40年来变压器制造技术的发展文档格式.docx

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近年来，设计上为降低铁心接缝处的空载损耗，将目光投向改传统的单一接缝为多级接缝。

即让叠片接缝在上下、左右方向错开，尽量使接缝不在同一"

截面"

处，以降低空载损耗。

目前，常采用的阶梯接缝（Steep-lap）按奇数3、5、7、9级或按偶数2、4、6、8级。

但不管按什么方法分，为便于加工，其级数不宜过多（通常以3-5级为宜），否则会造成叠装困给正常生产带来影响。

要实现阶梯接缝，片形是关键，因为叠积时需要的片形和这些片形的长度及冲孔位置在各层上都不相同，而且还必须按定位精度顺序叠。

所以，阶梯接缝片形的剪切，必须在具备该项功能的自动横剪线上完成。

当然之后的铁心叠装还可按常规工艺实现。

如采用进口全自动叠片生产线，也可一下叠成"

山"

字形铁心，这对批量生产配电变压器铁心更为合适。

目前，国内变压器厂家多采取局部阶梯接缝的做法。

据有关资料介绍和一些厂家的实测结果，采用多级阶梯接缝的变压器不仅能降低变压器空载损耗15%以上，而且能降低噪声3%-4%。

2．3 

铁心不叠上铁轭工艺

西电变压器有限公司（原西安变压器厂，以下简称西变）自20世纪90年代初，借鉴国外经验，实施铁心不叠上铁轭工艺以来，铁心叠装技术得到不断发展，操作者的操作技能不断得到提高。

该技术已深人人心，运用自如，被诸多操作者所掌握。

目前，西变已有90％以上的产品实施了铁心不叠上铁轭工艺。

实施铁心不叠上铁轭工艺，关键在于叠装过程如何保证铁心柱的位置准确性。

通常办法主要是靠定位寸：

装和加强对尺寸的监测。

为便于铁心不叠上铁轭：

工艺的推广，前期就应置必要的定位工装，实施对铁心的角定位、旁轭和柱的逐级定位（以确保M0尺寸的准确性）、柱和旁轭的上端面定位。

并且在叠装前最好对夹件和拉板进行组装，便于铁心叠装后的顺利装配及夹紧。

另外，在叠装中，塑料布随时监测各接缝的大小和M0尺寸的正确。

铁心叠装后压紧时应在两卜夹们：

间加放支撑垫块，并在铁心柱间加支撑扪，以防止夹件变形和铁心位置偏移。

铁心起立时应加装压梁，以确保铁心平稳立起不变形。

实施铁心不叠上铁轭工艺的优点在于：

（1）极大地减少晶粒取向的硅钢片受外力的影响（如减少叠片、拆片次数，减少叠装中铁心片的碰撞和弯曲等），降低变压器的空载损耗。

（2）极大地提高设备的使用范围（主要是减轻上铁轭重量及铁心高度）。

（3）不仅节省-厂铁心叠装与拆除亡铁轭的工时，减少了操作者的重复劳动，而且提高丁工效。

2．4 

铁心片加工技术

70年代初，国内各变压器生产厂家均采用国产硅钢片纵剪线和多剪床组成的简易硅钢片横剪线，所以加工后的片形尺寸误差大，毛刺超标，特别在冲孔处和带台阶处毛刺就更大。

刀具一般为工具钢，每刃磨一次剪切硅钢片数量有限。

而进入80年代后，各厂家先后开始进口德国乔格公司生产的纵剪线和横剪线，并采用硬质合金刀具，铁心片冲剪质量得到很大提高，剪切数量也大幅增长。

在借鉴国际先进经验的前提下，国内电工：

设备制造公司自主开发了硅钢片纵剪线和横剪线。

其在技术上有很大进步，和进口设备相比差距已显著缩小，从而极大地提高我国变压器铁心片整体剪切水平，为生产低损耗变压器提供了一定的保证。

目前，在国内运行的硅钢片横剪线除乔格公司独占鳌头外，瑞士阿斯通公司的产品也占有一席之地。

其磁性传输堆料装置在避免铁心片抖动，降低损耗方面具有一定的优势。

上述设备都具有自动叠柱和剪切多级阶梯接缝（STeep-Lap）的功能。

这为我们小产更低损耗的变压器提供了有利条件，近几年国外还研制出无缓冲坑、自动叠"

