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新型电抗器线圈绝缘结构及制造工艺研究

文档作者：王健文档来源：湘潭电机股份有限公司		点击数：	更新时间： 2024年07月26日
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电气牵引2014年第1期(总第127期)
新型电抗器线圈绝缘结构及制造工艺研究
王健
(湘潭电机股份有限公司技术中心411101)
摘要：对地铁滤波电抗器线圈的开发试制情况进行了介绍，重点描述了电抗器线圈的绝缘结构设计、关键制造
工艺和试验等过程中出现的问题，并就解决方法进行了分析和总结。
关键词：地铁；电抗器；线圈；绝缘
0 引言
随着我国城市化进程的加快，现有地面交通系
统难以满足人口膨胀的交通出行需求，为此越来越
多的城市选择开始修建地铁。地铁能够快捷、安全、
舒适地运送乘客，高效率，无污染，具有良好的社会
效益。近年来，公司所生产的地铁类产品一直处于
逐年递增的趋势，其中地铁滤波电抗器作为一种关
键的部件，其需求量越来越大，客户对其要求也是越
来越高。为了顺应市场变化和满足客户要求，公司
新开发一种新型地铁滤波电抗器。新型电抗器线圈
结构将与我公司以前生产的电抗器结构有着很大的
区别，其制造工艺也更为复杂。
公司以往生产的地铁滤波电抗器一般是采用日
本东洋的设计结构，线圈多是采用饼式结构。其制
造方法是，先绕制单饼线圈，然后再将多饼固定组
合，焊接引线形成整体浸漆。这种结构由于线圈包
扎面较宽，易导致整体浸漆固化后绝缘发空现象(尤
其是引线根部)，绝缘发空不但不利于电抗器的散热
还会加快绝缘老化。新型电抗器包扎截面小，并且
一次绕制成型中间没有焊接点，同时其轴向方向与
线圈冷却气道方向定为一致，有利于散热。产品通
常是悬挂式安装于车体下部，新型电抗器能够满足
对其体积、重量、结构稳定性、防水性、防潮性能的高
要求。以下便重点针对长沙轨道交通二号线电抗器
线圈的试制过程进行介绍。
1新型电抗器线圈结构设计及数据采集分析
新型电抗器线圈的模型见图1，线圈结构采
一48一
用：由7层、每层27匝(共189匝)，每匝由三根并迭
的5mmx12ram玻璃丝包聚酰亚胺铜烧结扁线SB．
MYFB一40／180(带绝缘层尺寸5．4mm~12．4mm)外表
面半迭包涤玻带后，绕制而成。整个线圈由三根平
均长236m的单线绕制。
新型电抗器线圈可以满足长沙市轨道交通二号
线项目用电抗器技术规格书提出的参数的要求。经
过分析、计算，主要技术参数如下：
额定电压：DC1500V；
电压范围：DC1000V～1800V；
额定电流：DC 450A；
最大电流：DC 1012A；
电感值：5．0 mH~10％；
工作制：连续；
绝缘等级：H级；
冷却方式：AN，走行风加强；
结构方式：空心式；
质量：<~650kg。
图1 新型电抗器线圈的模型
海上风力发电机表面涂装工艺的开发与应用
2 绝缘材料性能研究
2．1 电磁线
电抗器线圈导线采用5mmX12mm双玻璃丝包聚
酰亚胺薄膜烧结铜扁线SBMYFB一40／180(带绝缘层
尺寸5．4minX 12．4ram)，其基本性能检测结果见表l。
这种电磁线薄膜烧结铜导体上，附着性好，单根导线
能够承受工频耐压7kV以上。
表1 电磁线基本性能检测结果
试验项目 标准 试验结果 备注
外观 绕层均匀，色泽一致 合格
导体尺寸 5．00±0．05
mm) 5．oo 12．O
12．0~0．10
绝缘厚度(mm) 0．38—0．42 0．46
最大外观尺寸mm) 5．47*12．52 5．46*12-35
直流电阻( m) ．Ooo2987 0．Ooo2898
伸长率(％) ≥33 34
弯曲ram) 4a 4b 合格
附着性(％) 烧结薄膜拉伸10％后，失去附着性的长度≤1b 失去附着性5．0mm
击穿电压(v) | 8600(均值)
回弹角(o) | 4．1 4．0
从性能测试结果可知，该电磁线能够满足新型
电抗器技术要求。
2．2 绝缘件
滤波电抗器的支撑骨架结构采用绝缘板和绝缘
螺柱相配合。绝缘板包括绝缘压板、绝缘隔板和绝
缘垫板，其材质均为环氧玻璃布压板3250，其主要区
别为绝缘板的厚度(35mm／10mm／lmm)。绝缘螺柱
包括圆钢螺柱和外部绝缘两部分，外部绝缘以厚度
为0．1mm的无碱玻璃布EW100为基材，浸H级环氧
树脂作为粘合剂，经热卷压成型，其绝缘等级达到H
级。经试验，在圆钢螺柱与绝缘外表面施以
