[发明专利]变压器绝缘套及其制造方法

说明书

环形变压器的发展伴随着许多不同的困难和技术革新问题。作为环形变压器发展的例子，可以举出由费希尔等人于1987年1月15日提出的序列号为005，326的美国专利申请，以及授于梅斯曼等人的美国专利第4，665，952号。前者是1985年6月27日提出的序列号为750，045的专利申请的后继申请，而750，045号专利申请又是1982年1月6日序列号为337，356的专利申请的后继申请。这里一并列出以供参考。在环形变压器发展中产生的困难之一涉及合适的电气绝缘套的制造，这种绝缘套用于各种用途，包括用于包裹芯子和高、低压绕组间的绝缘等。

用于油浸式变压器的绝缘套必须具备多种特性，这些特性包括合格的油适应（兼容）性、介电性能、被油浸渍的能力和低的材料成本。一些塑料，尽管符合大多数要求，但不适合用作为处于强介电应力作用下的绝缘套。牛皮纸绝缘实际上普遍地用于油绝缘变压器工业，它是已知的具备在高压变压器环境中所要求的所有必要特性的可靠而又经济的产品。然而，将具有高介电特性的牛皮纸做成半环形绝缘套的形状是一个难题。

当前，用于与费希尔专利申请中所揭示的相类似的环形变压器的半环形绝缘套，是通过将混有水的树脂浸渍湿增强牛皮纸纤维层放在一个模型腔中，然后在用一个配套的外压模压实过程中烘干至所需形状而制成的。采用这种方法制成的绝缘套工作得很好。这种湿牛皮纸模制工艺的难点是，在模子中烘干需要大量的时间，而单靠提高烘干温度是不能减少所需时间的。如果烘干温度抬得太高，纸中的水分将形成水蒸气，进而由于绝缘套表面起泡和纸浆纤维的脱离而减弱绝缘套的介电击穿强度。长的烘干时间大大地增加了绝缘套的成本。

本发明的目的在于提供一种用于制造适合于环形变压器的绝缘套的工艺以及绝缘套本身的结构和构造。该工艺提供一种制造成本大大低于由树脂浸渍湿增强牛皮纸纤维制造出来的绝缘套的高质量绝缘套。

按照本发明，制造环形变压器电气绝缘套的工艺是，将窄的、恒定宽度的较薄的绝缘套材料带子，最好是一面带有摸上去是干的热敏、热固性粘结剂的牛皮纸，以螺旋方式绕在一个绝缘套模架（骨架）上，涂有粘结剂的表面向外。

该绝缘套模架是弧形的，最好呈现出至少是圆环一部分的形状（也即半环形），具有弧形内、外表面，以及连接内、外表面的端部表面。模架的尺寸根据绝缘套的特定用途而定，例如视用作芯子的绝缘套、低压绕组间的绝缘套、或低压绕组对高压绕组的绝缘套而定。

因为模架的弧形内边缘（周长）远短于其弧形外边缘（周长），与弧形外表面相比，绝缘套材料的窄带在弧形内表面的重叠要多得多。这使得在模架的弧形内表面叠成的绝缘窄带层比在弧形外表面上叠成的要厚得多。

这种厚度上的差别可以加以补偿，即把一段绝缘外包层材料，典型的是两面都涂有摸上去是干的热敏、热固性粘结剂的牛皮纸，贴在模架的弧形外表面上，覆盖在先前绕的恒定宽度绝缘材料窄带层的上面，并把绝缘外包层材料的侧边折向模架的端部表面。绝缘外包层材料的侧边最好开缝或者开出切口，以使得绝缘外包层材料弯折到模架的端部表面上时能够平整地贴在端部表面上。通过在绝缘外包层材料的侧边上开出切口，可以控制由切口形成的绝缘外包层材料指状部分的重叠或指状部分之间的间隔。选择绝缘套材料窄带及外包层材料的厚度，使得在内、外弧形表面及侧边上的叠层厚度接近相同。重复这种操作过程，将附加的绝缘外包层材料段与绝缘套材料窄带交替地贴在模架上，直到绝缘套达到所要求的厚度为止。

在加上一层层绝缘外包层材料段的时候，最好让开口的侧边沿的图形彼此相互偏离（错开），使在模架的弧形外表面上交替设置绝缘层时，开口的侧边上的指状部分和切口互相叠上而形成均匀的叠层，从侧边叠层的内表面到外表面形成一个分布的漏电通道（也就是说，没有因缝或切口相互对准而产生的直接开口）。

在绕恒宽绝缘材料窄带的最后一层时，要将窄带涂有粘结剂的一面朝里（对着绝缘套）绕到模架上，使绕好的绝缘套在烘烤过程中不会粘到热压机上。

在模架上形成所需要厚度的绝缘层后，可以例如通过加热和加压处理，将绝缘套固定成为刚性或半刚性状态。在绝缘套固定从而保持其形状之后，就从绝缘套中移去模架。

本发明的绝缘套特别有利之处在于，环形变压器中所需采用的复杂形状，不需要采用树脂浸渍湿增强牛皮纸即能做成。由于除去了用树脂浸渍湿增强牛皮纸纤维层时的那种长时间因而昂贵的烘干工艺，根据本发明制成的绝缘套能以很低的造价生产出来，但仍具有与树脂浸渍湿增强牛皮纸绝缘套相同或更好的介电性能。