浅谈特高压交流出线装置生产制造技术

浅谈特高压交流出线装置生产制造技术
摘要：特高压交流变压器所用绝缘材料是控制设备质量和工期的关键部件，特高压出线装置的研制极具挑战性，需要重点解决在装置结构复杂、尺寸紧凑、电压高且集中、运行条件苛刻条件下电、磁、热、力等多应力作用下长期安全可靠的设计难题。

本文就特高压交流出线装置对纸质绝缘材料的选用、模具结构设计和制造、湿法成型、加工组装工艺等关键技术问题进行探讨，同时结合自己利用国产化的优质、大尺寸绝缘板和成型件，试制交流1000kV变压器出线装置的工作实践提出了特高压交流出线装置的推进方案。

关键词：特高压交流出线装置国产化
1、引言
2010年初，为了打破国外公司对我国交直流超、特高压输变电设备绝缘成型件的垄断，在国家能源局和中国机械工业联合会的推动下，成立了应用国产绝缘板研制交流1000kV变压器、电抗器出线装置等成套绝缘成型件的联合攻关课题组，由国家电网公司立项，中国电力科学研究院牵头，保定天威保变电气股份有限公司、西安西电变压器有限责任公司、特变电工沈阳变压器股份有限公司和泰州新源电工器材有限公司联合设计，泰州新源电工器材有限公司以国产化的优质、大尺寸绝缘板和成型件试制国产交流1000kV变压器出线装置。

本文对研制完全国产化的特高压交流出线装置的关键技术、技术创新及应用成效进行了具体的分析和总结，旨在对实现特高压交流出线装置的产业化提供借鉴。

2、模具结构设计和制造
模具结构的合理性直接关系到特高压出线装置产品的质量。

为保证出线装置的优质质量，一方面要根据生产工艺、产品结构合理确定模具结构；另一方面要在进行模具结构设计时充分考虑到其滤水性、脱模性、产品变形和收缩性、模具耐用度等。

模具材料的选择。

铝材一般用于较高电压等级的成型件模具。

铝材模具具有重量轻，便于操作，塑性较好，便于制作形状复杂的模具等特点。

铝材抗大气腐蚀性能好，容易和氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,阻止其内部的铝继续被氧化，保证了铝制产品的寿命。

基于以上原因，特高压出线装置的模具选用铝合金材料。

模具结构的脱模性。

良好的脱模方式和脱模结构，可以提高生产效率，减轻变形，提高产品出模合格率。

为了便于脱模，对直径较小、长度较长的模具，采用了分瓣式模具结构，对压制产品采用上、下模的结构形式。

模具的抗压强度。

模具的抗压强度是模具耐用度的关键因素，在模具设计时应充分考虑。

首先需对制造产品所需的温度、压力、时间三维工艺参数进行设计和优化，然后建立模具受压的数学模型，根据模具材料的理化特性，通过计算机辅助分析，确定模具材料的选型和模具内部的结构，采取特别的措施，增强模具的抗压能力。

模具的制造质量，直接反映了制造者对模具设计思想的理解和实现程度。

为了有效地控制模具质量，还需制定完整的设计、制造、监制、验收、保管、使用程序和标准，确保了模具的设计和制造质量。

3、原材料及水的选择和生产
为保证特高压出线装置良好性能，必须制定用于特高压出线装置的高密度绝缘纸板的生产工艺和工作流程。

在湿纸坯制造过程中，采用特定的浆种配比、大回流串联磨浆工艺、多级浆料净化、工艺水自动反冲洗过滤和反渗透膜处理等措施，保证纸板湿纸坯和湿法成型原料的质量符合特高压出线装置制造的要求。

通过对各阶段温度、压力、时间三维热压工艺参数的设计和优化，利用X光全幅在线金属检测仪，生产符合研制特高压出线装置的电气和物理性能指标的特高压、大尺寸绝缘纸板，各项性能指标达到了国际同类产品先进水平，实现国产化并替代进口。

为实现特高压出线装置的产业化提供了原料保证。

洁净的工艺用水是提高异型件电气特性的重要因素。

4、湿法成型技术
在湿法成型生产过程中重点关注工作环境、模具清洁度、产品成型精度、产品紧度、脱水和烘干等。

工作环境。

必须新建湿法成型车间，拥有净化的工作环境和恒温控制系统、真空控制系统及净化水处理系统，为制造高等级出线装置打下了良好的基础。

模具的清洁工作。

首先用高压水将模具里外彻底喷洗，去除模具表面灰尘、异物，确保模具里外清洁。

模具在空气中自然晾干，然后用试验湿纸坯敷设在模具表面，放入烘箱烘干，脱卸后将试验纸坯废弃，再次用高压水将模具反复冲洗干净，用干燥压缩空气吹干，方能投入生产。

成型工艺。

成型包括选料、敷设、润湿、兑换等多道工序和复杂技术，由经验丰富的技术骨干按照工艺技术要求操作，由于绝缘层较厚，需经过多层多次精密成型，确保成型精度，避免产品产生分层、开裂和空隙，使产品尺寸精度明显提高。

脱水工艺。

制造特高压出线装置的原料不能采用化学方法或添加辅助原料来增强脱水性能，只能采用物理方式提高脱水效能。

同时根据研制的湿纸坯浆料配
比和湿纸坯成型工艺控制结果，对不同结构形式的产品研究不同的真空、时间和脱水速度控制曲线，并制定相应的工艺要求，严格工艺纪律，确保产品紧度要求。

烘干工艺。

根据初始产品实际含水量、表面积、净体积、加热介质的实际指标和模具的比热等参数，设计分时分段烘干工艺，将产品送入烘箱进行干燥，根据产品具体结构确定时效平衡工艺时间。

这种烘干工艺可以减少产品变形，提高产品的尺寸精度。

5、组装工艺技术
经脱水烘干的各个成型零件进入机床加工，经检验合格后转入组装。

组装工作是制造特高压出线装置的最后一道关键工作，其质量好坏直接反映了出线装置的综合性能。

泰州新源电工器材有限公司对工装器具、环境条件、行为规范、装配顺序、原辅材料、检验检测等分别制定了相应的工艺规范和作业指导书，使得组装工作程序化、制度化、规范化，符合产业化生产的要求，保证组装质量的可靠性和一致性。

6、结论
我国特高压交流出线装置生产制造研究取得了重大成果，模具材料、产品制造材料、辅助材料等所有工装器具、材料全部国产化，形成了拥有自主知识产权的特高压交流出线装置产业化技术和能力，实现了真正意义上的国产化，彻底打破了国外的垄断和技术封锁，对保障我国电力能源设施安全具有重大意义。

参考文献
[1]王建宁,宣白云.“变压器绝缘纸板及出线装置等成型绝缘件国产化现状及展望”.
[2]刘泽洪.“特高压变压器绝缘结构”.
[3]H·P·莫瑟，V·达欣登著，朱英浩赵育文译，“变压器绝缘纸板”.。