形铁心的全自动硅钢片横剪线，特别适用于批量生产配电变压器的铁心，不仅可提高铁心整体叠积质量，而且可提高生产效率。

3 

绕组制造

众所周知，绕组是变压器的心肚，变压器性能优劣与绕组制造工艺密切相关。

采川先进的工艺和设备是确保绕组质量的关键。

3．1 

立式绕线

我国变压器行业自70年代初开始自行研制立式绕线机，从而开创了立式绕线的先河。

从80年代初一些工厂开始引进瑞上Macahl公司的立式绕线机，逐步摸索、研究立式绕线工艺，之后立式绕线工艺在国内日臻成熟，并为广大变压器生产厂家所青睐。

立式绕线设备有两种型式，一种为地坑式，而另一种为地面式。

地坑式立绕机，由花盘旋转机械、花盘升降机构、活动盖板及拉线辅助设备组成。

升降机构的主机安装在地坑内，借助电机减速机、三组伞齿轮带动三根梯形丝杠立柱（呈等边三角形分布）转动，从而驱动固定在花盘上的螺纹套，实现花盘的整体升降。

而花盘的转动则借助变频电机减速机带动一对正齿轮（大齿轮为外齿且固定花边）转动，实现花盘转动，其转速为Orpm／min～10rpm／min，无级变速。

站人盖板靠机械传动实现四块同步伸缩，为操作者提供最佳的绕线位置。

其拉线辅助设备包括导线搁放架、导线拉紧装置、导线分线器及线盘架等。

有的还配置轴向液压装置和导线气动剪线器等。

地面式立式绕线机，由花盘驱动装置、站人升降平台和线盘搁放及升降台组成。

载重的绕线花盘为地面固定式，靠变频电机减速机驱动主轴而实现花盘转动。

而升降平台为方形框架结构，有的靠两个液压台实现升降（如图3）；

而有的则借助电机和传动连接轴及四对伞丝齿轮、四根丝杠和螺纹套而实现平台的升降（瑞士Tuboly公司结构）。

操作平台上同样配有伸缩盖板，并装有导线气动拉紧装置。

线盘架放在与操作平台相似的升降架上，但其承载能力应大大超过前者，绕线时可与主平台位置保持同步。

这两种结构的立绕机都具备立式绕线的功能，如何选择可根据各厂家的厂房高度、产品结构形式及操作者的习惯而定。

立式绕线较卧式绕线有如下优点：

（1）借助导线自重和拉紧装置，可有效地控制绕组的轴、辐向尺寸，可确保绕组的绕制质量。

（2）可借助工装，实现对绕组"

反段"

的常规绕制，节省工时。

（3）可省去绕组直立工序，并可节省对绕组翻转直立设备的投资。

（4）立式绕线装模和绕组脱模极其方便。

（5）可为操作者提供最佳的安全的操作位置。

借助花盘或操作平台的升降，可确保极佳的绕线位置；

盖板的伸缩可保证操作者站位适中而安全。

（6）可绕制卧式绕线不便绕制的绕组，如"

8"

