(长春龙源电力设备有限公司 吉林长春 130117)
摘要：主变压器本身的制造工艺比较复杂，因此要从每个工艺进行具体的分析，结合不同工序的内容和要求进行研究。要求相关的人员对其工艺有足够的了解，并且要在制造的环节中合理运用自己的知识储备和经验，对于制造过程以及试验中出现的问题，要及时找到原因并且进行调整，以便于后续制造过程的优化。文章分析了主变压器的工艺制造及其质量控制，为进一步提高主变压器的质量提供科学依据。
关键词：主变压器;工艺制造;质量控制
引言
随着我国工业化、城市化建设进程的逐步加快，工业生产用电及人们日常生活用电的需求正在不断增加，城市配电工程建设数量和规模日益扩大，变电器设备的质量安全问题受到了社会的广泛关注。结构设计是变压器设计过程中最为重要的一个环节，其设计成效将会对整个变压器性能产生巨大影响。如今，变压器无论是在设计上还是在制造工艺上，都已相对成熟，但仍有细微环节需要加以优化，全面提高变压器的整体工作性能。变压器铁心是变压器的心脏，它的制造质量将会对变压器的技术性能和经济指标产生直接影响，要想保证变压器的安全可靠运行，就要提高变压器的制造技术和控制质量。
1电力变压器的结构及其制造过程概述
电力变压器设备的科学设计是实现某一种形式下的交流电能转变成另一种不同形式交流电能的功能的电力设备，在电力系统的应用中实现了变压作用和稳定电压的作用，电力变压器设备的稳定正常运行对电力系统功能的正常进行有着重要作用和影响。电力变压器设备可根据结构形式分类为心式结构和壳式结构。心式结构铁芯的设计是垂直放置的，其铁芯柱结构的截面形状设计可近似为圆形，其高压绕组的设计和低压绕组的设计是按照同心排列的，圆筒形状的线圈绕组结构是套在铁芯结构上的;与心式结构的变压器有所不同的是，壳式结构形式的变压器设备的铁芯是设计为水平放置的，其铁芯柱结构的截面形状设计不是圆形的，有着矩形的形状设计特点，壳式变压器设备设计的铁芯片因此较为简单。除了有着上述的不同特点之外，壳式变压器设备的绕组形状是矩形设计的。
2变压器结构设计优点
近年来，变压器结构材料的价格始终居高不下，严重影响了变压器生产制造厂家的正常经营。在确保变压器质量、性能的前提下，合理降低变压器生产制造成本已成为所有变压器生产制造厂家重点关注的问题。而变压器结构设计的优点就在于能够降低材料成本。变压器铁心与绕组横截面通常都以圆形横截面形式存在。要想进一步降低这种形式下变压器硅钢片和电磁线的材料成本，需对两种材料的耗材比例实施优化，选择一个最为合理的铜铁消耗比例，但在实际应用中，这种方法存在较多弊端。用这种方法生产出的变压器，铁心级数和纵向剪切片的类型相对较多，而制造工艺水平有限，极易造成片形挤压问题。同时，这种生产方法还会大幅降低油箱内部的空间填充率，增加了变压器在绝缘油上的实际消耗。为有效解决这一问题，对结构设计进行调整，降低变压器在生产制造过程中的材料成本。目前，许多变压器结构设计人员利用多级外接圆形铁心代替带圆角的矩形铁心，并根据实际需求和材料市场的价格变动对截面和铜铁消耗比例进行相应调整，这种改进方法具有较高的灵活性。虽然这种方法能够降低材料成本，但调整后的结构形态仍要使用带圆角的矩形结构绕组，在后续的生产加工过程中存在一定难度。
3变压器生产质量监理发现的问题
3.1铁芯油道间发生短路，电阻为零
问题描述：某日，监造人员和装一车间班长一起在某变压器厂摇测铁芯对夹件、铁芯油道间绝缘电阻时，发现铁芯从低压侧往高压侧数第二个铁芯油道间电阻为零（共4个油道，其他3个铁芯油道间电阻均为不通路，即为200MΩ）。
原因分析：一是线圈绕制的时间与铁芯制作时间不匹配，线圈绕制、压装、干燥时间拖得太长；二是整体铁芯起吊前未用吸尘器或吹风机对整体铁芯底部进行清洁和吸尘。此类问题属于班组生产人员，未严格履行操作工艺，技术负责人未严格把控；属于质量管控问题。同时也提醒监造人员一是要把控厂家生产安排的协调性；二是要认真监督班组人员严格执行工艺操作流程。
