超高壓輸配電設備用換位導線產(chǎn)品試制總結(jié)評測報告

1、超高壓輸配電設備用換位導線產(chǎn)品試制技術總結(jié)報告一、前言紙包線和組合導線作為變壓器的繞組有一百余年的歷史，因為 其生產(chǎn)過程簡單，技術含量低，價格又低廉，故而在市場上的生命 力延續(xù)至今。隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，對輸配電設備的要求也不 斷提高，已逐步向超高壓、大容量變壓器的方向發(fā)展；而換位導線 作為變壓器的繞組材料，是紙包線的深加工產(chǎn)品。同紙包線等其它 繞組材料相比，可以縮小鐵窗尺寸，增加槽滿率，從而可以縮小整 機體積、節(jié)省用料；變壓器制造過程中也因為繞制方便可以大大降 低成本及出現(xiàn)質(zhì)量問題的機率；而變壓器在運行過程中又因為降低 了渦流損耗及循環(huán)電流損耗而可以大大增加了經(jīng)濟效益和社會效、人益。但是變

2、壓器在發(fā)生突發(fā)短路，瞬間電流過大時，對變壓器繞組 的外部線圈要求有極好的抗拉強度，內(nèi)圈要求有極好的抗彎強度 ； 而我們此次開發(fā)的 超高壓輸配電設備用換位導線 系列產(chǎn)品就可以很 好的解決這個問題。將通過特殊工藝處理的半硬自粘性芯線制成一 個整體，這樣不僅因為芯線為半硬線大大提高了抗拉強度，其屈服 極限比普通線將近翻了一番；而粘結(jié)成整體的線圈又大大增強了抗 彎能力，其抗彎強度比普通換位導線提高了3倍以上。同時隨著變壓器往超高壓、大容量方向發(fā)展，在大容量的變壓 器中，低壓繞組匝間電壓很低，因為漆包線在變壓器中漆膜絕緣質(zhì) 量已有相當水平，在需在部分電場強度較高的地方，用局部襯墊或 其它加強絕緣的方法，

3、就可以達到絕緣的目的，這樣可以省去絕緣 紙層，縮小換位導線的外形尺寸。另一方面，低壓繞組雖匝間電壓 很低，但電流密度卻很大，在變壓器運行或出現(xiàn)故障時，要承受很 大的電磁力的沖擊，所以對換位導線的整體性要求很高，因此采用 網(wǎng)格帶對換位線芯進行包扎制成的無紙網(wǎng)格捆綁型換位導線因為沒 有繞包外絕緣紙，所以換位導線中的漆包扁線直接與變壓器油接 觸，大大降低了熱阻，改善了線圈的散熱功能，可縮小繞組的冷卻 面，改善繞組的空間因素、有利于縮小變壓器尺寸，提高變壓器的 效率，降低制造成本。為了滿足國內(nèi)各大變壓器及合資變壓器公司對電磁線的需求，適應激烈的市場競爭力，提高公司的知名度，公司決定開發(fā)試制半 硬紙絕緣

4、熱粘合縮醛漆包換位導線、網(wǎng)格捆綁型換位導線、NOMEX紙雙層加強絕緣NOMEX紙雙層加強絕緣網(wǎng)格捆綁型自粘 縮醛漆包換位（半硬導線 等一系列 超高壓輸配電設備用 換位導線產(chǎn) 品，并組織成立了專門的攻關小組，從技術條件的確定、工藝文件 的準備、工藝措施的完善、材料篩選、設備的改進等工作力爭做到 盡量完善，采用先進的技術、試制出質(zhì)量一流的產(chǎn)品！二、項目來源湖南湘能電工股份有限公司有限公司產(chǎn)品試制計劃任務書三、產(chǎn)品結(jié)構設計此次我公司試制的半硬紙絕緣熱粘合縮醛漆包換位導線是500kV及以上超高壓變壓器用的電磁線。該產(chǎn)品是由29根1.45*6.7的半硬自粘漆包線按兩列的順序經(jīng)平行換位后形成的矩形導線，然

5、后再繞包6層0.075mm樂山高密度紙和1層0.075mm美國丹尼松紙 的電磁線。繞包方式為內(nèi)外層重疊繞包，重疊寬度2mm,其余層間隙繞包，間隙寬度w2mm。導線最大外形尺寸為：26.20mm*15.01mm。以該型號規(guī)格換位導線代替超高壓輸配電設備 用的電磁線換位導線系列產(chǎn)品。四、原材料、設備、工藝流程1、主要原材料光亮銅桿由本公司上引車間自制或江西銅業(yè)公司提供環(huán)氧自粘漆 由天津瑞中特種電工材料有限公司提供聚乙烯醇縮甲醛漆 由天津瑞中特種電工材料有限公司提供500KV匝間絕緣紙美國丹尼松紙2、生產(chǎn)設備清單主要生產(chǎn)設備清單序號設備類型稱名備設數(shù)量廠產(chǎn)家生購置 日期使用 狀況丄n1精司勒公伯機國

