寬窄比大的200級復(fù)合漆包銅扁線的研制

曹永義， 王春紅， 馬曉明， 陳曉東， 張 斌， 陳愛兵， 桑 健

(1.無錫錫洲電磁線有限公司，無錫214028;2.上海電纜研究所，上海200093)

0 引言

我國在加大核電、火電、水電等發(fā)電站的建設(shè)的同時，引入了阿爾斯通、西門子等大型發(fā)電機(jī)組的制造技術(shù)。作為核心部件，多數(shù)都是進(jìn)口的繞組線，這就增加了大型發(fā)電機(jī)組的制造成本。因此國內(nèi)的大型發(fā)電機(jī)組制造廠商，例如哈電、上海氣發(fā)、東方電機(jī)等開始進(jìn)行繞組線國產(chǎn)化的研究，這也催生了一批大型發(fā)電機(jī)組用特種繞組線的制造廠商，但是其主要是以薄膜包線、燒結(jié)線為主。我公司面對國內(nèi)的市場需求，針對滌絲包漆包燒結(jié)導(dǎo)線，與客戶進(jìn)行合作，制造出寬窄比大的200級復(fù)合漆包扁線，尤其是寬窄比大于7的漆包扁線的產(chǎn)品，具有耐高溫、柔軟、彎曲性能好、尺寸小、擊穿電壓高等特點(diǎn)。

1 試制方法

1.1 性能要求

表1為Q(ZY/XY)B-1/2001.80×14.00的用戶技術(shù)要求與GB/T 7095—2008對比情況。

表1 客戶要求與國家標(biāo)準(zhǔn)要求對比表 (單位:mm)

1.2 主要原材料

(1)耐熱聚酯漆由國外知名的絕緣漆制造商提供，型號為SL 225，固體含量36%以上，在20℃溫度下用4#杯粘度計(jì)檢測粘度為65 s。

(2)聚酰胺酰亞胺漆由國內(nèi)知名的絕緣漆制造商提供，型號為HY 661，固體含量為23%以上，在20℃溫度下用4#杯粘度計(jì)檢測粘度為60 s。

(3)銅導(dǎo)體采用無氧銅桿經(jīng)過TLJ 300擠壓機(jī)生產(chǎn)，配備拋光機(jī)對銅導(dǎo)體表面進(jìn)行處理，導(dǎo)體尺寸為1.80 mm×14.15 mm，導(dǎo)體r角為0.80 mm，同一截面厚度尺寸偏差為0 mm。

1.3 工藝參數(shù)及流程

200級復(fù)合漆包扁線采用催化燃燒電輔助加熱立式漆包機(jī)生產(chǎn)，具體參數(shù):退火爐溫度200℃;烘爐進(jìn)口溫度180℃;烘爐下層溫度280℃;烘爐中層溫度380℃;烘爐上層溫度420℃;一次催化前補(bǔ)充加熱溫度430℃;下爐口吸出風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速600 r/min;排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1200 r/min;收線機(jī)牽引速度3.5 m/min。

200級漆包扁線生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 200級復(fù)合漆包扁線生產(chǎn)工藝流程

1.4 試驗(yàn)設(shè)備

(1)試樣制備的烘箱采用電加熱強(qiáng)迫通風(fēng)方式，主要技術(shù)參數(shù):烘箱型號為DHG-9143BS-Ⅲ，控溫范圍為室溫～300℃，控溫精度達(dá)到±0.5℃。

(2)窄邊彎曲試驗(yàn)機(jī)采用BXW-Ⅲ型扁線彎曲試驗(yàn)儀。

(3)電磁線擊穿電壓試驗(yàn)儀采用DCX-Ⅲ型電磁線電壓試驗(yàn)儀，電壓檔別為0～15 kV，使用范圍為2.5～15 kV，升壓速度為500 V/s，試驗(yàn)電壓在擊穿時的電壓降在使用范圍內(nèi)擊穿電流為5 mA時不大于2%。

1.5 試驗(yàn)過程

圖2 S型彎曲圖示

取10個長度約600～700 mm的矯直樣線，在彎曲試驗(yàn)機(jī)上按規(guī)定的圓棒直徑進(jìn)行窄邊彎曲。窄邊彎曲時沿兩個方向各彎曲180°，形成一個伸長的S形(如圖2所示)，注意確保試樣不翹曲，彎頭平整。窄邊彎曲試棒直徑為35 mm。將10根試樣均分成2組，第1組在常態(tài)下進(jìn)行擊穿電壓試驗(yàn)，最小擊穿電壓不小于2000 V，第2組放入180～185℃的烘箱內(nèi)，加熱30 min后，冷卻至室溫后做擊穿電壓試驗(yàn)，最小擊穿電壓不小于1500 V。

2 擊穿電壓問題分析及解決方法

擊穿電壓問題，主要表現(xiàn)為常溫?fù)舸?、高溫烘烤后擊穿等。?jīng)過反復(fù)分析和試驗(yàn)后認(rèn)為造成這些問題的主要原因有以下幾個方面。

2.1 漆包扁線寬面有凹坑或針孔

(1)原因分析

銅導(dǎo)體表面有油污、水跡或其他非金屬異物，造成銅導(dǎo)體表面張力減小，使第一道漆膜出現(xiàn)凹坑，這在后面涂漆過程中雖被逐漸修補(bǔ)但仍無法消除。