处理情况：装二车间接到此信息后，某日，派相关人员到装一车间摇测和检查，未发现问题出现在何处。下午，监造人员和装二车间人员继续寻找问题所在，绝缘电阻仍然为零。通过分析：整体铁芯上部及外表面经过反复检查均无问题，那么短接油道之间的杂质应该在铁芯底部，于是，使用专用工具检查发现铁芯垫脚与铁轭有少许杂物，随即采用吹风机进行了吹风处理，接下来再使用2500V摇表测量其油道间绝缘电阻已达到200MΩ，符合要求。经驻厂监造工程师确认后，转入下道工序。
3.2铁芯柱绑扎存在尖角、毛刺
问题描述：某日，某变压器厂家对某省220kV主变压器和某省220kV1#主变铁芯叠片后绑扎（采用绿色聚酯带）起立，绑扎铁芯主柱、旁柱的绿色聚酯带压接处存在严重的尖角及毛刺，未做处理。
原因分析：该变压器厂家在工艺上对此问题未做规定，铁芯绑扎工人和专职检查员对此问题没有引起重视，导致变压器铁芯在绑扎时发生此类问题未做处理。此类问题属于制造工艺问题，变压器最忌讳存在尖角、毛刺、杂质、水分等问题。监造人员要提醒厂家工艺员在加强质量内控上不要走形式，要注意每个细节和过程。
处理情况：监造人员发现后，迅速向该厂合同履约处反映了情况，向厂家发出了工作联系单，合同履约处负责人也将此情况在该厂内部网上向相关部门进行了传递，要求迅速整改并拿出处理意见。公司已将此问题纳入工艺检查的范畴和考核的范围，并补充更改工艺文件内容。
3.3硅钢片在转运过程中损坏
问题描述：某变压器厂为某省飞机场生产220kV变压器，工号为151536-2#，某日，在叠片过程中，监造人员发现，有两堆待叠硅钢片在吊装过程中产生严重卷曲变形。破坏了硅钢片的晶粒取向，为不合格硅钢片。如不及时更换合格硅钢片，将直接影响铁芯叠装质量，造成铁芯叠装检验数据不合格。原因分析：在吊装转运过程中，因起绳索吊防范不够，造成绳索对硅钢片压迫，使部分硅钢片产生严重卷曲变形。此类问题的出现，说明操作人员十分粗心，硅钢片吊装转运过程中无人监护或监控不力所致，组织管理体系执行落实不严格。监造人员要提醒厂家加强起吊的监护，发现有疑点，要迅速停止操作，防止出意外。
处理情况：重新剪片，对不合格的硅钢片进行了更换。监造工作人员给生产企业下达了监造工作联系单，厂家予以了回复，并对操作人员在全厂进行了通报批评和经济处罚。
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4变压器铁心制造工艺改进措施
铁心是变压器最为重要的组成部分，铁心制造工艺会对变压器质量产生直接影响。如今，铁心制造工艺虽然能够满足变压器基本生产制造所需，但仍旧存在一些不足，应在细节上进行优化与改进。
4.1对铁心制造工艺流程进行改进
平面叠铁心制造工艺的主要流程为纵向剪切—横向剪切—退火—涂绝缘层—装配，在这个过程中，横向剪切能够对冷轧硅钢片的磁性进行有效优化，这对横向剪切工艺提出了更高的要求，必须要在进行退火工艺后开展横向剪切工艺。因此，可以将平面叠铁心制造工艺的主要流程改为纵向剪切—带卷退火—横向剪切—装配，其中，卷铁心的制造工艺流程中还应包括纵向剪切—卷制单件铁心—退火—装配。
4.2对铁心制造工艺进行优化
第一，使用强力磁盘技术对铁心制造工艺加以优化，进一步提高铁心在生产制造过程中的稳定性，降低因铁心不稳定给变压器工作性能造成的不利影响。第二，使用微机技术检测手段对铁心制造生产工作进行全方面检测，使铁心质量评定工作更加科学严谨，切实保证铁心质量。第三，改变传统的技术质量指标鉴定方法。应利用科学仪器对铁心的各项质量指标加以鉴定，显示定值，避免出现因检测方法不统一而产生相互推卸责任的问题。
5主变压器设备制造的质量管理与控制
5.1加强全过程质量管控
