油浸变压器用小直径分瓣角环压制工艺的改进研究

张博尚吉贾洪顺李丹丹吴东阳

摘要：电力变压器的电压等级不同，与之配套的绝缘产品的规格也会有所区别，而小直径分瓣角环多用于小容量高电压等级产品中，由于其曲率半径过小，造成制造困难，产品成功率小。本文将采用多种改进工艺并举的加工方式来生产油浸变压器用小直径分瓣角环，在保证产品质量和外观的同时，使得此类产品一次成型的成品率得到较大提升，从原来的25%提升至改进后的85%。在φ300mm及以下小直径分瓣角环的生产加工方面优势非常明显，具有易操作、效率高、成品率高等优点，是制作小直径模压分瓣角环的最佳工艺方法。

关键词：电力变压器；小直径分瓣角环；模压成型

分瓣角环是电力变压器油-纸绝缘结构中的重要组成部分，主要用于器身端部，用来改善端部电场分布，如图1。由于变压器电压等级的不同，做为主绝缘重要组成部分的分瓣角环的使用直径也会有所不同，本文提出一种关于小直径角环（φ300mm及以下）模压成型改进工艺，针对小直径角环曲率半径小，传统压制成型困难，表面易出现大量褶皱堆积，成品率极低等特点，提出改进办法，着力提高小直径角环产品的外观质量和成品率及生产效率，降低生产成本。

图1变压器线圈端部结构示意图

1模压角环原理

模压分瓣角环是采用以未漂硫酸盐针叶木浆制成绝缘纸板的半成品湿纸胚为原料，使用铝材或钢材制成与所需形状的角环相应的模具，配装在热压机上（如图2），使用相应的辅消材料压制而成。绝缘纸板的特性和其他材料如金属、合成材料等迥然不同，其尺寸及很多物理性能因含水量不同而改变，因此必须按其自己的材料特性规律来设计制造的工艺方法。

2小直径角环压制关键工艺

2.1角环模具安装处理

角环的模具主要包括凹模和凸模两部分，见图3和图4，然后依靠热压原理，将凹模和凸模两部分进行合压。通常情况下，非小直径分瓣角环的制作过程中，采用凸模在下，凹模在上，将湿纸坯放在凸模上。而在小直径分瓣角环的生产中，如果采用此种方法，角环湿纸坯在干燥定型过程中，根据模具咬合痕迹，排水朝下水分仅能从两侧排出，影响产品排水效果，将导致局部纤维融合度较差，易产生撕裂、断裂等现象。

图2小直径角环模具凹模

图3小直径角环模具凸模

图4改进前效果

针对此种情况，需要改变模具安装方式，凹模在下，凸模在上，遵照气体向上排出的原理，使得角环湿纸在干燥定型时，水分可以沿着模具咬合处的四周排出，可以有效的提升排水效果、均匀度和湿纸纤维融合均有了较大改善，角环成品的断裂和褶皱等缺陷明显下降，如图5。

图5改进后效果

2.2角环湿纸坯上料成型处理

小直径分瓣角环的生产角环湿纸胚的浸水时间、湿纸在模具上铺设的平整度和贴服度是影响产品质量的的重要因素，针对此类问题，提出了两种改进方案。

改进方案一：湿法预定型，再成型的方法。即选用与所需小直角环直径（例如Φ160）相同的异形绝缘件出线角环片模具，先使用异形件成型制作的手法，将角环的径向和幅向进行纤维坡口搭接，倒浆融合，抽真空脱水的方式，制作成一定含水量角环形状，称为预定型；然后再上角环模具进行产品压制干燥成型。

改进方案二：角环湿纸胚浸水时间相应加长，使湿纸纤维充分湿水，在上模具铺设时更加贴合模具，干燥定型时纤维的融合性更规则，避免角环湿纸含水量不均造成局部压断和夹气现象。可以有效的减少压断的可能性。

对湿法预成型和延长浸水时间这两种方法进行多次试验，压制出的小直径角环成品率都有所提升，对比数据显示，先湿法成型再上压机压制的成品率为50%。适当延长浸水时间对角环的干燥定型的成品率为75%。

经过上述对比试验验证，得出结论：

采用方案一时，由于角环R角部位采用的是搭接预成型的方式，在压制过程中容易导致产品径向和幅向的搭接位置出现压断现象，虽然成品率可以提升至50%，但延长生产周期，增加成本，影响生产效率。

采用方案二时，小直径角环一次成型，成品率提升至75%。

2.3产品性能与效率

通过反复试验验证，对压制方法进行多次改进，最终采取优势并举的方法，确定使用凹模在下、充分浸水等多种措施融合的压制方案，可将小直径角环压制的成品率提升到85%（见图6和图7）。

图6相同直径、相同压制片数改进指标对比图

图7改进后小直径角环产品图

本文将分瓣角环压制改进工艺应用于小直径角环（φ300mm及以下）的生产，产品的技术性能满足成型绝缘件标准JB/T8318-2007完全满足标准要求。

3结论

本文以介绍了一种采用多种优势并举的加工工艺来生产油浸变压器用小直径分瓣角环，在保证产品质量和外观的同时，较大的提升了此类产品一次成型的成品率。小直径角环压制改进工艺对生产直径在φ300mm及以下分瓣角环的优势非常明显，具有易操作、效率高、成品率高等优点；是制作小直径模压分瓣角环的最佳工艺方法。