一种大体积干式直流套管芯子固化控制方法与流程

本发明涉及一种干式直流套管制造技术，具体为一种大体积干式直流套管芯子固化控制方法。

背景技术：

干式直流(环氧树脂浸纸电容式)换流变压器阀侧套管是高端换流变压器的核心组部件，承担阀侧电压引出及载流，同时也作为导电部分的对地交直流绝缘及机械支撑，主要应用于高端直流输电工程。

我国是直流输电工程的建设大国，直流套管的研制技术代表着变压器套管领域的最尖端技术，国内极少数套管企业在直流套管研投入方面逐渐加大，但样机研制成功后市场化推广机会较少，还未形成批量的供应。目前还在摸索研发阶段。

高端干式直流(环氧树脂浸纸电容式)换流变压器阀侧套管的主绝缘电容芯子采用环氧树脂浸纸结构，电容芯子是由皱纹纸和铝箔电极卷制、使用环氧树脂浸渍固化而成，由于主绝缘电容芯子体积庞大，产品制造难度巨大，其主绝缘芯子的制造目前公认三大制造难点，浇注控制、固化控制、机加工控制。

目前，主绝缘芯子在制造过程中的固化控制采用一步升温到位的生产工艺，在峰值到最大时仍然继续加热，而使芯子内部温度过高，容易造成芯子老化以及芯子脆性加大而开裂，降低了成品率，增加了生产成本。

技术实现要素：

针对现有技术中主绝缘芯子在制造过程中的固化控制容易造成芯子老化以及芯子脆性加大而开裂等不足，本发明要解决的问题是提供一种通过监控反应放热峰值进行温度调节从而避免芯子老化以及芯子脆性加大的大体积干式直流套管芯子固化控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种大体积干式直流套管芯子固化控制方法，大体积干式直流套管芯子放置于真空干燥罐内，浇注结束后，开始对罐体进行加热，包括以下步骤：

以导热油作为加热介质，促进环氧树脂+固化剂反应；

在大体积干式直流套管芯子导管内部安装温度传感器进行环氧树脂反应放热峰的监控；

加热过程采用分段逐级加热，梯度升温过程，自下而上逐级降低；

根据大体积干式直流套管芯子加热时的放热峰温度曲线，当反应放热峰达到最高放热峰时停止罐体加热；

当放热峰温度线下降，并与罐体加热设定温度重合时，再次启动加热装置分段逐级加热，实施芯子的后固化过程；

芯子固化后的玻璃化转变温度值tg≥130℃，固化合格。

所述分区逐级加热为：

将大体积干式直流套管芯子自下而上每规定距离为一个加热区，各加热区温度数值逐级升高，温度升高梯度设定为5℃。

所述最高放热峰为：固化反应时，套管芯子放出大量热能使芯子内部温度高于罐温，当温度开始下降时，温度曲线拐点即为最高放热峰。

大体积干式直流套管芯子是指主绝缘由皱纹纸和铝箔电极卷制而成，直径≥600mm；长度≥10000mm。

真空干燥具备分段分区加热时每区温度独立控制。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明通过监控主绝缘芯子在固化过程中的反应放热峰值并进行温度调节，从而避免了芯子老化以及芯子脆性加大的问题，提高了成品率，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明大体积干式直流套管芯子结构及加热区示意图。

其中，1为大体积干燥芯子，2为温度传感器，3为第一加热区，4为第二加热区，5为第三加热区，6为第四加热区，7为第五加热区。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

大体积干式直流套管芯子固化过程是用于输变电领域的高端干式直流套管芯子的制造中过程中的不可逆的关键控制工序，就是干式芯子浇注后的固化控制工艺，具体说就是由皱纹绝缘纸质经充分干燥后在真空状态下，用液态的环氧树脂进行浇注，浇注结束后通过给液态树脂加温，促使树脂和固化剂反应形成固态生产控制工艺。

大体积干式直流套管电容芯子是由皱纹纸和铝箔电极卷制而成，然后放入金属模具，垂直置入立式真空干燥罐内，芯子经充分干燥后，对芯子进行浇注，在浇注结束后，对罐体进行加热升温，促使芯子内环氧树脂和固化剂充分反应，形成完全固态的环氧树脂干式芯子的过程，