6、軋德密7 72 2- -生產(chǎn)1電L4泰戒宏財薦匸丄設備1丄U15交流對焊機vUN-10)2湘潭電機丿 二分校2001.12完好6交流對焊機vUN-5)2湘潭電機丿丿二分校2001.12完好7換位導線機組(HW- II 2上海電丄機 械廠2001.3完好8立式漆包機VLQB2+4-900/700)2天津宏泰電 工機械廠2001.3完好9立式扁線漆包機vLWB/2-3+3/12+12)3無錫同創(chuàng)機 械科技有限公司2007.8完好10單、復合導線紙包設備FZ)10上海峙奧機 械2007.12完好11銅桿連續(xù)擠壓生產(chǎn)線LJ-3003大連鐵道學 院聯(lián)杰科貿(mào) 公司2006.32008.1完好12上引法無氧

7、銅桿連鑄機 組VSL10-QL-SA-B-8型)1上海浦東鈞 藝機械制造 有限公司2007.6完好13蜘蛛系換位導線機組vHW-IV-16型)1上海無品機2008.4完好14蜘蛛系換位導線機組vHW-IV-32型)1械廠2008.4完好15換位導線機vHW-ll-64型)1上海電工機2008.9完好16換位導線機vHW-ll-32型)1械廠2001.3完好17意大利進口換位導線機組N/mm2；C2Rpo.2（18122ON/mmC3Rpo.2（22126ON/mm。N/mm2；C2Rp0.2（181220N/mm2C3 Rp0.2（221260N/mm2。屈服強度小于180Mpa時采用在漆包線

8、生產(chǎn)時直接壓裸線來 控制，屈服強度大于180Mpa以上的則通過二次拉制法來控制， 如果采用的是擠壓機生產(chǎn)則由擠壓機的半硬裝置直接壓裸線控 制。此次我公司試制的線規(guī)其屈服極限值Rpo.2為210N/mm2,為達到此要求，我公司采用二次拉制法來完成。首先拉制坯 料，然后對坯料進行退火處理，退火后再將坯料拉制成成品， 通過二次拉制中裸銅扁線產(chǎn)生的變形大小來控制半硬值屈服強度）的大小。因此，我們規(guī)定了坯料尺寸大小為1.58mm*6.8mm,同時為了確保整批線半硬值的穩(wěn)定性，使其偏差在020%的范圍 內(nèi),我 們還 規(guī)定 了 坯料尺 寸的 公差 為ao.o1mm，b+o.o2/- 0.01mm,成品尺寸公

9、差為a+0/-0.025mm,b+0/-0.04mm。這樣通過坯料與成品尺寸的匹配大一點的坯料配合大的成品模，小 一點的坯料配合小的成品模）來減小半硬值的波動范圍,完全 可以保證 在020%的范圍內(nèi)40%，電阻率w0.01707Q.mm2/m,外徑8.00.40mm,氧化膜 厚度w1000?,氧含量w450ppm，江西銅業(yè)合金材料有限公司生 產(chǎn)的銅桿能滿足我們的要求。我們制定了嚴格的進廠檢驗制 度，對進廠的原材料銅桿）采用抽檢的方式進行檢驗，結(jié)合供 方提供的質(zhì)量報告并通過我公司進廠檢驗，只有電阻率w0.01707Q.mm2/m的銅桿才能投入生產(chǎn)，確保了所拉制裸銅扁線 的電阻率在0.017241

10、Q.mm2/m以下。由我公司自制的T2、T3、TU2銅線坯電阻率不大于0.017241Q.mm2/m也能滿足我們的要 求，我公司通過對上引車間進行嚴格的生產(chǎn)工藝和操作控制， 我們能夠確保上引銅桿的電阻率在0.017241Q.mm2/m以下，并且我公司質(zhì)檢部門執(zhí)行嚴格的工序檢驗制度，對每一批次上引 桿進行抽樣檢驗，合格品才能投入到拉絲工序生產(chǎn)，確保了所 拉制的裸銅扁線的電阻率在0.017241Q.mm2/m以下。3、自粘性漆包線的主要技術關鍵a） 自粘性能V130C,3h）在130C的恒溫箱中恒溫3小 時，取出后做強度實驗不低于5N/mm2。b）自粘縮醛漆包換位導線固化前后抗彎對比數(shù)值：固化后