字形绕组。

3．2 

新型卧式绕线设备

卧式绕线是变压器行业制造厂绕制绕组普遍采用的传统方式，它既可绕制层式绕组，还可绕制饼式绕组，但从绕组结构来看它更适合层式绕组的绕制。

为此，电工设备公司先后开发出多种类型的新型卧式绕线机。

（1）全自动绕线机--适合绕制中小型变压器绕组，它由机身、主轴箱、排线机构、尾架、放线机和电控系统组成。

卷绕系统采用无级变速Orpm／min-375rpm／min，主轴卷绕起、制动平稳，导线胀紧装置和无级调宽自动排线系统，使排线均匀、紧密。

设备采用可编程序控制器，配电子计数器可自动记数和断电记忆。

采用全自动绕线机不仅可大大提高工效，而且还可减轻操作者劳动强度，确保绕组的绕制质量。

（2）带轴向、辐向压紧的大型卧式绕线机，该设备适合绕制大型多层圆筒式绕组。

设备由机身、主轴箱、尾架、导轨、液压站、轴辐向压紧装置和电控装置等组成。

该机的特点是设有水平移动式导线垂直压紧和水平压紧装置（也有龙门式，其压紧装置在线模上方，沿轴向移动），靠油压或气压实现压紧头的自动升降和压紧。

压紧装置可与绕组绕制过程实现同步。

绕组的轴向顶紧力和辐向压紧力可调，且压紧轮位置可视线规不同进行调整。

另外设备还配有层间纸切割装置，便于层间绝缘的卷绕。

采用此设备可使绕制的绕组更紧密、更规整，能确保绕组的绕制质量。

该机采用无级调速Orpm／min-l0rpm／min，起动平稳。

配置先进的电子计数器，具有正、反计数功能和断电记忆功能，可确保绕组的匝数准确。

3．3 

绕组组装工艺

对器身进行整体组装，彻底改变传统的绕组及绝缘件在铁心柱上逐个装配工艺，而仅实施整相吊装，应该说这是变压器器身装配技术的重大改进。

国内变压器行业，实施绕组组装工艺的时间不长。

80年代初，西变针对锦辽线500kV产品，考虑到产品装配过程的清洁度，在自制空调房内进行局部绕组组装，但没有形成正规工艺。

到90年代西变引进了法国阿尔斯通公司及日本日立国分工厂技术后，便正式推行绕组组装工艺，并取得宝贵经验。

目前，

变已建绕组组装场地，该场地全封闭空调，降尘量在l0mg／（D·

m2）以下。

所有的器身均实施整体组装、一次套装工艺。

该项工艺也逐渐为全国各变压器厂家所青睐，并得以迅速推广。

绕组组装工艺的实施，其关键在于：

（1）器身结构必须适合绕组组装，即所在绕组共用一整体绝缘托板（层压纸板或层压木板件），并能承担该相所有绕组及绝缘筒、角环等绝缘零件的重量。

（2）应有实施绕组整体组装的装配架及各类吊具。

（3）严格控制绕组组装过程的质量。

如对绕组组装各直径的控制，对内外绕组的高度平衡的控制，对组装绕组压紧力的确定，以及组装过程中的干燥处理，以控制套装的松紧程度等。

绕组组装的优点主要表现在：

（1）为操作者提供方便适宜的工作条件，可提高工作效率和确保产品质量。

（2）有利于均衡生产，缩短生产周期。

（3）有助于器身高度的稳定，避免绕组因卸压、长期吸湿而弹高，方便铁心上铁轭的插装。

（4）可大大缩短器身干燥后的整理时间，减少产品受潮，有助于提高变压器产品的电气性能。

3．4 

干式变压器绕组的环氧浇注和浸渍干式变压器绕组成形有两种形式，一种为环氧浇注式，一种为环氧浸渍式。

对浸渍式绕组而言，是采取将干燥处理后的绕组吊入浸渍罐中，进行整体真空浸渍（根据所要求漆膜厚度，采取多次浸渍多次烘干工艺）。

其绕组制造、器身装配与油浸式变压器摹本相同，只不过所用绝缘材料耐温等级较高而已（H级或F级）。

浇注式干式变压器绕组成形，较浸渍式复杂。

其绕组要在箔式绕线机上绕制（包括低压和高压绕组），经干燥处理后放人浇注模中，再进行真空环氧浇注，经烘房固化成形脱模修整而成。

浇注设备大都采用国外进口的。

80年代均为日本设备，属斗自动浇注设备，生产效率较低。

90年代德国海德里希的自动浇注设备进入中国，接着瑞士Tuboly公司的浇注设备也进军我国。

该类没备采取全自动控制，配料一温料一真空下定量浇注，然后再进入专用 

炉中固化烘干，不仅生产效率大幅提高，而且浇注质量优良。

4 

绝缘加工技术

对绝缘加工的设备，都有一个认识过程。

