无纸捆绑型缩醛漆包换位导线工艺与优化分析

毕任驰

（合肥铜冠电子铜箔有限公司，安徽 铜陵 230061）

0 引言

随着水力发电站、智慧电网等建设规模的扩大，当前市场对变压器的抗短路能力提出更高要求，推动自黏性换位导线产生的同时，也提出了低损耗、强性能要求。换位导线作为变压器生产领域重要的制造材料之一，主要是指以一定根数的漆包扁线组合成宽面相互接触的两列，以现有标准为基础在两列漆包扁线的上、下沿窄面作同一转向的换位，运用绝缘纸或带或绳作连续绕包的绕组线。在大中型变压器中，为减少损耗、提高功率，无纸捆绑型缩醛漆包换位导线凭借其相对简单的结构与低廉的成本，应用范围愈发广泛。但是，在其绕制使用过程中普遍存在三相电阻不平衡、导线扭曲变形等问题，极易在变压器的运行使用过程中埋下安全隐患。因此，以提高变压器使用寿命、节省材料成本等为主要研究目标，面向当前市场对变压器产能、电压等级等方面不断提高的要求，对现有换位导线工艺进行优化分析，具体根据上述问题提出相应的解决优化措施，以此提高变压器使用效率、效益。

1 变压器对换位导线的要求

对于变压器而言，换位导线工艺能够有效节约绕组空间利用率，减小整个设备的体积与成本。本研究的无纸捆绑型缩醛漆包换位导线主要应用于大型变电器，即高电压大容量变压器低压绕组，具有降低热阻与生产成本的效益，换位导线在产品中担负着重要角色，因而该产品对换位导线的要求较高。首先，显著降低变压器损耗，强化温度分布均匀性。其次，降低外包绝缘空间占有率，合理缩小产品体积。最后，铜材应为阴极电解铜且含铜量在99.95%以上；单线尺寸满足公差要求，导线尺寸适中；优选漆包绝缘材质，控制漆膜厚度；中间衬纸分隔两列单项束；高精度的换位导线外形尺寸控制[1]。

2 分析无纸捆绑型缩醛漆包换位导线工艺

多股小截面缩醛漆包编导体是无纸捆绑型缩醛漆包换位导线的主要材料，通过将导体分叠为两列，再采用合理换位加包网状绑扎带即可，“换位”工艺有连续循环、小间距的特点，借由这一工艺，能够有效降低变压器生产成本和整体体积，除此之外，能够有效控制降低漏磁场带来的涡流损耗与环流附加损耗，变压器绕组机械强度得到有效提高，即便出现短路问题，变压器也能够保证较高的机械稳定性；但是在其绕制过程中仍存在以下问题。

2.1 三相电阻不平衡

在变压器制造生产与使用期间，衡量其可靠性、安全性的重要指标之一是三相电阻不平衡率，一旦产生不平衡电流，将会导致环流的形成，而不平衡电流产生的主要原因就是绕制后的绕组三相电阻不平，在该情况下，变压器运行期间将出现较大的电阻损耗，若是未能及时解决问题，电阻损耗严重，将会导致引线温度过高，最终引发变压器出现运行跳闸等不良问题，不利于变压器的安全稳定运行，还会影响供电质量。

2.2 基于导线线芯间绝缘性的短路问题

在变压器产能、电压等级日益升高的背景下，无纸捆绑型缩醛漆包换位导线逐渐应用于大型变压器，导线线芯间绝缘性对变压器的运作状态至关重要。然而，由于无纸捆绑型缩醛漆包换位导线所选用和实施的工艺，会导致恒压干燥后的导线线芯间绝缘性不满足要求，容易发生短路点且不止一处，将会给大型变压器的正常运行造成影响，给电力企业带来经济损失[2]。

2.3 导线分叠、网状绑扎下的扭曲、破裂问题

无纸捆绑型缩醛漆包换位导线的工艺主要是分叠多股小截面缩醛漆包编导体，使其成为两列后采用网状绑扎带制造而成，从头至尾都是连续循环的小间距换位状态，虽然这一绕组方式在成本、损耗等方面具有先进意义，但也容易促使导线出现鼓包、扭曲变形、绝缘破裂等问题，给变压器带来质量损坏。

