合成薄膜絕緣干式電流互感器預(yù)防滑屏解析

張俊偉

（大連北方互感器集團(tuán)有限公司，遼寧 大連 116203）

0 引 言

近年來(lái)，隨著國(guó)家倡導(dǎo)綠色能源，提出“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)要求，互感器正朝著更環(huán)保的絕緣介質(zhì)，結(jié)構(gòu)上標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、低能耗等方向發(fā)展，如市場(chǎng)上正在研發(fā)的純凈空氣絕緣互感器、電子式互感器等。35 kV以上合成薄膜絕緣干式電流互感器的核心技術(shù)是一次繞組制作工藝，本文探討和分析了互感器一次絕緣包扎方法、熱縮等工藝制作以及防止滑屏主要措施。

1 合成薄膜絕緣干式電流互感器簡(jiǎn)介

該型電流互感器是由一次繞組、二次繞組、箱體和底座等組成。設(shè)計(jì)合理、新穎，無(wú)油、無(wú)瓷、無(wú)氣，且為硅橡膠外護(hù)套及傘裙。它比其他介質(zhì)的電流互感器體積小、重量輕，電氣性能優(yōu)越。不僅運(yùn)行維護(hù)方便，還具有良好的抗污閃性能和防火、防爆等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上得到了廣泛的推廣、使用。互感器一次繞組采用新型的聚四氟乙烯薄膜帶填充硅油為介質(zhì)，中間設(shè)有若干電容屏均勻工作場(chǎng)強(qiáng)。涂抹硅油的聚四氟乙烯薄膜不僅介質(zhì)損耗因數(shù)很小，而且在較大電壓范圍內(nèi)不隨電壓升高而變化，這也是該產(chǎn)品主要特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。電流互感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示[1]。

圖1 電流互感器結(jié)構(gòu)示意圖

2 主要絕緣材料

主要絕緣材料性能參數(shù)如表1所示[2]。

表1 主要絕緣材料性能參數(shù)

2.1 聚四氟乙烯薄膜

聚四氟乙烯薄膜作為一次繞組包繞的主絕緣，對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量和長(zhǎng)期安全運(yùn)行至關(guān)重要。它的分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，內(nèi)含碳氟鍵，是非極性材料，合成薄膜絕緣干式電流互感器使用的聚四氟乙烯薄膜為定向薄膜，不吸濕，電氣性能好，具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，耐高溫、耐深冷，不易燃燒，是最優(yōu)秀的電工絕緣材料之一。

2.2 硅 油

硅油在電暈作用下運(yùn)行穩(wěn)定，能夠保護(hù)聚四氟乙烯薄膜不受侵蝕，不易老化；硅油同時(shí)填充了絕緣中的微小縫隙，排擠了薄膜間的空氣，使產(chǎn)品的局部放電量降至很低。硅油的基本分子結(jié)構(gòu)為硅氧鍵，具有無(wú)機(jī)化合物的熱穩(wěn)定性、絕緣性、化學(xué)惰性和無(wú)毒性。

互感器其他一次繞組組成材料還包括鋁箔、半導(dǎo)電自黏帶、熱縮管等，這些常規(guī)材料這里不做詳細(xì)介紹。

3 一次繞組包繞前準(zhǔn)備

（1）打開空調(diào)機(jī)、除濕機(jī)，將室溫控制在20～25 ℃；濕度控制在30%左右。

（2）聚四氟乙烯薄膜（厚度0.07 mm）在干燥箱內(nèi)80 ℃烘4 h；硅油在干燥箱內(nèi)120 ℃烘3 h；烘好的硅油必須放置在恒溫、恒濕環(huán)境中，超過(guò)48 h未用完要再次烘好才能使用；使用前要將薄膜抹硅油半疊4層作耐壓檢測(cè)，耐壓要大于30 kV；鋁箔干燥箱內(nèi)80 ℃烘1 h。

（3）屏端部封帶制作：將鋁箔（厚度0.015 mm）裁成寬50 mm，長(zhǎng)300 mm條狀，刷硅橡膠，待不黏手時(shí)折邊烘干，用于屏端部使用。

4 一次繞組絕緣包扎過(guò)程

一次繞組絕緣計(jì)算按照“U”形電容型結(jié)構(gòu)進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)、屏位等設(shè)計(jì)，一次繞組絕緣包扎示意如圖2所示[3]。

圖2 一次繞組絕緣包扎示意圖

（1）零屏包扎：用半導(dǎo)電自黏帶B-110在一次導(dǎo)體上平疊一層并拉緊，兩端至不銹鋼管螺紋端頭處。然后在端頭（螺紋處）重疊7～9層半導(dǎo)電自黏帶A-10。

（2）主屏、端屏包扎：上屏?xí)r，屏的兩端用已制作好的封帶（鋁箔）上緊實(shí)，不能松動(dòng)，尖角一律向內(nèi)，再在中間用相應(yīng)尺寸的鋁箔上好，最后用摞繩摞緊鋁箔，充分排出氣體。注意鋁箔端頭，包主屏?xí)r，直線段用大張鋁箔包，環(huán)部用裁好的50 mm寬的長(zhǎng)條鋁箔平疊包，如果鋁箔薄可加大搭接長(zhǎng)度，以加強(qiáng)強(qiáng)度。除地屏外，其余所有主屏的環(huán)部長(zhǎng)條都應(yīng)從停車的位置相反的那端包起，包好后也是用摞繩摞緊鋁箔，充分排出氣體。上完端屏及主屏要注意檢查有無(wú)破損及開裂，及時(shí)修補(bǔ)。

