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【摘 要】：本文主要研究环氧浇注式互感器APG制造工艺过程，对该工艺过程采用的原材料、模具、工艺流程及工艺参数等进行了系统的介绍。重点分析了工艺过程中影响互感器局部放电量试验的因素，主要从器身制作以及浇注成型两个工艺过程进行分析。
【关键词】：浇注式互感器 APG 制造工艺 局部放电
1 、前言
APG技术，即环氧树脂自动压力凝胶成型技术（The Automatic Pressure Gelation），是在环氧树脂真空浇注工艺的基础上发展起来的，是压力凝胶工艺的一种形式。与真空浇注工艺相比，其特点为：可将环氧绝缘制品的生产周期从传统真空浇注所需的十几小时缩短到十几分钟，并能较好地控制放热效应，有利于补偿固化反应引起的收缩，且具有极好的尺寸稳定性和很高的机械强度等突出优势，广泛应用于生产中低压环氧绝缘制品，特别是浇注式互感器。国际上采用APG技术制造浇注式互感器主要有ABB、Seimens等厂家，国内对APG制造互感器技术的研究较少，仅有少数像无锡中电等厂家采用APG浇注工艺生产浇注式互感器。
2、 APG用原材料及模具
2.1对原材料的要求
APG工艺对环氧树脂混合料提出了较真空浇注材料更高的技术要求，即室温下稳定，高温下高反应活性，能迅速凝胶化，短的固化周期，良好的抗开裂性能和温度冲击性能，对机械和电气应力具有很高的抵抗强度来满足产品的技术要求。互感器内部结构较为复杂，嵌件较大（器身），这就使得该产品对材料的抗开裂性能要求更高，且产品成型过程中会受到外界环境等不确定因素的影响，这就要求材料的工艺性能良好，具有较为宽泛的适用范围，以降低不确定因素的影响程度与范围。
适用于互感器APG浇注材料树脂体系的性能指标见表1。
表1 APG用树脂体系性能指标
序号
性能指标
范围
检验标准
1
拉伸强度，N/mm2
70～100
GB/T 2567-2008
2
弯曲强度，MPa
120～160
3
冲击强度，kJ/m2
10～30
4
玻璃化转变温度，℃
70～100
GB/T？11998-1989
5
吸水性，重量变化60min/100℃
0.05～0.25
GB/T 1034-2008
6
凝胶时间，min/130℃
10～30
GB/T
12007.7-1989
2.2对模具的要求
APG成型机常用的模具主要由两个半模和中间框组成，考虑到模具的通用性及经济性，我们设计了一种模具，其前后为两个光板，中间框由上下左右四个模板构成，如图1所示，其中二次线圈固定在底板定位孔处，一次端子固定在下模板定位孔处，二次端子固定在镶块上。模具对于采用APG工艺生产浇注式互感器的质量十分重要，其要求也相对较高。
模具的结构设计尤为重要，一是因为环氧树脂在成型过程中会产生气体，模具要设计合理的排气通道，避免在产品表面形成大量的气泡；二是该模具还涉及到内部线圈安装固定的中间框的设计，中间框需将一次端子、二次端子安装固定，且能提供一次与二次线圈之间的主绝缘距离，并通过中间框保证产品的外形及爬距。另外注料口也需要设计在中间框上，其注口的形状、大小及位置都会对注料过程产生较大的影响。
3 、APG浇注工艺
采用APG工艺生产浇注式互感器，主要包括四个过程：材料的预处理、前期混料、压力注射和成型后固化。APG制造工艺中需要确定合适的浇注工艺参数。合理的浇注工艺，将避免在互感器内部主绝缘位置上（一次与二次线圈之间）有缝隙、气泡等缺陷，保证局部放电量符合国家标准；适当的注料压力，能避免损坏铁芯，影响产品的误差实验。常见的APG浇注工艺流程见下图：
图1 APG浇注工艺流程
4、局部放电量实验影响因素分析
浇注式互感器最常出现局部放电量实验不合格的问题，其内部局部放电的存在，可能导致绝缘介质的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最终导致整个绝缘击穿。目前电力行业对高压输变电设备的局部放电指标要求越来越严格。
4.1、浇注互感器中产生局放的原理：