本发明主要是指芯子浇注后通过对罐体的加热的控制，促进环氧树脂和固化剂的反应，控制反应放热，获得相对高的玻璃化转变温度值tg≥130℃的固化控制过程。

本发明一种大体积干式直流套管芯子固化控制方法，大体积干式直流套管芯子放置于真空干燥罐内，浇注结束后，开始对罐体进行加热，包括以下过程：

以导热油作为加热介质，促进环氧树脂+固化剂反应；

在大体积干式直流套管芯子导管内部安装温度传感器进行环氧树脂反应放热峰的监控；

加热过程采用分区逐级加热，梯度升温过程，自下而上逐级降低；

根据大体积干式直流套管芯子加热时的放热峰温度曲线，当反应放热峰达到最高放热峰时停止罐体加热；

当放热峰温度线下降，并与罐体加热设定温度重合时，再次启动加热装置进行分段逐级加热，自下而上仍保持有5℃温差，实施芯子的后固化过程；

芯子固化后的玻璃化转变温度值tg≥130℃，固化结束。

分区逐级加热为：

将大体积干式直流套管芯子自下而上每规定距离为一个加热区，各加热区温度数值逐级升高，温度升高梯度设定为5℃。

所述最高放热峰为：固化反应时，套管芯子放出大量热能使芯子内部温度高于罐温，当温度开始下降时，温度曲线拐点即为最高放热峰。

大体积干式直流套管芯子是指主绝缘由皱纹纸和铝箔电极卷制而成，直径≥600mm；长度≥10000mm。

真空干燥具备分段分区加热时每区温度独立控制。

本实施例中，玻璃化转变温度值tg是指树脂(液态)由高弹态转化为玻璃态(固态)的温度点。图1中，可见一个温度传感器(本实施例采用铂电阻pt100)，用于固化监控，其他温度传感器安装在罐体加热层中，与大体积干式直流套管芯子的各加热区一一对应，所有温度传感器的信号线与温度控制器相连。

如图1所示，本实施例以直径为600mm、长度为10000mm的大体积干式直流套管芯子为例，将其由下至上分为五个加热区，即第一～五加热区3～7。大体积干式直流套管芯子放置于真空干燥罐内，浇注(浇注量：环氧树脂+和固化剂≥4000kg)结束后，开始对罐体进行加热，加热介质为导热油，促进环氧树脂+固化剂反应，加热过程采用分段逐级加热，梯度升温过程，自下而上逐级降低，具体为加热1区＞加热2区＞加热3区加热4区＞加热5区，梯度设定为5℃

芯子导管内部设置pt100铂电阻，主要用于环氧树脂反应放热峰的监控，当反应放热峰达到最高点时停止罐体加热。随着时间的推移，放热峰温度线向下走，并和罐体加热设定重合时，再启动下一步加热，实施芯子的后固化过程。其他温度按照设定的后固化温度曲线同时启动加热，自下而上有5℃温差。

芯体充分反应固化后，在芯体上取样进行测试，当玻璃化转变温度tg≥130℃时，固化合格。

技术特征：

1.一种大体积干式直流套管芯子固化控制方法，大体积干式直流套管芯子放置于真空干燥罐内，浇注结束后，开始对罐体进行加热，其特征在于包括以下步骤：

以导热油作为加热介质，促进环氧树脂+固化剂反应；

在大体积干式直流套管芯子导管内部安装温度传感器进行环氧树脂反应放热峰的监控；

加热过程采用分段逐级加热，梯度升温过程，自下而上逐级降低；

根据大体积干式直流套管芯子加热时的放热峰温度曲线，当反应放热峰达到最高放热峰时停止罐体加热；

当放热峰温度线下降，并与罐体加热设定温度重合时，再次启动加热装置分段逐级加热，实施芯子的后固化过程；

芯子固化后的玻璃化转变温度值tg≥130℃，固化合格。

2.根据权利要求1所述的大体积干式直流套管芯子固化控制方法，其特征在于所述分区逐级加热为：

将大体积干式直流套管芯子自下而上每规定距离为一个加热区，各加热区温度数值逐级升高，温度升高梯度设定为5℃。

3.根据权利要求1所述的大体积干式直流套管芯子固化控制方法，其特征在于所述最高放热峰为：固化反应时，套管芯子放出大量热能使芯子内部温度高于罐温，当温度开始下降时，温度曲线拐点即为最高放热峰。

4.根据权利要求1所述的大体积干式直流套管芯子固化控制方法，其特征在于：大体积干式直流套管芯子是指主绝缘由皱纹纸和铝箔电极卷制而成，直径≥600mm；长度≥10000mm。

5.根据权利要求1所述的大体积干式直流套管芯子固化控制方法，其特征在于：真空干燥具备分段分区加热时每区温度独立控制。

技术总结
本发明公开一种大体积干式直流套管芯子固化控制方法，以导热油作为加热介质，促进环氧树脂+固化剂反应；在大体积干式直流套管芯子导管内部安装温度传感器进行环氧树脂反应放热峰的监控；加热过程采用分段逐级加热，梯度升温过程自下而上逐级降低；根据大体积干式直流套管芯子加热时的放热峰温度曲线，当反应放热峰达到最高放热峰时停止罐体加热；当放热峰温度线下降，并与罐体加热设定温度重合时，再次启动加热装置分段逐级加热，实施芯子的后固化过程；芯子固化后的玻璃化转变温度值Tg≥130℃固化合格。本发明监控主绝缘芯子在固化过程中的反应放热峰值并进行温度调节，避免了芯子老化以及芯子脆性加大的问题，提高成品率，降低生产成本。

技术研发人员：杨国辉;闻政;傅生鳞;房舒
受保护的技术使用者：沈阳和新套管有限公司
技术研发日：2019.09.12
技术公布日：2021.03.12