变压器制造企业应加强对变压器生产全过程的质量管控，深入了解变压器生产的全过程，并制定各生产环节的质量管控标准，按照质量管控标准对变压器生产工程进行质量管理，确保每一生产环节的质量，进而提高变压器产品的整体质量。另外，变压器制造企业应抓住变压器生产的重点环节和容易出现质量问题的关键点，严格控制重点环节和关键点的制造质量。
5.2设计工作流程的科学管理
在电力变压器设备的全部
生产环节中，有效确保产品设计工作的质量是非常重要的工作环节，要满足产品设计工作的质量要求，一是变压器设备制造环节的质量;另一是产品自身各方面的设计内容的质量。要切实依据用户规定的合同内容，分析产品设备的质量规定，因为部分合同款项规定里或许会有一些不明显的质量规定。其次，根据规范标准的规定科学设计产品设计流程，有效保证产品设备自身各方面的设计内容的质量。在变压器设备各方面的设计工作内容中，设计工作人员必须严格按照规定、依据相关技术手册的要求，以及用户规定的合同内容，进行科学、合理的设计，按照规范的设计流程和相关的审核工作，确保设计工作的有序、合理进行。
5.3提高现场监理的标准化
在传统的变压器制造质量管理过程中，变压器制造关键环节的质量管控主要通过技术协议的规定进行管理。然而，技术协议没有明确规定制造技术的可执行细则，缺乏制造过程表单化，很容易导致变压器制造监理人员根据自己的建立经验对变压器制造质量进行评价，严重影响变压器制造建立和评价的科学性。针对这种情况，变压器制造质量管控应不断提高现场建立的标准化，促进现场监理标准化作业的开展，准确掌握变压器制造过程的监理重点和监理难点，进而提高变压器制造建立工作效率，保证变压器制造过程中的质量控制。
5.4工艺技术应用过程的科学管理
设计计算工作环节的技术含量在很大程度上决定了变压器设备的生产制造质量，制造工艺的技术含量是变压器设备满足相关质量要求的重要保障。因此，变压器设备的生产制造工艺需要进行科学的管理和严格的控制。在变压器产品的全部生产工作流程设计中，工艺设计人员必须要根据现有工艺设备的技术状态，制定科学的生产工序和技术应用规划。工艺部门需要对变压器设备生产制造的完整过程进行严格的评定审核工作，产品制造之前的评定审核工作主要是规范分析图纸内容，对所有的生产制造车间规定相应的技术和工作安排，使所有工作人员对任务内容有更清晰的了解;产品制造生产中的评定审核工作能对制造过程中出现的问题进行适当的处理，产品生产全部流程完成之后进行的评定审查是生产制造经验的合理总结。
5.5试验过程的质量控制
在主变压器的总装配完成以后，要注意检验过程的科学性，这是确认主变电器质量的关键环节。在监造的同时，要注意各项出厂性能的试验，比如温升试验、雷电冲击截波试验等。在试验的过程中会发现一些问题，这些问题的发现和解决都有助于后续其他变压器的设计和制造的优化，也有利于主变压器使用过程中的安装和调试。主变压器的质量与绝缘强度有很大的关系，所以在进行试验的过程中，要注意考核其绝缘强度。如果在试验中没有考虑到试验装置的重要性，也会影响试验的进度。总之，试验本身是检验主变压器质量的环节，试验的结果是其改善的参考依据。
结语
要想做好变压器的结构设计工作，就必须保障变压器的整体质量。变压器生产制造商提出了在满足设计预期目标的基础上降低材料成本这一设想，旨在解决目前变压器结构成本材料价格始终居高不下和制造厂家经济效益低下的尴尬问题。变压器生产制造商要根据市场对变压器的需求不断对变压器结构设计与制造工艺细节进行优化，提高变压器的性能，满足人们对变压器的使用要求。
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论文作者:周永华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/18
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