11、抗彎力/固化前抗彎力4.0倍。c）漆包線漆膜厚度縮醛漆厚度、自粘漆層厚度）及各項 性能實驗均符合GB/T7095-1995漆包扁繞組線要求；外表面光滑、無毛刺、漆瘤等任何影響產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷。4、自粘性漆包線技術關鍵的解決該線規(guī)的技術關鍵自粘漆包線的生產(chǎn)我們采取了如下方式予以保證：1涂線方式：復合爐異步控制，并爐一次涂成模具法）2原漆液粘度和固體含量：絕緣漆名稱粘度秒）確定方法固體含量確定方法聚乙烯醇縮 甲醛120025C時，涂料用4#粘度杯 測定20%200C以下天津供自粘 性漆70024%26%涂線速度：4；5；6m/min），試用三種線速生產(chǎn)涂層結(jié)構配比：聚乙烯醇縮甲醛漆膜厚度0.14士0

12、.02mm環(huán)氧自粘膠涂層厚度0.06士0.02mm因為該換位導線系列產(chǎn)品是用于超高壓輸配電設備上的專用繞組 線，因此對應用于換位導線芯線的漆包線表面質(zhì)量要求也相當嚴 格。我們從第一道工序開始就嚴格控制質(zhì)量，如前所述，從模具的 制造到拉絲工序生產(chǎn)我們都采取了有力的措施保證了裸銅線的質(zhì) 量，從而為漆包線的表面質(zhì)量奠定了基礎，在漆包工序，我們也采 取了有效的措施加以控制：為保證漆膜的均勻性，我們在制造涂漆模時就對其提出了要求，要求模具的工作面平整，光滑，并派專人檢驗把 關。漆包生產(chǎn)時要求工人嚴格按工藝要求操作，根據(jù)漆的粘度 調(diào)整對應爐溫、行車速度。確保漆包線涂漆質(zhì)量。3在漆包線上安裝有粒子在線檢測裝

13、置，隨時監(jiān)控漆包線表 面是否有漆瘤等表面缺陷，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整、及時解 決。4漆包車間做好5S現(xiàn)場管理、車間環(huán)境衛(wèi)生管理，對漆包機 的導輪等過線部位進行徹底清潔，避免灰塵雜質(zhì)在生產(chǎn)過 程中對漆包線質(zhì)量造成影響。因為該換位導線系列產(chǎn)品是用于超高壓輸配電設備上的專用繞組 線，自粘漆包線的粘結(jié)強度對變壓器的安全可靠運行起著至關重 要的作用。因為不同溫度條件下拉伸實驗和整根換位導線彎曲實 驗需要在專門的實驗設備和環(huán)境下才能進行。我公司為此投入資 金配備了高溫下做拉伸實驗的實驗儀器設備來完成此實驗，在國內(nèi)也僅少數(shù)幾家企業(yè)可以做此類實驗，這也標志著我公司的檢測 實驗能力達到了國內(nèi)同行業(yè)內(nèi)先進水平。經(jīng)過試制

14、，取三個試樣進行檢測，檢測結(jié)果如下：三個試樣絕緣層經(jīng)全項檢測各項性能除全面符合GB/T7095性能線速粘結(jié)強度N/mm2)屈服極限50.2值N/mm2)4m/min)10.52255m/min)11.22196m/min)12.152272008漆包扁繞組線的要求，單根芯線寬邊之間的粘結(jié)強度用熱 態(tài)加壓法進行實驗，實驗結(jié)果如下：按三個線速選取樣品，共三個 試樣，試樣經(jīng)130C烘箱3h加熱，冷卻到室溫下用拉力機檢測其粘 結(jié)強度及屈服極限S0.2值分別為：不同溫度條件下的漆包線的粘結(jié)力實驗結(jié)果如下:性能 溫度C)粘結(jié)強度N/mm2)屈服極限50.2值N/mm2)601223090112251051

15、0210我們也進行了整根換位導線的粘結(jié)特性實驗即彎曲實驗)，未進行粘結(jié)處理的彎曲力為2550N，經(jīng)過130C處理24h,冷卻到常溫做彎曲力為10245N,硬度系數(shù)為4.0。另外，我們還做了在不同變壓器油溫條件下整根換位導線的彎曲實驗。實驗結(jié)果分別為環(huán)境溫度105C時，彎曲力為2579N,環(huán)境溫度90C時，彎曲力為6375N,環(huán)境溫度60C時，彎曲力為8923N,與常溫下的實驗相比，其硬度系數(shù)分別為1.0、2.5、3.5。5、換位導線的技術關鍵a)換位導線外形尺寸應符合Q/OKYK009-2007半硬紙絕緣 熱粘合縮醛漆包換位導線要求。該試制線規(guī)最大外形尺寸為：26.20mm*15.11mm。最