70年代，普遍存在着绝缘加工和金属加工设备共用的现象，产品所需绝缘件、金属零件往往都在一个车间加工，设备很难分开。

当然加工场地脏乱差也再所难免。

进入80年代，随着产品电压等级容量的提高和试验项目的增加，企业对绝缘加工的重视程度开始加强，对加工环境及零部件的清洁度的要求提到议事日程。

各变压器厂开始将绝缘加工与金工分开，并且思考如何提高绝缘加工质量。

首先从提高加工：

速度和改进刀具材质人手，达到加工面光洁；

增加了专用设备，逐步实现垫块条料滚剪及自动倒角去毛、条料的密化处理、垫块的纵向冲裁（老工艺是横向冲裁）；

实现纸圈切割、纸板筒的制造、层压纸板制造、静电板的自动包扎等等，从而使绝缘加工质量得到大幅提高。

近几年，随着龙门数控加工中心的引进，彻底改变厂对用多机床多工序加工绕组压板的车、镗、钻、铣、饱等的落后状态，一机多用极大地改善了绕组压板的加工质量和效率。

该中心由机座，移动式龙门架带真空吸盘的工作台、动力主轴、16个刀具自动转换装置、吸尘装置及CNC控制系统等组成。

其高速旋转的主轴（1800rpm／min-18000rpm／min），实现以铣代车、代钻，并在x，y方向自动跟踪，并具有根据图样实现自动编程的功能，完全实现加工过程自动化。

与常规加工工艺相比，我们可以看出龙门数控加工中心具有如下优点：

（1）计算机控制加工全过程，提高绝缘加工精度，减轻操作者劳动强度。

（2）一机多用，减少作业面积。

它集多工序加工为一体，实现组合式加工，占位面积仅为多机床的1／5，并节省大量的工件及材料占用面积。

（3）组合加工，实现高效率。

一次输入图样数据，实现加工过程自动化（刀具的自动转换、自动跟踪定位、进给和切屑），与常规设备相比可节省大量的换刀时间和工件转序时间。

据粗略计算，可提高工效10-20倍。

（4）自动加工、高速切屑，实现高质量。

（5）提高装夹工件的速度和质量。

该中心采用真空吸附以固定工件，较之常规搭压板，不仅可防止工件变形，而且可节省大量的工件装卸时间。

（6）集中吸尘可改善作业环境，有利于保障操作者的身心健康。

5 

绝缘干燥和油处理技术

油浸式变压器采用的是油纸绝缘结构。

对绝缘材料的干燥处理，以及对变压器油的真空脱水脱气等处理，是变压器制造中的核心工艺。

其处理设备及处理技术，始终为生产厂家所关注。

5．1 

气相干燥

70年代前，绝缘干燥的传统工艺为热风循环干燥或真空加热干燥，但其加热介质为过热蒸汽或油、电，但基本原理大致相同，均直接将排管加热，再以对流、辐射、传导的方式将热量传递给被干燥物。

其加热温度低，不均匀，处理时间长，对生产影响甚大。

80年代中期，国内沈变、西变、保变三大变压器厂率先从瑞士Micafil公司引进气相干燥设备。

气相干燥设备主要由真空干燥罐（卧式或立式）、真空机组、煤油蒸发系统，以及液压、空压、冷却、测量和自动控制等系统构成。

就气相干燥的整体设备而言是比较复杂的。

近年，煤油蒸发器又开发出新品--内置式。

与传统的外置式蒸发器相比，各有利弊。

利在结构简单，仅有蒸发屏，而无蒸发罐，热能损失少，但弊在占用真空罐的有效空间。

其二者的干燥机理及效果相同。

以煤油蒸气作载热体的气相干燥，不仅大大缩短干燥周期，而且绝缘干燥质量也大大提高。

该项技术经《变压器》杂志的多年广泛宣传，目前已为全国众多厂家所接受。

国内研制的气相干燥设备，已为变压器行业所认可。

国产煤油已代替进口煤油，在气相干燥中被广泛采用。

5．2 

变压器油处理

70年代，在变压器制造中传统的油处理方式为压力过滤法和离心过滤法，油处理的质量不高、效率低。

进入80年代，随着国外先进油过滤设备的引进，国内油净化技术得到长足的提高。

现今多采用真空喷雾净油法，它的去杂质和脱水脱气效果是其它方法所不能媲美的。

如采用Micafil双级真空滤油机，油经一次处理后，可使油的耐压值达到约60kV，可使含水量从50txL／L降到5txL／L以下，总含气量从容积的10％降到0．1%，可将直径大于0．51am的油中各种颗粒滤去约99%，油的处理能力达12000L／h以上。

