非包封干式變壓器（OVDT）真空壓力浸漬（VPI）工藝及其發展

盧之達

（上海意蘭可電力電子設備有限公司，上海 201614）

非包封干式變壓器（OVDT）真空壓力浸漬（VPI）工藝及其發展

盧之達

（上海意蘭可電力電子設備有限公司，上海 201614）

介紹了干式變壓器真空壓力工藝現狀，對常用浸漬樹脂進行了比較分析，對浸漬工藝的幾個重要參數進行了分析，比如浸漬方式（整體浸漆和線圈浸漆）、浸漬真空度、浸漬壓力、浸漬次數、固化溫度、時間，提出了提高真空浸漬工藝水平的方案，并闡述了VPI工藝的特點以及VPI工藝的未來發展方向。

浸漬樹脂；VPI；壓力；固化處理

1 浸漬樹脂

真空壓力浸漬技術是當今世界上最好的絕緣處理技術。一般情況下，浸漬樹脂用改性耐熱不飽和聚酯樹脂屬于熱固性樹脂。對于F級浸漬樹脂而言，主要有環氧酸酐苯乙烯和環氧酸酐兩大類。環氧酸酐苯乙烯樹脂收縮率較大，但玻璃化溫度較低，韌性好；環氧酸酐樹脂收縮率較小，玻璃化溫度高，鋼性強。對于C級浸漬樹脂而言，主要有有機硅樹脂、聚酯樹脂包括耐熱不飽和聚酯樹脂、環氧改性不飽和聚酯樹脂（不含酸酐）、亞胺改性不飽和聚酯樹脂。

本文主要介紹變壓器行業用耐熱不飽和聚酯樹脂的相關工藝。常用的浸漬樹脂有：①改性耐熱不飽和聚酯樹脂。主要由改性耐熱不飽和聚酯、阻燃樹脂、引發劑以及活性稀釋劑組成。②不飽和聚酯亞胺樹脂。不飽和聚酯樹脂反應的原理是二元酸和二元醇進行酯化反應，之后反應生成聚酯鏈中的不飽和雙鍵與單體中烯鍵交聯。

對聚酯樹脂電氣性能的要求主要包含以下參數：閃點、粘度、凝膠時間、電氣強度、收縮率等。表1為國內幾種不飽和聚酯樹脂性能對比表。

表1 國內幾種不飽和聚酯樹脂性能對比

由于在空氣中的異味為苯乙烯產生，因此，在浸漬漆浸漆工藝處理時應穿戴有防毒面具，浸塑手套。浸漆前檢查并及時更換真空泵油、空壓機油。預烘后對線圈溫度測溫用紅外線測溫儀。

2 真空壓力浸漬（VPI）工序過程

將需要浸漆的線圈進行預烘處理，對線圈進行去潮除濕，預烘線圈設置一定溫度和時間，將預烘的線圈進行自然冷卻至30～40℃；用紅外線測溫儀測試線圈上下8點位置，并用氣槍清除線圈中的灰塵及其他金屬顆粒雜物。預烘的目的是為了除去繞組中的潮氣和提高工件浸漬時的溫度，提高浸漆質量和漆的滲透能力。注意預烘加熱要逐漸增溫，升溫速度不大于20～30℃/h為宜。預烘的溫度視絕緣等級來定。E級120～125℃，B級125～130℃。在預烘后需要等待繞組溫度冷卻到60～80℃后才能開始浸漆。因為，如果浸漆溫度過高，漆中的溶劑迅速揮發，過早形成漆膜，則不容易使漆浸漬到線圈內部；如果溫度過低，就會失去預烘的作用，使漆的粘度增大，流動性和滲透性變差。

一般配電變壓器用VPI浸漬工藝采用2次真空壓力浸漬的工藝，且只浸漬線圈。如果為低壓行業，比如容量和電壓等級都較低的電抗器或電機行業，一般采用1次真空壓力浸漬的工藝。這兩種浸漬的工藝各有優缺點。相對而言，整體浸漬的工藝對工件的要求高，因為在整體浸漬的過程中還包含了鐵芯、夾件等工件。要求它們在進入浸漆罐前確保沒有雜質進入漆罐中，否則會產生不合格的產品。

