本文著重介紹了樹脂真空澆注技術在干式變壓器線圈制造領域的應用，強調(diào)了制造優(yōu)質(zhì)的、具有固體絕緣特征的變壓器線圈，必須有一套完整的、與線圈結構相適配的樹脂體系和澆注設備。

1、前言

　　自從環(huán)氧樹脂誕生以來，應用樹脂澆注技術成型絕緣結構的電氣產(chǎn)品越來越多，尤其近年來出現(xiàn)的真空澆注技術的開發(fā)應用更是得心應手，而且從澆注設備到澆注原材料都有了質(zhì)的飛躍。絕緣結構、樹脂體系、澆注設備三者的結合，就叫作樹脂真空澆注技術。真空澆注技術雖然是一個相對陳舊的課題，但在傳統(tǒng)技術基礎上發(fā)展起來的真空壓力澆注、帶填料澆注等都是相對前沿的制造技術，應用不當，會造成產(chǎn)品品質(zhì)的下降或勞動生產(chǎn)率的低下。以固體絕緣為特征的樹脂澆注干式變壓器是一種極具生命力的城網(wǎng)終端變壓器，以其壽命長、免維護、可靠性高、不會有災難性事故發(fā)生等一系列的性能優(yōu)勢快速取代著油浸變壓器。良好的運行經(jīng)驗和記錄證實了其生命力。樹脂絕緣干式變壓器的最關鍵的部件是線圈，線圈的制造技術決定了線圈的性能和壽命。局放是固體絕緣結構中必須考核的項目，樹脂真空澆注技術就成為減小或避免局放的最主要的途徑。

2、固體絕緣及線圈結構

(1)具有固體絕緣特征的樹脂絕緣技術

　　用環(huán)氧樹脂成型線圈導體間的固體絕緣，相比于液體油或空氣絕緣，可以使絕緣距離大大縮小而節(jié)約材料，最重要的是這樣成型的線圈是一個堅固的塊體，抵御短路沖擊的能力非常優(yōu)越，因此具有極高的可靠性，而且終生免維護，不會有爆炸、火災等事故發(fā)生。這正是樹脂絕緣干式變壓器生命力之所在。但其缺點也自然存在，比如局部散熱效果不如流體絕緣的對流效應好;偶然的局放則會造成永久的損傷(因此在制造過程中必須控制線圈內(nèi)部的局放水平達到標準要求值);需要復雜的真空澆注設備;不能直接在戶外使用等。但這些缺陷是相對的，可以通過設計技術和嚴格的工藝控制得到解決。真空澆注技術為成型固體絕緣提供了可行性。

(2)樹脂澆注干式變壓器線圈結構

　　對于線圈絕緣結構，不同的設計方案就要求不同的適配工藝。從宏觀結構上分，線圈絕緣結構可以分為2 類，一類屬包封導體型，一類屬包封繞組型。包封導體型線圈的特征是，線圈的匝間、層間和段間通通要求樹脂材料完全滲透，灌封密實。所以，澆注后的線圈匝間和段間沒有空隙。這就要求樹脂澆注料粘度足夠低， 匝間和段間的絕緣材料要求有良好的滲透性和浸潤性。這種結構常見于玻璃纖維增強的薄絕緣線圈。如圖1所示。

　　包封繞組型線圈的特征是，線圈的匝間和層間并不要求樹脂材料完全滲透，樹脂材料只灌封段間和繞組的內(nèi)外表層。所以， 澆注后的線圈匝間和層間存在有真空空隙(實際是稀薄空氣隙)。這種情況下樹脂澆注料粘度可以適度提高。匝間和層間的絕緣材料要求有良好的絕緣性能，一般采用薄膜或復合箔材料。這種結構常見于帶填料樹脂澆注的線圈。如圖2 所示。

3、樹脂真空澆注的原理

　　真空澆注就是利用真空技術在工件的周圍營造一個相對“真空”的氛圍，然后讓流體材料有序地充滿需要填充的“真空”區(qū)域。

　　繞組的樹脂真空澆注就是在相對“真空”的絕緣間隙內(nèi)填充樹脂澆注料。這種處理能直接實現(xiàn)兩個目的，一是無缺陷樹脂絕緣， 二是導體間的粘接固定， 傳遞力學應力。

　　為實現(xiàn)此無缺陷樹脂絕緣目的，必須做到三點，一是白坯線圈必須干燥處理并處于真空狀態(tài)下，二是樹脂澆注料必須進行脫氣處理，三是在真空狀態(tài)下將樹脂澆注料徐徐灌注到線圈導體的絕緣間隙中。真正理解和掌握這三點，并不那么簡單，其中一系列的工藝參數(shù)需要通過實踐和試驗驗證。其中，最基本的三個參數(shù)是溫度、真空度、時間。而且有時這些關系是動態(tài)的，非常復雜。

　　舉例說，樹脂澆注料對線圈絕緣結構的滲透性以及樹脂流動速度都和樹脂的粘度有關， 而澆注料的粘度又和“溫度+時間”相關，如圖2 所示，澆注料是一個具有反應活性的材料，隨著聚合反應進程的持續(xù)，逐漸形成高分子體形結構，澆注料的粘度會隨時間呈指數(shù)規(guī)律變化，所以說，不同的絕緣結構或絕緣材料對澆注料的粘度范圍有要求，不同的樹脂體系有不同的粘度隨“溫度+時間” 變化的特性。

　　再比如，組份材料或澆注料的溫度和其飽和蒸汽壓相關，這就限制到脫氣或澆注時的真空度，而且氣體的逸出需要時間，所以，材料的處理效果同樣是“溫度+真空度+時間”的函數(shù)。

　　這一切說明，定型合理的工藝參數(shù)都需要統(tǒng)籌兼顧，作出合理的取舍。

　　如果說線圈內(nèi)只有導體和空隙，這種線圈則非常易于澆注。事實上，導體和樹脂澆注料之間由于膨脹系數(shù)的顯著差異，在變壓器線圈的制造(特指高溫凝膠固化)、存儲低溫、運行高溫等溫變狀態(tài)下會產(chǎn)生巨大的內(nèi)應力，甚至導致開裂。這就需要對“樹脂相”作膨脹系數(shù)調(diào)整，使之和“導體相”的熱膨脹系數(shù)相適配，必要時還需對線圈結構作局部力學增強; 另外， 為保證或加強導體間的絕緣，需要加大局部間隔或提高介質(zhì)的耐電擊穿而使用一些襯墊材料。這些引入的絕緣材料又對樹脂澆注工藝提出新的適配要求。總之，真空狀態(tài)下有利于樹脂對增強材料的浸漬和提高滲透速度，可避免白斑或氣泡的形成。即使線圈內(nèi)部存在封閉的氣隙，這種氣隙處于真空狀態(tài)，相對于空氣氣隙而言有相當強的耐電強度。