2.4 单根线芯“S”弯过大引发的相关问题

对于该换位导线工艺的应用，在其绕制过程中，有关“S”弯问题主要体现在以下两个方面：第一，单根线芯方面，在实施相关生产工艺时，未能妥善控制单根线芯的“S”弯换位节距，在其超出规范范畴后，导线线芯将出现换位错误问题，进而给完全换位造成困难，无法达成完全换位这一目标；第二，换位导线整体方面，落实此项生产工艺时，缺乏对换位导线“S”弯的控制，导致“S”弯过大，在该情况下，宽度挤压时导线“S”弯变形翘起，无纸捆绑型缩醛漆包换位导线中需要将导体分叠为两列，当2根线芯叠加至一列后，部分导线高度增加，最终作用于变压器线圈线饼，增加其幅向高度。

2.5 网状绑扎带绕包松散

在变压器绕制过程中，最后一步是网状绑扎带的加包，若是这一环节落实不规范、不严谨，导致网状绑扎带绕包较为松散，将会直接造成离缝现象，降低变压器生产效率的同时，也使该产品的生产加工成本出现不必要增长。

总而言之，上述问题是变压器绕制过程中，整套工艺在生产实际中会出现并普遍存在的问题，而这些问题均会导致绕制线圈出现松散、导线作废等情况，最终难以继续开展绕组绕制相关工作，而这仅是生产制造环节就发现上述问题的后果。若是未能及时发现上述问题，将带有缺陷的变压器投入使用，那么绝缘击穿、短路、配电设备损坏等问题的发生概率将大大提升，最终引发重大质量问题。

3 基于问题研究无纸捆绑型缩醛漆包换位导线工艺优化路径

近几年，市场对大型变压器的需求日益增加，对设备安全性也提出更高要求，为满足越来越高的工艺质量需求，深入研究该换位导线工艺优化路径是必要的。可以说，此类问题已经成为变压器生产制造领域亟须解决的发展问题。

3.1 三相电阻不平衡技术解决措施

针对三相电阻不平衡问题，在对加工工艺进行优化时，主要从材料、检测验证等方面出发，按照现有国标标准严格控制材料选用与技术实施，技术要点如下。

（1）材料控制。在JB/T6758.3—2007的换位导线章节第3部分中，明确规定了无纸捆绑型缩醛漆包换位导线的一般要求，具体包括线芯材料、网状绑扎带材料、绝缘纸带绕包材料、导体材料等。因此，在加工过程中，为有效解决三相电阻不平问题，应围绕同一台线圈严格控制原材料的统一性，若是材料控制难度大，可以通过选择同一厂家和同一批次的方式对导线制造原材料予以控制，以此保证三相电阻平衡率符合要求[3]。

（2）焊接及电阻率控制。在严格控制导线材料后，还应对导线加工过程和后续检测进行技术管控，其一是不在导线加工过程中开展焊接作业；其二是围绕电阻率落实规范的检测验证环节，确保其具有一致性。按照规定要求，应控制产品绕组直流电阻不平衡相，使其在2%以下，以此保证工艺加工质量。

3.2 漆包线质量控制技术

针对多处短路点的质量问题，主要处理手段是对漆包线质量加以控制，以此避免此类严重质量问题的产生。具体技术要点如下。

（1）以现有标准为基础控制偏差等参数。①对涂漆扁模R角半径相关进行控制，一方面，确保其半径对称，且对比分析裸导体成品扁模R角，使二者具有匹配性；②半径按标称负偏差10%；③工艺实施过程中，控制涂漆扁模模孔厚度参数，尤其是两边与中间，确保二者平整一致。

（2）以产品技术要求为前提开展漆包线涂漆工艺，做到均匀涂漆，保证其具有良好附着性。

3.3 导线变形、破裂技术优化

由于无纸捆绑型缩醛漆包换位导线加工工艺与流程，导致导线较为容易出现扭曲变形、绝缘破裂、鼓包等质量现象，这主要是因为在换位工序生产期间，没有严格控制换位编制紧度，绕制弯曲质量不佳，最终引发较多质量问题。为有效避免此类质量问题，在工艺实施阶段应注重以下几方面的优化落实。

（1）在换位编制过程中，应按照线规要求选择换挡指，并对两列漆包线排列间隔进行合理打制，确保其紧度适中，符合现有工艺要求。换挡指规范参数为：当档指号为1时，换位距离为15 mm，此时单根线宽度控制在5 mm以下；当档指号为2时，换位距离为20 mm，此时单根线宽度控制在5～7 mm范围内；当档指号为3时，换位距离为30 mm，此时单根线宽度控制在7～9 mm范围内；当档指号为4时，换位距离为35 mm，此时单根线宽度控制在9～10 mm范围内；当档指号为5时，换位距离为40 mm，此时单根线宽度控制在10～12 mm范围内；当档指号为6时，换位距离为45 mm，此时单根线宽度控制在12 mm以上。其中，档指编号1～6对应单根线宽度范围选用[4]。

