型要求
关键指标
铁芯硅钢片
高磁感取向硅钢片(30Q130/27Q120 级)
磁滞损耗≤1.3W/kg(50Hz，1.7T);铁损比 SCB14 所用材料降低 20%
绕组导体
无氧铜箔(厚度 0.5-3mm)/ 电工圆铜线(Φ2.0-8.0mm)
铜纯度≥99.95%;导电率≥58MS/m;表面无氧化膜、划痕
绝缘材料
F 级 / H 级复合绝缘：Nomex 纸 + 环氧树脂 + 玻璃布
介损因数≤0.01(100℃，50Hz);耐温等级≥155℃(F 级)/180℃(H 级)
冷却介质
强迫风冷(AF)用低噪音风机
风量≥120m³/h;噪音≤55dB;绝缘等级 IP54
(二)原材料预处理流程
硅钢片预处理：
采用激光切割(精度 ±0.05mm)替代传统剪切，减少边缘毛刺(≤0.02mm);
切割后经脱脂清洗(碱性清洗剂，温度 50-60℃)、烘干(80℃，30min)，去除表面油污与氧化层;
叠片前涂刷绝缘涂层(有机硅树脂)，厚度 5-8μm，固化后绝缘电阻≥1000MΩ。
导体预处理：
铜箔 / 铜线经超声波清洗(清洗剂为无水乙醇，频率 40kHz)，去除表面杂质;
对铜箔接头进行倒角处理(R≤0.5mm)，避免绝缘穿刺;
导体表面预包 0.05mm 厚 Nomex 纸，采用恒张力绕包(张力 5-8N)，重叠率≥20%。
绝缘材料预处理：
环氧树脂真空脱泡(真空度≤-0.095MPa，温度 60℃，时间 2h)，消除气泡;
玻璃布经浸渍处理(环氧树脂含量 40-45%)，烘干至半固化状态(凝胶时间 15-20min/100℃)。
三、铁芯制作工艺(低损耗核心环节)
(一)铁芯叠片工艺
叠片方式：采用 “全斜接缝 + 多级步进叠片” 技术，接缝间隙≤0.1mm，叠片系数≥0.97(较 SCB14 提升 2%);
叠片流程：
数控叠片机自动定位(定位精度 ±0.1mm)，按 “奇数层左偏、偶数层右偏” 叠放;
每叠 20 层进行一次预压(压力 0.5MPa)，避免层间松动;
铁芯柱采用环氧粘胶固化(粘接强度≥2MPa)，铁轭采用无磁拉板紧固(拉板材质为 304 不锈钢)。
(二)铁芯退火与接地工艺
真空退火处理：
退火温度 750-800℃，保温 4h，降温速率≤5℃/min;
退火后硅钢片磁感强度提升 5%，铁损降低 10-15%。
接地工艺：
铁芯单点接地(接地片材质为 T2 紫铜，厚度 1.5mm)，接地电阻≤0.5Ω;
接地片与铁芯间垫 0.5mm 厚绝缘纸，避免多点接地产生环流。
四、绕组制造工艺(低损耗与绝缘保障)
(一)绕组绕制工艺
绕组结构：高压绕组采用 “箔式 + 分段层式” 复合结构，低压绕组采用 “箔式” 结构，减少漏磁损耗;
绕制设备：数控箔式绕线机(张力控制精度 ±1N，排线精度 ±0.05mm);
关键控制：
铜箔绕制张力：高压绕组 8-10N，低压绕组 5-7N，避免导体拉伸变形;
层间绝缘绕包：每绕制 1 层铜箔，绕包 1 层 Nomex 纸，重叠率 25-30%，绕包张力恒定为 6N;
绕组端部处理：采用环氧玻璃布筒加固，端部倒角 R≥5mm，防止电场集中。
(二)绕组干燥与固化工艺
真空干燥：
干燥温度 110-120℃，真空度≤-0.098MPa，持续时间 8-10h;