随着我国±

500kV直流输电产品的生产，对油的品质要求更高，特别对油中含颗粒数量提出了具体的指标。

为此，2002年西变与合肥ABB公司Micafil部合作，研制出大流量、高精度的油净化装置。

该装置由中间储油罐、脱气罐、过滤器、加热器、管路系统、真空系统和电气自动控制系统等组成。

整个装置具有18m3／h的高处理能力，二级真空脱气脱水（罐内真空度≤1Pa）、三级精细过滤（5μm一级，1μm二级），并配有油加热器，可确保油的净化质量。

经该装置一次性处理的油，其各项指标与基础油指标相比有大幅提高，其指标为：

耐压40-60kV--84kV；

含水量≤30μ/L≤2μL／L；

含气量≤12％--≤0．1％；

颗粒度含量10万个／100mL油--≤500个／l00mL油。

其处理能力和质量均达到直流产品的要求，为西变三峡、三广提供的产品的顺利出厂做出了贡献。

6器身引线联接技术

变压器器身引线联接是一项复杂而技术含量高的工序。

它包含两方面工作，其一是高压侧和低压侧引线支架、夹件和过渡联线的装配。

其二是引线头的焊接和绝缘层包扎。

对此，国内常规工艺是按图样一件件安装、焊接、包绝缘；

而国外先进工艺是采取单侧引线组装和高频焊接（或冷压联接）。

相比之下，后者不仅引线排列有序，缩短引线装配周期，更适宜实施引线标准化，强化引线联接质量。

6．1引线组装工艺

瑞典ABB变压器厂专门设有引线组装工段，配有导线液压剪断机、移动式电动导线纸包机、高频焊机和冷压接设备，以及适用于引线装的搁放架等，另外还备有各种规格的引线铜接头和联线过渡接头。