第一次浸漆中，將線圈冷卻后吊入浸漆灌，開啟真空泵對浸漆罐抽真空，達到真空度后，將真空泵關閉，并維持此狀態一定時間；打開輸漆閥，將儲漆罐內的無溶劑漆輸入至浸漆罐中，當無溶劑漆高度高出線圈時，關閉輸漆閥門，保持一定的時間；對浸漆灌進行加壓，并保持一定的時間；對浸漆罐進行第一次泄壓，使浸漆罐的壓力降低到一定的數值；借助壓力將浸漬漆回漆，線圈則繼續在浸漆罐中進行滴漆處理，30 min后對浸漆罐進行完全泄壓處理，打開浸漆罐，將浸漬好的線圈吊出，進行第一次固化處理。

第二次浸漆與第一次工序要求相同，但浸漆的時間有所不同，第一次浸漆時間長，第二次浸漆時間短。此外，在出浸漬罐后的固化工序也不一樣，要求將浸漆灌進行完全泄壓，打開浸漆罐吊出線圈，對線圈進行二次固化處理。

真空壓力浸漆的工藝中，關鍵的工序控制指標有真空度和壓力。抽真空的目的是希望浸漬罐達到一定的真空度，以便將線圈絕緣層中的潮氣、小分子揮發物以及空氣盡可能抽干凈，為絕緣漆的填充進行準備。加壓的目的是將絕緣漆壓入絕緣層中，以便提高絕緣漆的滲透能力，將絕緣層中的所有間隙填滿。以往，人們常誤認為真空度越高、壓力越大，浸漬完后的效果越好，但實踐證明并不是如此。以往，真空度控制在200～300 Pa，加壓控制在0.3～0.5 MPa較為合適，但具體數值的多少要視實際工藝浸漬漆以及設備而決定真空度和加壓的數值大小。

此外，浸漆的次數也是可以適當增加的，浸漬漆的次數增加后，被浸漬的工件電氣性能會有明顯提高。當真空壓力浸漬完成，線圈工件出罐后，必須進行固化處理。沒有進行固化這道工序，聚酯樹脂就不能由黏稠態轉變為玻璃態，可見固化工序的重要性。有些產品浸漬后色差較大的原因是聚酯樹脂的分布厚薄不均勻，有些區域完全固化顏色發生了改變，有些區域沒有完全固化顏色沒有變化。比如，一般聚酯樹脂中的引發劑在固化后顏色會由紅褐色變成橙黃色。

3 不飽和聚酯樹脂漆工藝指標分析

3.1 粘度（4號粘度計）

粘度是測定混料相對分子量大小的可靠方法。目前，常用的測試方法是使用粘度計，具體要求是在23℃時為35～50 s；如果是兩次或多次浸漆，第一次浸漆時，希望浸漬漆滲透到線圈內部，需要漆的流動性較好，黏度應較低，一般可取22～26 s（23℃）；第二次浸漆時，希望在線圈表面形成一層較好的漆膜，所以，漆的黏度應較大，一般取30～38 s（23℃）。如果是更多次的浸漆，依次類推即可，但黏度最大不宜超過50 s.

3.2 凝膠時間（4#福特杯）

凝膠時間是確定固化工藝參數的主要依據之一，也是影響掛漆量的重要因素。凝膠測試方法是使用福特杯進行測試。影響凝膠時間的因素有溫度、濕度等。在凝膠過程中，需要保持一定的壓力，使浸漬罐內的樹脂充分浸潤到線圈表面，以彌補由于浸漬樹脂固化收縮引起的浸漬樹脂分布不均勻的缺陷，防止出現浸漬缺陷。