局放是指发生在电极之间但尚未贯穿电极的放电。而放电的原因是介质中的放电点的场强大于介质的耐电强度而引起的。正常情况下，产品的主绝缘的厚度是根据介质的耐电强度×裕度系数>场强的原则来设计的。如果产品中有气泡时，因树脂的相对介电常数为空气的3.8倍，那么相同形状的气泡和树脂的电容量比值为1：3.8，因串联电容所分得的电压和电容量成反比，这就导致气泡内的平均场强比树脂内的场强高很多。而空气的耐电强度为树脂的1/10。可见只要主绝缘内有气泡或裂痕存在，就可能产生放电。
浇注互感器中产生局放主要为：a、内部有气泡或裂痕；b、有悬浮金属颗粒；c、有尖角毛刺或导体曲率半径过小；d、设计裕度太小。
4.2、澆注互感器APG制造工艺中可能导致局部放电因素：
4.2.1器身的结构和制作过程的分析：
一次、二次线圈的缓冲层 缓冲层制作不好，会导致树脂和线圈相结合处树脂开裂。因为树脂的收缩率比金属的收缩率大很多，缓冲层太薄，则达不到缓冲效果。我们曾有一批4台互感器，有三台工频耐压击穿，解剖一台，发现一次线圈为很粗的铜杆，主绝缘裕度很大，但因未作缓冲而使一次铜杆处树脂有裂缝，导致一次对二次击穿。
4.2.2浇注成型过程
浇注过程对局放的影响非常大，根据实际检测发现，很大一部分产品都是因为主绝缘内有气泡而导致产品局部放电量超标。混料过程中真空度需达到工艺要求，树脂搅拌抽真空时会挥发出气体，从而存在于产品内部。APG浇注过程（即树脂充满模具型腔的过程）也会因发生化学反应产生气体。
浇注互感器的局放问题比较复杂，要靠做好每一个环节去保证，哪一个细节做不好都可能导致产品局放超标。
5、 结束语
采用APG技术制造互感器生产效率极高，已成为中压开关柜用浇注式互感器的发展方向之一。本文研究了浇注式互感器APG制造工艺中的原材料、模具，分析了APG用原材料、模具与真空浇注工艺的不同，并介绍了APG工艺流程及工艺参数，细致分析了互感器制造工艺中影响产品局部放电量的因素，对浇注式互感器APG制造有较高的指导作用。对该工艺的研究有助于推进该项新技术在我国的发展应用，将产生良好的经济效益。
参考文献
[1] 庞鸣崴.APG技术现状及工艺装备.全国环氧树脂浇注与APG工艺技术研讨会，2004.
[2]徐向前.环氧树脂压力注射成型工艺（APG）的推广应用[J].华通技术，1998，4.
[3]李志勇，胡培中，胡国能，等.35kV环氧浇注电压互感器局放的分析[J]. 变压器，2005，10.
[4]于佐良，费双玲.降低树脂浇注干式变压器局部放电的方法[J].变压器，2000，37（12）：30-33.
【关键词】：浇注式互感器 APG 制造工艺 局部放电
1 、前言
APG技术，即环氧树脂自动压力凝胶成型技术（The Automatic Pressure Gelation），是在环氧树脂真空浇注工艺的基础上发展起来的，是压力凝胶工艺的一种形式。与真空浇注工艺相比，其特点为：可将环氧绝缘制品的生产周期从传统真空浇注所需的十几小时缩短到十几分钟，并能较好地控制放热效应，有利于补偿固化反应引起的收缩，且具有极好的尺寸稳定性和很高的机械强度等突出优势，广泛应用于生产中低压环氧绝缘制品，特别是浇注式互感器。国际上采用APG技术制造浇注式互感器主要有ABB、Seimens等厂家，国内对APG制造互感器技术的研究较少，仅有少数像无锡中电等厂家采用APG浇注工艺生产浇注式互感器。
2、 APG用原材料及模具
2.1对原材料的要求
APG工艺对环氧树脂混合料提出了较真空浇注材料更高的技术要求，即室温下稳定，高温下高反应活性，能迅速凝胶化，短的固化周期，良好的抗开裂性能和温度冲击性能，对机械和电气应力具有很高的抵抗强度来满足产品的技术要求。互感器内部结构较为复杂，嵌件较大（器身），这就使得该产品对材料的抗开裂性能要求更高，且产品成型过程中会受到外界环境等不确定因素的影响，这就要求材料的工艺性能良好，具有较为宽泛的适用范围，以降低不确定因素的影响程度与范围。
适用于互感器APG浇注材料树脂体系的性能指标见表1。
表1 APG用树脂体系性能指标
序号
性能指标
范围
检验标准
1
拉伸强度，N/mm2
70～100
GB/T 2567-2008
2
弯曲强度，MPa
120～160
3
冲击强度，kJ/m2
10～30
4
玻璃化转变温度，℃
70～100
GB/T？11998-1989
5
吸水性，重量变化60min/100℃
0.05～0.25
GB/T 1034-2008
6
凝胶时间，min/130℃
10～30
GB/T