16、小外形尺寸為：25.54mm*14.91mm。b）換位導線換位節(jié)距w14b,為控制好換位導線的最大外形尺寸合理選擇換位節(jié)距大??；“ S”彎處過渡應平滑、無 損傷現(xiàn)象。c）換位導線單根線芯應無斷路現(xiàn)象，換位導線耐直流電壓500V）應通過，股間無短路擊穿現(xiàn)象。6換位導線技術關鍵的解決我公司擁用五條換位導線生產(chǎn)線，分別為HW-II-64型、HW-II-32型、HW-IV-32型、HW-IV-16型以及TH5.b-96型，其中TH5.b-96型為意大利Proteco sas公司制造，是目前世界上生產(chǎn)芯 數(shù)最多96芯）的換位導線生產(chǎn)設備。換位導線的外形尺寸是決 定變壓器線圈大小的重要因素,因此也是換位生

17、產(chǎn)時著重控制 的,我公司的換位設備均是目前國內(nèi)最先進的設備,其換位頭精 確的換位可以保證“S”彎質(zhì)量，使“S”彎過渡平滑，無損傷， 保證了換位后導線的外形尺寸和換位導線的質(zhì)量。同時該進口換 位頭在線芯換位時能夠使換位節(jié)距調(diào)整到最小節(jié)距來滿足用戶小 線圈但根數(shù)多的換位導線的繞制要求。目前以我公司設備的生產(chǎn) 能力完全能滿足國內(nèi)用戶所需換位導線外形尺寸的要求,即使是 屈服強度在260Mpa左右的換位導線我們也能控制其外形尺寸在 標稱尺寸以內(nèi),絕不會出現(xiàn)超最大外形尺寸的情況。針對要求換位導線單根線芯應無斷路現(xiàn)象,換位導線耐直流電 壓500V） 應通過，股間無短路擊穿現(xiàn)象，裸銅扁線、漆包線的 表面質(zhì)量是

18、決定此要求的關鍵,前面提到我們從上幾道工序開始 就十分重視，采取了種種有效措施予以保證。另外，我們還在換 位設備上加裝了換位導線短路在線檢測裝置，使短路點能在第一 時間被發(fā)現(xiàn)并排除。國家行業(yè)標準中規(guī)定允許換位導線單根芯線焊接，但是不論是 電磁線廠還是變壓器廠都知道太多的焊接頭或多或少會對變壓器 的性能造成影響。因此，我們規(guī)定所有用于換位導線芯線的漆包 線定長生產(chǎn)來使換位導線不用焊接，以此提高換位導線的質(zhì)量檔 次。消除因換位導線中股線的人工焊接點給變壓器繞組帶來的不 利影響。六、驗證驗證結(jié)果合格，詳見檢測報告。七、試制過程中存在的問題1、該產(chǎn)品的半硬值要求210N/mm20+20%），硬度偏大,

19、為了確保半硬值波動范圍在要求內(nèi)，我們采用了二次拉制法，通過 坯料與成品尺寸的匹配來減小其波動。但是在開始時，對銅材材質(zhì) 不是足夠了解，所定坯料尺寸偏小以及坯料與成品尺寸的不匹配， 造成了一批裸銅扁線的半硬值達不到標準要求而報廢，造成了生產(chǎn) 成本增加。今后我們還要不斷積累生產(chǎn)經(jīng)驗，努力降低生產(chǎn)成本。2、國家行業(yè)標準中規(guī)定允許換位導線單根芯線焊接，但是不論是電磁線廠還是變壓器廠都知道太多的焊接頭或多或少會對變壓器的性能造成影響。因此，我們采用了漆包線定長生產(chǎn)來使換位導線不用焊接，以此提高換位導線的質(zhì)量檔次。其中牽涉到兩個工序的計M工作一個是拉絲工序，一個是漆包工序。因為拉絲機速度 快，鼓輪容易打滑，計M準確性難以把握。我們對拉絲工序的計M器進行了改造，增加了機械計M器，利用機械計M器與電子計M器之間相互校驗達到保證計M準確性。漆包工序則制定了工藝余 量，以確保達到要求長度。但是在實行過程中，因為計M的誤差還 是造成了較多的廢線，增加了產(chǎn)品的制造成本。今后，我們在保證 減少接頭數(shù)量的同時進一