3.3 老化測試

每周應該取樣進行1次老化測試。

3.4 固化時間

根據稀釋劑的不同，浸漬漆可分為有溶劑漆和無溶劑漆。兩者的固化時間是不一樣的。有溶劑漆一般加入的是甲苯等不能參入化學反應的惰性稀釋劑。在固化過程中，升溫速度不能過快，且一定要從室溫開始；無溶劑漆一般加入的是苯乙烯活性稀釋劑，固化過程中升溫速度越快越好，以降低絕緣漆的流失，充分填充絕緣層。

3.5 浸漬樹脂厚度

一般浸漆一次膜厚度為60～80 μm。多次浸漆固化有利于漆膜厚度的增加，從而提高產品的絕緣擊穿場強。

4 常出現的問題以及解決方法

4.1 聚酯樹脂色差較大，不能完全固化

色差較大與固化溫度有關，樹脂在線圈表面厚薄不一，導致局部樹脂不能完全固化。解決方法是適當提高固化溫度。

4.2 浸漬漆中有大量泡沫和液面霧化

真空度低于某一絕對壓力數值時，在浸漬漆中將發生霧化和沫化的現象。沫化會造成粘液中大量空穴，會阻礙浸漆滲透。霧化會使稀釋劑大量溢出，影響固化。對于壓力，關鍵是確保絕緣結構內毛細管的潤濕性平衡，增加壓力對結構件的填充無明顯作用。此外，漆的黏度與填充速度成反比。根據最近的研究和試驗表明，浸漬樹脂的真空“沫化”現象及其“沫化”真空度，直接與浸漬樹脂內所含成分的蒸氣壓和沸點以及所占比例有關。比如，有溶劑浸漬樹脂比無溶劑浸漬樹脂更容易產生真空“沫化”現象。

正確的方式是降低漆的黏度、減小結緣結構的空隙和提高毛細管效應。因為真空壓力浸漬（VPI）的原理就是依靠真空中漆液重力和線圈中毛細管作用，以及解除真空后對漆液施加一定的壓力，使漆液迅速滲透充滿結構件內層的一種工藝。此外，采用整體浸漆工藝時必須保證各結構件無異物。

5 真空壓力浸漬（VPI）工藝的特點

眾所周知，VPI真空壓力浸漬工藝的特點是過載能力強、防潮性能好、承受熱沖擊性能好、浸漬線圈的修理比較容易。浸漬漆的質量和浸漬工藝對這種非包封干式變壓器的性能起到了決定性的作用。除了VPI真空壓力浸漬工藝外，浸漬工藝中還有一種叫VPE，又稱為VDT，這種工藝的處理方式是為了提高VPI類變壓器的防塵和防潮性能。在真空壓力浸漬后，再用涂有硅樹脂漆（或聚酯漆）的NOMEX紙加以包封，就形成了新的VPE類H級干式變壓器。這類H級干式變壓器是在美國海軍艦船變壓器技術上發展而成的，防潮性能很好。此外，在油浸式變壓器制造過程中，也有廠家對線圈進行浸漆處理后，再去總裝，最后進行真空注油。這樣對油變而言也是有效提高產品絕緣性能的一種可靠方式。由此可見，VPI真空壓力浸漬工藝處理在與其他產品工藝融合上有很大的包容性。

此外，由于近年來電力設備技術的飛速發展對浸漬樹脂提出了更高的要求，電力設備的工作電壓、工作溫度以及尺寸等不斷增加，這就要求浸漬樹脂具有更優良的絕緣性能和機械性能。因此，浸漬樹脂也可以采用較特殊環氧樹脂代替，因此，環氧樹脂真空壓力浸漬工藝也隨之發展。

［1］吳建忠.真空壓力浸漆絕緣工藝研究［J］.國際電子變壓器，2005（12）.

［2］陳宗旻.VPI工藝的開發及應用［J］.絕緣材料通訊，1998（02）.

［3］沈開猷.不飽和聚酯樹脂及其應用［J］.化學工業出版社，2005（08）.

〔編輯：張思楠〕

TM412

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.036

2095－6835（2017）23－0036－03