引线所用的角形支架、木支架、夹板、绝缘螺栓、螺母均为标准件，其标准化程度高。

该工艺主要是将高压侧和低压侧引线按图样单独组装成形。

开关按产品实际位置事先固定在工装架上（模拟在油箱上的装配位置），这样可较准确地量取分接线长度（而省去吊箱盖配装），并进行导线接头的高频焊接或冷压焊接。

器身装配时只须将组装的成形高、低压侧引线分别整体吊装，然后与器身固定，再将各引线分别与本体和绕组相联接，从而完成整台产品的引线装配。

该工艺能否实施关键在于引线的标准化设计及所用零部件标准化程度。

推行该项工艺对大型变压器引线装配特别有利。

6．2 

引线的高频焊接

变压器引线焊接有诸多方法，早期为钎焊、锡焊，近期为碰焊、磷铜电阻焊，当前多采用磷铜电阻焊、高频感应焊和冷压焊。

上述导线的各种焊接形式，均有其不同特点，应根据导线的形状、规格及所处位置，合理选择其焊接方法。

变压器引线采用高频感应焊接，应该说是一项新技术，但其尚处于推广应用阶段。

高频焊机由超高频电源、自循环冷却装置、机体、手持变压器和焊接感应器等五大部件组成。

其工作原理是将：

工频（50Hz）电能转换成高频（20kHz～70kHz）超音频电能，并通过手持变压器将高频电流传送到焊接感应器，从而加热导线和焊剂实现焊接。

冷却装置产生的循环低温水（7℃～10℃），起到冷却感应器的作用。

目前，用于变压器引线焊接的高频焊机的功率有l0kW、18kW和30kW等几种机型，适用于单根导线和成组引线的焊接。

高频感应焊接工艺比常规的焊接工艺有诸多优点：

（1）加热集中、焊接热区小，可有效地避免因导线的热传导而损伤绝缘层。

（2）焊接速度快，每个焊头耗时仅几秒钟，生产效率高。

（3）加热温度便于控制，只须手控调节感应器离焊缝的距离便可进行控制。

（4）焊缝光滑，无挂瘤，很少有毛刺，从而可避免由于锉磨毛刺而产生铜沫，污染产品。

（5）操作简便，只须把待焊的导线位置摆正，将感应器靠近焊缝加热便可完成。

（6）焊接质量可靠，对焊件做拉力试验，其焊接可靠性达100％。

7油箱焊接及涂装技术

对产品质量的要求应是全方位的，内在质量重要，外观质量同样也不可忽视。

近年来，油箱渗漏油现象少了，外观美观漂亮厂。

这充分说明，变压器油箱的焊接技术及表面涂装技术在不断地进步。

7．1 

油箱焊接技术

国内油箱制造工艺一直比较落后，普遍在沿用传统的手：

工气割下料、手工电弧焊方法。

可以说进入90年代后，变压器行业才开始重视油箱的制造，逐步采用数控气割或等离子切割下料，采用气体保护焊和自动埋弧焊进行焊接，从而使油箱制造中的下料水平和焊接水平大大提高。

进入21世纪后，变压器行业的油箱制造技术向更高的目标迈进。

国外厂家大都采用悬臂行走式双丝埋弧焊，配电变压器油箱采用机器人焊接。

这些方法不仅焊缝质量好，效率高。

目前，国内焊机研究单位也在研制小型智能型双丝埋弧焊机，初试效果良好，该焊机由焊接电源、重型焊接小车及焊缝跟踪器组成。

其主要技术参数为：

焊接最大电流1250A；

焊接速度25cm／min-170cm／min；

送丝速度20cm／min-630cm／min；

机头回转角度360℃，可左右偏转45°

，前后偏转90°

；

焊接方式为双丝单弧。

该焊机适用于特长直角焊缝的焊接。

与气体保护焊相比其优点是其焊接效率高，焊缝成形质量好，节约焊接材料。

与焊接技术相关的焊缝检漏技术也得到了提高，从单一充气体整体油箱泵漏，已发到对焊缝渗透探伤（如涂渗透剂和萤光检漏）和超声波探伤等检漏。

这些先进技术的采用，确保油箱焊接质量的提高，油箱不渗不漏已不再被视为难题。

7．2 

油箱涂装技术

90年代前，国内变压器厂家普遍对油箱涂装技术重视不够，涂装设备不全，涂装工艺落后，导致油箱涂装质量低劣，许多产品还没投入运行，表面油漆就已粉化，剥落，甚至出现斑斑锈迹。

而同处一处变电站的进口产品，其外观则光彩照人，相比之下，让人颜面尽失。

其主要原因还是缺乏对涂装技术的认识，油箱表面不做预处理（或不认真处理），仅靠几把喷枪露天作业，又不考虑油漆质量和涂层厚度，这怎能保证油箱的外观质量呢?

近几年在市场经济的大潮冲击下，各厂家为企业的生存而战，不仅着眼于内在质量，也逐渐把眼光投向如何提高油箱的涂装质量上来了，如浙江杭州钱江电气集团建成了一条具有国际先进水平的变压器油箱自动涂装生产线，从而促进了我国油箱涂装技术的发展和进步。

现代涂装技术是一个整体工程，应包括：

钢板预处理--油箱整体喷丸--清洗--涂漆--烘干等全过程，一个环节处理不好，将会影响产品的整体质量。

7．2．1 

钢板及油箱整体预处理

（1）钢板预处理生产线，包括送料--喷丸--喷底漆--烘干等工序，以彻底清除钢板锈迹，并可做到短期防锈。

（2）油箱整体喷丸处理。

建立大型喷丸室，对油箱内外表面进行整体喷丸处理。

喷丸室内采取上送风，操作时无烟尘。

其回砂方式有两种，一种靠机械螺旋浆回砂，料斗提升至主混砂罐；

另一种为负压吸砂式，它借助产外鼓风机形成管道负压，将落砂送回混砂罐内。

喷丸过程都是靠压缩空气将丸料送人喷咀喷出。

喷咀直径为φ8-φ12mm，压缩空气压力0．2MPa