（2）把控变压器涂覆油的均匀性，规范开展涂覆作业，其具有剂量应立足在漆包线间的攒动状态分析上，只要保证其攒动方便即可；控制网状绑扎带绕包强度，尽可能选用高强度材质，制造期间不可加工过紧。

（3）对换位导线细节进行控制，不应存在会对导线性能、外观造成影响的问题，比如漆膜应完好无损，不存在漆瘤等，若是发现此类缺陷问题，应及时开展相关处理作业。

（4）在加工工艺落实过程中，难以避免的需要用到导线换位扳手，但是在其使用过程中会对导线绝缘造成一定程度的损伤，影响变压器后续运作的稳定性与可靠性。因此，在对该加工环节进行优化时，可以提前对换位扳手加以打磨，并运用更为先进的弯线工具，在不损伤导线的前提下，也无需加设辅助设施，确保工具能够根据导线厚度的增加而自动调节，保证加工质量与效率。

3.4 “S”弯相关问题技术处理

针对上述研究的“S”弯相关问题，技术人员应根据问题具体呈现情况落实针对性的优化举措，具体如下：

（1）单根线芯“S”弯换位节距过大优化。在单根线芯出现“S”弯换位节距过大问题时，将会导致线芯无法在既定的路线上实现完全换位现象，进而出现换位错误等不良情况。为有效解决此类问题，加工期间技术人员应优化换位节距S的确定方式，比如综合考虑绕制线圈的直径数据。根据现有计算公式，换位节距S：

式中，线圈绕制最小直径用Dmin表示，单位为mm；漆包扁线导体宽边标称尺寸用b表示，单位为mm；漆包线根数用n表示。

通过将现有数据代入公式（1）与公式（2），能够更为科学地确定单根线芯“S”弯换位节距，避免节距过大现象的发生。

（2）换位导线整体“S”弯过大优化。根据“2.4”章节分析可知，当换位导线整体出现“S”弯过大现象时，宽度挤压环节开展后会增大导线的局部高度，最终给线圈线饼造成质量问题。针对这一现象，采取的工艺优化举措为对换位头进行调整，解决导线换位“S”弯过大凸起的现象，还原其平整性。

3.5 绑扎带绕包松散技术解决

网状绑扎带绕包作为这种加工工艺的重要环节，在对其常见的松散问题予以解决时，可从以下3个方面入手优化。

（1）于换位导线线芯表面重叠、绕包网格带端头，期间控制重叠宽度，确保其在30%以上，同时规范落实绕包操作，不得存在窜位、松散情况，做到紧实、均匀。

（2）围绕网带落实规范的性能检验工作，将其拉断力控制在80 N，确保其符合这一参数标准后方可开展相关工艺。

（3）针对网带盘相关加工，应确保在绕包仓绕包盘时平整、规范，确保张力适度，并在绕包完成后对加工状态进行检查，不存在松散、隆起等现象。

4 结语

由于目前变压器的生产加工要求提高，现有的换位导线工艺无法满足产品多样化、高速度发展需要，因而应对常用加工工艺进行优化，减少质量问题，保证产品生产质量与效率。通过上述分析，在对无纸捆绑型缩醛漆包换位导线工艺进行优化时，可从材料质量控制、性能参数调节等方面入手，并按照现行标准规范对各个加工工序进行控制，包括均匀涂覆变压器油、合理控制换位节距等，以此促使无纸捆绑型缩醛漆包换位导线工艺作用的充分发挥，降低生产成本，增强变压器产品运行的可靠性，满足市场对变压器的使用需求。

针对变压器换位导线工艺研究仍存在不足，一是缺乏变压器绕制实践，工艺问题多数来自现有研究成果与文献资料，整体实践性水平相对较低，虽然具有一定参考性，但是仍趋近于理论层面；二是变压器绕制问题不够全面，文中选取多为普遍发生的问题，比如换位导线变形、鼓包，或是导线线芯恒压干扰后的短路问题等。近几年，大型变压器的使用愈发广泛，社会对此类变压器的安全性提出更高要求，因此，在后续的研究工作中，将进一步围绕大中型变压器的绕制工艺进行分析，将研究重点落实在绕制方法优化、绝缘件制作等方面，从源头上杜绝相关质量问题的发生，以期推动无纸捆绑型缩醛漆包换位导线工艺水平和技术水平的同步提升。