AC5750V电压lmin无击穿和闪络现象。
2．3 绝缘浸渍漆
滤波电抗器线圈采用真空压力浸漆工艺，所浸
渍的浸渍树脂为我公司应用工艺较为成熟，质量反
馈较为理想的1 168浸渍树脂，该浸渍树脂固化过程
中挥发少，固化后机械强度高，吸水率低、耐湿热、耐
盐雾、防霉抗潮、贮存稳定性好。其性能检验结果见
表3。
表3 1 168浸渍树脂性能检验结果
检验项目 单位 实测值 备注
粘度 S 1l1
凝胶时间 mln 7．2
固化挥发物 ％ 9-3
后层干燥性 | S1U1I2．1
介电强度 kV／mm 23．5
3 试制过程中遇到的问题及解决办法
新型电抗器线圈在绕制时，由于铜线线规大硬
度大，绕线模待完善，线圈无法顺利绕制。具体情况
为：
a1起始引线固定：原绕线模没设置引线固定及
绝缘隔板定位措施，导致第二层绕线无法进行。解
决办法：重新修改绕线模并增加隔板定位措施；
b)“s”弯绕制：原“s”弯绕制模尺寸较大，操作不
便。解决办法：重新设计修改了弯“s”模具，利用长
柄和扭杆配合，操作简易方便；
c)“s”弯绝缘处理：原“s”弯处绝缘易损坏。解
决办法：在“s”弯处加包聚酰亚胺复合薄膜；
d)铜线硬度大：铜线线规大硬度大且为3根并
绕，绕制过程中出现跨线困难并导致绕组才长度尺
寸超标，同时由于铜线太硬，导致操作者劳动强度很
大进而使得生产效率低。解决办法：更改电磁线的
线规，并将3根并绕更改为横向2排纵向3匝，共计6
根并绕结构见图2。
e)劳动强度高：由于新型电抗器线圈绕制在我
公司是首次研制，根据设计要求，7层线圈的每层要
升位“s”弯处理，每层27匝线圈的每匝要换位“s”弯
处理，整个电抗器线圈有196个“S”弯，操作者反映
绕制繁琐不便。解决办法：在后续批量生产中，还将
进一步完善设计和工艺措施(其中包括调整线规)，
改进工装夹具，减轻劳动强度，提高工作效率。
— — 49——
电气牵引2014年第1期(总第127期)
电工行业2014年上半年经济运行简况
中国电器工业协会
一
、总体情况
一是规模指标同比增长，生产经营基本稳定；二
是效益指标有所回落，降本增效压力加大，三是资金
占用仍处高位，四是固定资产投资增速放缓。
另外，从重点企业的排产情况来看，呈现出前低
后高的态势，一季度排产较少，不过二、三、四季度排
产较多。
1．主要产品产量增长情况
2014年1-5月份电工行业主要产品产量完成情况
名称 单位 完成情况 同比增幅(％)
本月 累计 本月 累计
发电机组 万千瓦 l319-31 5670．29 -7-36 13．74
其中：水轮发电机组 万千瓦 l00．O9 663．43 -14．10 —9．17
汽轮发电机 万千瓦 972．75 3793．67 -4．88 18．50
风力发电机组 万千瓦 166．63 688．31 —1．59 l5．62
工业锅炉 蒸吨 36296 173526 _4．97 一1．62
电站锅炉 蒸吨 30572 135855 —19．O8 —8．17
电站用汽轮机 万千瓦 783．86 2992．24 8-39 8．15
电站水轮机 万千瓦 44．49 318．08 14．78 12．86
燃气轮机 万千瓦 42．61 152．42 —30．38 —46．58
交流电动机 万千瓦 2514-32 11421．37 3．98 9-33
变压器 万千伏安 l51O9．85 64299．22 3．49 6．6o
电力电缆 万千米 436．81 1925．59 -3．23 1．5O
电焊机 万台 62．84 279．74 8．43 9-38
电动手提式工具 万台 2255．67 10659．48 3．54 8．7l
图2
更改后结构
4 环境试验【淋水试验)
地铁滤波电抗器通常悬挂式安装于车体下部，
在雨天或过积水区域时，电抗器线圈会发生被溅水
的状况，所以新型电抗器线圈对防水性和防潮性的
要求比较高。为检验新型电抗器线圈的防水防潮性
一50一
能，对其进行淋水试验。
电抗器线圈浸漆烘焙固化后，将水均匀地喷淋
到整线圈上(引线部分除外)，喷淋后其电阻值为
210M12，大于lOOMI2，淋水试验结果合格。
5 总结
新型地铁滤波电抗器线圈采用一次绕制成型，
真空压力浸漆工艺。整体提升了产品的抗恶劣环境
性能，提高产品的合格率。虽然在首次试制过程中
发现了一些问题，但经过仔细的研究分析提出解决
办法，最终完成新型电抗器线圈并通过试验检测，为
将来的批量生产提供技术保障。

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