12007.7-1989
2.2对模具的要求
APG成型机常用的模具主要由两个半模和中间框组成，考虑到模具的通用性及经济性，我们设计了一种模具，其前后为两个光板，中间框由上下左右四个模板构成，如图1所示，其中二次线圈固定在底板定位孔处，一次端子固定在下模板定位孔处，二次端子固定在镶块上。模具对于采用APG工艺生产浇注式互感器的质量十分重要，其要求也相对较高。
模具的结构设计尤为重要，一是因为环氧树脂在成型过程中会产生气体，模具要设计合理的排气通道，避免在产品表面形成大量的气泡；二是该模具还涉及到内部线圈安装固定的中间框的设计，中间框需将一次端子、二次端子安装固定，且能提供一次与二次线圈之间的主绝缘距离，并通过中间框保证产品的外形及爬距。另外注料口也需要设计在中间框上，其注口的形状、大小及位置都会对注料过程产生较大的影响。
3 、APG浇注工艺
采用APG工艺生产浇注式互感器，主要包括四个过程：材料的预处理、前期混料、压力注射和成型后固化。APG制造工艺中需要确定合适的浇注工艺参数。合理的浇注工艺，将避免在互感器内部主绝缘位置上（一次与二次线圈之间）有缝隙、气泡等缺陷，保证局部放电量符合国家标准；适当的注料压力，能避免损坏铁芯，影响产品的误差实验。常见的APG浇注工艺流程见下图：
图1 APG浇注工艺流程
4、局部放电量实验影响因素分析
浇注式互感器最常出现局部放电量实验不合格的问题，其内部局部放电的存在，可能导致绝缘介质的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最终导致整个绝缘击穿。目前电力行业对高压输变电设备的局部放电指标要求越来越严格。
4.1、浇注互感器中产生局放的原理：
局放是指发生在电极之间但尚未贯穿电极的放电。而放电的原因是介质中的放电点的场强大于介质的耐电强度而引起的。正常情况下，产品的主绝缘的厚度是根据介质的耐电强度×裕度系数>场强的原则来设计的。如果产品中有气泡时，因树脂的相对介电常数为空气的3.8倍，那么相同形状的气泡和树脂的电容量比值为1：3.8，因串联电容所分得的电压和电容量成反比，这就导致气泡内的平均场强比树脂内的场强高很多。而空气的耐电强度为树脂的1/10。可见只要主绝缘内有气泡或裂痕存在，就可能产生放电。
浇注互感器中产生局放主要为：a、内部有气泡或裂痕；b、有悬浮金属颗粒；c、有尖角毛刺或导体曲率半径过小；d、设计裕度太小。
4.2、澆注互感器APG制造工艺中可能导致局部放电因素：
4.2.1器身的结构和制作过程的分析：
一次、二次线圈的缓冲层 缓冲层制作不好，会导致树脂和线圈相结合处树脂开裂。因为树脂的收缩率比金属的收缩率大很多，缓冲层太薄，则达不到缓冲效果。我们曾有一批4台互感器，有三台工频耐压击穿，解剖一台，发现一次线圈为很粗的铜杆，主绝缘裕度很大，但因未作缓冲而使一次铜杆处树脂有裂缝，导致一次对二次击穿。
4.2.2浇注成型过程
浇注过程对局放的影响非常大，根据实际检测发现，很大一部分产品都是因为主绝缘内有气泡而导致产品局部放电量超标。混料过程中真空度需达到工艺要求，树脂搅拌抽真空时会挥发出气体，从而存在于产品内部。APG浇注过程（即树脂充满模具型腔的过程）也会因发生化学反应产生气体。
浇注互感器的局放问题比较复杂，要靠做好每一个环节去保证，哪一个细节做不好都可能导致产品局放超标。
5、 结束语
采用APG技术制造互感器生产效率极高，已成为中压开关柜用浇注式互感器的发展方向之一。本文研究了浇注式互感器APG制造工艺中的原材料、模具，分析了APG用原材料、模具与真空浇注工艺的不同，并介绍了APG工艺流程及工艺参数，细致分析了互感器制造工艺中影响产品局部放电量的因素，对浇注式互感器APG制造有较高的指导作用。对该工艺的研究有助于推进该项新技术在我国的发展应用，将产生良好的经济效益。
参考文献
[1] 庞鸣崴.APG技术现状及工艺装备.全国环氧树脂浇注与APG工艺技术研讨会，2004.
[2]徐向前.环氧树脂压力注射成型工艺（APG）的推广应用[J].华通技术，1998，4.
[3]李志勇，胡培中，胡国能，等.35kV环氧浇注电压互感器局放的分析[J]. 变压器，2005，10.
[4]于佐良，费双玲.降低树脂浇注干式变压器局部放电的方法[J].变压器，2000，37（12）：30-33.