干燥后绕组含水量≤0.5%(重量比)，介损因数≤0.005。
真空压力浸渍(VPI)：
浸渍剂：改性环氧树脂(粘度 250-300mPa・s/25℃);
工艺参数：真空度 - 0.095MPa(抽真空 2h)→ 加压 0.3MPa(保压 4h)→ 固化温度 130℃(固化 8h);
浸渍后绕组绝缘厚度均匀(偏差≤0.2mm)，无气泡、针孔缺陷。
五、器身装配工艺(结构稳定性保障)
(一)铁芯与绕组装配
装配定位：采用激光对中仪，确保铁芯柱与绕组同心度偏差≤0.5mm，减少漏磁;
压紧工艺：
上下铁轭采用弹簧压钉压紧(预压力 1.5MPa)，避免铁芯松动产生噪音;
绕组与铁芯间垫绝缘撑条(间距 50-80mm)，撑条材质为环氧玻璃布，表面光滑无毛刺。
(二)引线制作与连接
引线材质：高压引线采用交联聚乙烯绝缘铜电缆(截面≥16mm²)，低压引线采用铜排(厚度 5mm，宽度 30-60mm);
连接工艺：
铜排接头采用氩弧焊接(焊接电流 120-150A，氩气流量 8-10L/min)，焊缝强度≥母体强度的 90%;
接头处包绕 3 层 Nomex 纸 + 2 层玻璃布，采用热缩管密封(收缩温度 120℃)。
(三)冷却系统装配
风机安装：强迫风冷风机沿绕组高度方向均匀布置(间距 200-300mm)，风机与绕组距离≥100mm;
风道设计：器身与外壳间预留 80-100mm 风道，外壳进风口设防尘网(过滤精度≥50μm)，确保散热均匀。
六、成品检测工艺(合规性验证)
(一)例行试验项目及标准
试验项目
检测方法
合格标准
直流电阻测试
双臂电桥法
相间电阻偏差≤2%，同相各分接间偏差≤1%
变比测试
变比电桥法
变比误差≤±0.5%，接线组别符合设计要求
绝缘电阻测试
2500V 摇表
高压对地≥1000MΩ，低压对地≥500MΩ
局部放电测试
脉冲电流法
施加 1.5 倍额定电压，放电量≤5pC
温升试验
直接负载法
绕组温升≤100K(F 级)/125K(H 级)，铁芯温升≤80K
空载损耗测试
功率表法
实测值≤设计值的 1.05 倍
负载损耗测试
短路法
实测值≤设计值的 1.05 倍
(二)型式试验关键项目
短路承受能力试验：施加 2.5 倍额定电流，持续 3s，绕组无变形、绝缘无损坏;
雷电冲击试验：高压侧施加全波冲击电压(10kV 级为 75kV)，低压侧施加感应电压，无击穿放电;
能效检测：依据 GB 20052，空载损耗与负载损耗均需满足 1 级能效限值。
七、关键工艺控制点(QCP)
QCP1：硅钢片叠片系数
检测频次：每台铁芯叠制完成后 检测;
控制方法：采用称重法计算(叠片系数 = 铁芯实际重量 /(铁芯体积 × 硅钢片密度))。
QCP2：绕组 VPI 浸渍质量
检测频次：每批次绕组抽样 30%;
控制方法：X 光探伤检测内部气泡，超声检测绝缘厚度均匀性。
QCP3：局部放电量
检测频次：每台成品 检测;
控制方法：屏蔽室测试，背景噪声≤2pC。
八、环保与安全工艺要求
环保控制：
环氧树脂采用无卤型，挥发物含量≤50g/L;
清洗废液经中和处理(pH 值 6-9)后排放，硅钢片废料回收再利用。
安全控制：
绕制与装配环节采用防静电工作台(接地电阻≤10Ω);
固化炉设温度超温报警(报警阈值 140℃)，配备 CO₂灭火器。