絕緣漆粘度過低，流平太快導(dǎo)致涂漆厚度過薄，或者由于涂漆毛氈失去彈性，在高溫低速的情況下，容易產(chǎn)生凹坑或者針孔。

(2)解決措施

針對銅導(dǎo)體表面的油污，可通過使用干燥機(jī)過濾壓縮機(jī)的壓縮空氣，去除空氣中的油分，并配備拋光機(jī)對裸銅扁線表面進(jìn)行拋光，避免油污的存在;控制漆包機(jī)水箱內(nèi)冷卻水溫度達(dá)到60℃以上，但不能超過80℃，并配備擋水布帶，控制導(dǎo)線的帶水量。

根據(jù)涂漆室內(nèi)的溫度和季節(jié)的變化，調(diào)整絕緣漆的粘度，一般粘度測量溫度夏天按照40℃，冬天按20℃控制，粘度值控制在50～70 s之間為宜。定期更換涂漆毛氈，保持涂漆毛氈的彈性，并適當(dāng)增加底漆第一、第二道涂漆厚度，一般控制在0.015 mm左右，其他道次控制在0.01 mm左右。

2.2 r角處涂漆問題

(1)原因分析

由于銅導(dǎo)體r角過小，導(dǎo)致r角處涂漆量少，漆膜厚度過小(如圖3所示)，在進(jìn)行窄邊彎曲時，r角漆膜的延伸率過大后造成漆膜厚度更加小，導(dǎo)致常溫或者高溫烘烤后的擊穿電壓不合格;此外銅導(dǎo)體r角與寬邊連接處不光滑，導(dǎo)致這個位置涂漆過多，加上r角處漆量過小，從而產(chǎn)生“骨頭”形狀，在窄邊彎曲過程中漆膜容易受損，從而導(dǎo)致常溫或高溫烘烤后的擊穿電壓不合格。

(2)解決措施

嚴(yán)格控制擠壓模具的r大小以及其與寬面連接處的光滑程度。一般r的范圍為0.65～0.80 mm，并通過絕緣漆的粘度與r角進(jìn)行配合，適當(dāng)降低絕緣漆的流平性能，提高r處的涂漆量，確保r角與寬邊的連接處與寬邊涂漆厚度均勻(如圖4所示)，高溫烘烤后擊穿電壓穩(wěn)定(如表2所示)。

圖3 r角過小引起的r角處漆膜厚度過小

表2 常溫與高溫烘烤后擊穿電壓對比表 (單位:kV)

圖4 大r角及寬邊的連接光滑時r角涂漆厚度均勻

2.3 漆包扁線窄邊涂漆不均勻

(1)原因分析

窄邊彎曲后經(jīng)常溫或高溫烘烤后產(chǎn)生單面擊穿電壓不合格現(xiàn)象，主要是由于漆包扁線窄邊涂漆不均勻、漆膜嚴(yán)重偏心引起。銅導(dǎo)體在擠壓收線過程產(chǎn)生蛇形彎后，在漆包過程中未進(jìn)行窄邊矯直，在涂漆毛氈內(nèi)左右晃動，致使其窄邊上漆量不均勻，產(chǎn)生嚴(yán)重的漆膜偏心現(xiàn)象;另外涂漆毛氈使用時間過長后，失去彈性，導(dǎo)致上漆量不均勻，漆膜產(chǎn)生嚴(yán)重偏心現(xiàn)象。

(2)解決措施

采用矯直裝置對窄邊進(jìn)行矯直，并在上下導(dǎo)輪配備分線輪，固定導(dǎo)線的相對位置，確保導(dǎo)體在涂漆過程中的平穩(wěn)性。定期更換毛氈，一般5～7天更換一次。

2.4 漆膜固化過度

(1)原因分析

工藝爐溫和車速不合適，導(dǎo)致漆膜固化過度，漆膜柔韌性下降，室溫下進(jìn)行窄邊彎曲試驗(yàn)合格，但高溫烘烤后漆膜受損，導(dǎo)致高溫?fù)舸╇妷翰缓细?。單道涂漆上漆量控制不合理，?dǎo)致漆膜固化過度。

(2)解決措施

采用介質(zhì)損耗測試方法驗(yàn)證工藝爐溫的穩(wěn)定性，得出合適的介質(zhì)損耗測試曲線圖譜，將圖譜制作成標(biāo)準(zhǔn)樣本，每批產(chǎn)品進(jìn)行介質(zhì)損耗檢測，并與標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行比對，作為工藝穩(wěn)定的判定依據(jù)。嚴(yán)格控制單道漆膜厚度，尤其是底漆第一、第二道涂漆厚度，一般控制在0.015mm左右，其他道次控制在0.01mm左右。

3 結(jié)束語

(1)銅導(dǎo)體采用擠壓工藝生產(chǎn)，嚴(yán)格控制吹干空氣的質(zhì)量，配備表面拋光機(jī)。

(2)擠壓模具r角的尺寸控制在上偏差，與寬邊的連接應(yīng)平滑。

(3)嚴(yán)格控制絕緣漆的粘度，確保涂漆的均勻性。

(4)在漆包生產(chǎn)過程中應(yīng)控制導(dǎo)線運(yùn)行的平穩(wěn)性，防止導(dǎo)線的抖動或游走，定期更換涂漆毛氈。

(5)采用介質(zhì)損耗測試儀，定期對漆包工藝進(jìn)行驗(yàn)證，確保漆包工藝的穩(wěn)定性及適應(yīng)性。

［1］鄭啟榮，鮑煜昭.漆包工藝學(xué)［Z］.機(jī)械工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心，2001.

［2］GB/T 4074—2008 繞組線試驗(yàn)方法［S］.

［3］GB/T 7095—2008 漆包銅扁繞組線［S］.