（3）地屏包扎：先在靠規(guī)定極性端環(huán)部的直線段處上地屏引線，上引線前在引線的下面墊一圈4層鋁箔，防止引線劃破絕緣。此引線用B-110纏繞固定，B-110是從距鋁箔端部20～30 mm處整體平疊；須注意內(nèi)、外圓面一定要拉緊，再在B-110外抹硅油，作用在于固定引線。地屏包扎完工在B-110外側(cè)半疊包扎3層聚四氟乙烯膜。

5 防止滑屏主要措施

所謂“滑屏”就是電容屏（鋁箔）滑脫原有位置，從而引起電場(chǎng)的畸變?；恋漠a(chǎn)生與電容屏和聚四氟乙烯薄膜包繞時(shí)的拉力，硅油的填充量、含水量，熱縮管熱縮方法，包繞車間濕度，操作者的技巧及熟練程度等都有關(guān)系，具體要點(diǎn)如下文所述。

（1）聚四氟乙烯膜包繞要點(diǎn)：整個(gè)包繞過(guò)程，薄膜拉伸要均勻，35 mm寬的薄膜拉伸至27～29 mm；45 mm寬的薄膜包扎初期拉伸至36～38 mm,隨著包扎厚度的增加，逐漸拉伸至38～40 mm。原因是包扎厚度增加，壓力增大，拉得不均勻或太緊容易導(dǎo)致滑屏。絕緣較厚的產(chǎn)品（220 kV）在包扎過(guò)程中會(huì)要求對(duì)其中的幾個(gè)主屏進(jìn)行花綁。220 kV產(chǎn)品主絕緣包扎至13屏和22屏?xí)r要停止絕緣包扎，分別進(jìn)行1次靜放控油，每次時(shí)間不低于12 h，目的是防止絕緣包扎過(guò)厚過(guò)快，導(dǎo)致硅油滲透不均勻造成滑屏。

（2）電容屏鋪設(shè)要點(diǎn)：上屏?xí)r除了按照工藝要求尺寸進(jìn)行包繞鋁箔，還要用摞繩摞緊。摞繩上要涂上硅油，摞緊時(shí)掌握力度，防止鋁箔開裂，此操作過(guò)程與工人操作手法、熟練程度有直接影響。

（3）硅油的使用要點(diǎn)：在整個(gè)產(chǎn)品的包扎過(guò)程中，剛開始由于作用在薄膜上的壓力大，須少加硅油防止滑屏，擠壞屏；隨著包扎中部直至接近完工，作用在薄膜上的壓力逐漸減小，硅油的加量也逐漸增加，以減少局部放電；且在中后部、環(huán)部中間區(qū)域加的油比直線段還要多，因此環(huán)部電場(chǎng)最不均勻。另外要求所用硅油必須保持其含水量＜10 μL/L[4]。

（4）一次繞組包扎完畢要靜放、控油要點(diǎn)：控油時(shí)，110 kV及以下產(chǎn)品環(huán)部比端部高出90～120 mm；220 kV產(chǎn)品，環(huán)部比端部高出130～190 mm?？赜徒Y(jié)束后，擦去控出的油，整個(gè)一次繞組半疊包扎絕緣自黏帶一層，轉(zhuǎn)入半成品試驗(yàn)室檢驗(yàn)[5,6]。

（5）一次繞組外部熱縮要點(diǎn)：一次繞組控油完畢，檢驗(yàn)合格后，采用熱縮管先熱縮一次線圈環(huán)部，套好熱縮管。定好位置后先縮環(huán)部的中心端，然后分別向兩端延伸，先對(duì)要熱縮管整體預(yù)熱，當(dāng)熱縮管有要縮小的趨勢(shì)時(shí)開始由中心向兩端部熱縮，熱縮時(shí)要按一個(gè)方向進(jìn)行，切忌來(lái)回?zé)峥s，且要360°均勻加熱?？s完環(huán)部后，將兩端搭接部分打毛并清理干凈（要求打毛長(zhǎng)度不少于200 mm），均勻打毛。用環(huán)氧樹脂、固化劑按照比例勾兌，均勻涂抹至打毛處，然后套入直線部分的熱縮管與環(huán)部搭接，熱縮時(shí)要求從環(huán)部搭接往端部方向300 mm左右處開始，逐步向環(huán)部方向熱縮，縮完一側(cè)后立即用聚四氟乙烯膜從環(huán)部搭接部分往端部方向150 mm左右處半疊一層，把直線部分扎緊。同樣的方法熱縮另一側(cè)。放置18 h后拆除聚四氟乙烯膜，經(jīng)試驗(yàn)合格后，轉(zhuǎn)入互感器裝配區(qū)，一次繞組制作完畢。

6 結(jié) 論

合成薄膜絕緣干式電流互感器一次繞組絕緣包扎滑屏問題是各個(gè)互感器制造企業(yè)面臨最大的工藝難點(diǎn)。各企業(yè)技術(shù)人員也在探求更好的防止滑屏方法，如設(shè)計(jì)合理的端屏長(zhǎng)度與位置，硅油成分調(diào)整優(yōu)化，試制最佳的摞繩摞緊屏位方法，控制硅油使用量及控油時(shí)間，加強(qiáng)指導(dǎo)工人操作技巧和熟練程度。

經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)狀況，形成的這套防止滑屏的制作工藝根本上解決了滑屏問題的發(fā)生。