基本介紹
- 中文名：絕緣墊塊
- 外文名：cross-over block
- 危害：老化、堵塞
絕緣墊塊異常老化的原因分析,試驗分析,拆卸檢查,澆注繞組的氣道口分析,墊塊堵住氣道口對溫升的影響分析,氣道口溫升對橡膠墊的影響分析,橡膠墊老化對產品噪聲的影響分析,變壓器絕緣墊塊沖裁全自動沖床設計,沖床結構簡介,工作過程分析,
絕緣墊塊異常老化的原因分析
通過一起乾式鐵心串聯電抗器絕緣墊塊異常老化的分析，發現了絕緣墊塊堵塞繞組散熱氣道時受影響面積雖不大，但會引起繞組溫升偏高，造成絕緣墊塊異常老化。
試驗分析
電抗器故障後，提取了噪聲等實測數據，並進行了現場分析。 該型號產品為電網公司常用規格，經型式試驗噪聲合格，投運後曾測試一次噪聲，聲壓級57.8dB，比標準（55dB）高了2.8dB。 由於標準規定的電抗器噪聲為試驗室數據，在電流波形、環境干擾等方面實際工況和試驗室有較大差異，現場稍高噪聲也是認可的。 運行人員發現噪聲異常時，測得產品噪聲達到71.1dB，跟往常比已有3dB 左右升高，已嚴重超標。說明電抗器內部可能發生結構鬆動，並可能影響了絕緣結構參數的穩定。
對該電抗器進行絕緣試驗、繞組直流電阻測試和工頻耐壓等試驗。測試結果表明，鐵心對地絕緣良好，繞組直流電阻和出廠值對比仍在合格範圍內。工頻耐壓試驗結果顯示，施加28kV 電壓時，B、C相均有明顯電暈放電聲，A相則不明顯，說明B、C相繞組對鐵心絕緣已不完好，絕緣距離可能已發生改變。
為進一步查找產品結構鬆動情況，檢查繞組輻向定位，發現A、B、C三相繞組均發生位移，B、C相達到6mm，A相位移為3mm，結合工頻耐壓分析可以判斷B、C相繞組壓緊結構鬆動已較嚴重。
拆卸檢查
拆卸上下墊塊各一處，進行對比測試，測試結果表明，橡膠墊產生較大變形，上墊塊比下墊塊更加明顯。特別是上墊塊的橡膠墊端面極不規則，從留在端面的凹凸痕跡判斷，上墊塊的橡膠墊剛好堵住了一個氣道口。
澆注繞組的氣道口分析
澆注繞組氣道口主要受所使用模具的影響，調查發現該類型的乾式鐵心串聯電抗器，其繞組一般具有一個或以上氣道。 所使用的氣道模具是一種組合模具，即由厚度15mm、寬度40mm、長度1200mm 的若干POM氣道板組合而成。 為拔模方便，POM氣道板和玻璃布套搭配使用，造成相鄰氣道口之間有0.5mm~1mm間隔，氣道間隔的存在，將氣道細分成若干截面為15mm×40mm的小氣道，而端部絕緣墊塊截面為80mm×50mm，二者截面積之比為1：6.66，可見氣道口被絕緣墊塊堵住的風險是客觀存在的。
墊塊堵住氣道口對溫升的影響分析
溫度是絕緣材料老化的關鍵影響因素之一，絕緣材料的溫度和產品的溫升密切相關，在產品電阻損耗（I2R)不變的情況下，上墊塊堵住氣道口將惡化局部區域的散熱條件，從而對產品溫升造成不利影響。
（1）對散熱條件的影響。上墊塊堵住氣道口，使該細分氣道的空氣不參與對流，筆者把它稱作“蓄熱現象”。傳統溫升計算模型，都假設氣道內空氣對流帶走熱量，氣道的功能是有效的，沒有涉及“蓄熱現象”，與此相關的研究幾乎沒有公開報導。
（2）對繞組溫升的影響。對鐵心串聯電抗器CKSC-300/10-5，其繞組有個細分氣道情況下，繞組溫升達到 50.1K，而正常的A相平均溫升是47.9K，溫升差異達到2.2K，十分顯著。 絕緣墊塊堵塞繞組散熱氣道時受影響面積雖不大，但會引起繞組溫升偏高，這種影響不可忽視。
（3）對氣道口溫升的影響。氣道口溫升差異反映了局部區域的對流散熱效果差異。氣道口堵住和不堵兩種條件下，溫升穩定後氣道口處溫度相差9.2K。分析溫升試驗過程數據可以看出，二者差異上升較快，大約經過2h，已達到9.0K 以上，說明氣道的實際通風條件對氣道口溫升的影響十分顯著。
氣道口溫升對橡膠墊的影響分析
絕緣墊塊由樹脂墊塊和橡膠墊兩部分組成，緊貼氣道口的是絕緣墊塊的橡膠墊部分，經形貌檢查發現除外形發生較大的伸縮變化外，橡膠墊表面也十分粗糙，並有孔洞和裂紋生成，老化現象十分明顯。只選取橡膠墊進行重點分析。
（1）橡膠墊的熱老化。合成橡膠實際使用過程中受光、氧、熱和化學介質等外界因素的作用，將會發生一定程度的老化，使其性能劣化、製品使用壽命縮短。
（2）橡膠墊的選用。橡膠製品因老化而引起功能喪失的問題，常常與材料選擇不當有關。絕緣墊塊用橡膠墊的選用，要求材料必須具有耐熱老化性、優良的電絕緣性以及彈性。合成橡膠品種繁多，根據產品使用條件，橡膠墊宜選用經補強的乙丙橡膠(EPR)。乙丙橡膠是由乙烯和丙烯共聚而得的二元聚合物(EPM)或由乙烯、丙烯和非共軛二烯單體共聚而得三元共聚物(EPDM)的總稱，具有耐老化性、耐臭氧性、耐化學介質性、優良的電絕緣性以及彈性等，符合橡膠墊基本要求。
橡膠墊老化對產品噪聲的影響分析
橡膠墊老化時，先發生軟化，受此影響依靠墊塊來壓緊繞組的定位結構發生鬆動，通電繞組在電磁力作用下漸漸偏離了原來所處的中心對稱位置，壓緊結構對繞組振動的抑制能力降低；此外，在鐵心電磁振動和繞組振動共同作用下，鐵心柱在緊固方面的缺陷如澆注質量不高、接觸面粘接不牢等被放大，發生脫漆、接觸面裂開、甚至錯位，噪聲隨之增大。
變壓器絕緣墊塊沖裁全自動沖床設計
為滿足變壓器企業絕緣條料加工自動化的需要，將檢測感測技術、信息處理技術、自動控制技術、伺服傳動技術和精密機械技術融為一體，研製了一種專用於沖制柔性非金屬條形材料的自動沖床。在討論了摩擦力驅動模型的基礎上，採用模糊控制、PID 控制與神經網路結合的結構，用多節點的網路來實現模糊映射，構成了一種包含隱含層的3層模糊神經網路，用於交流伺服電機的控制，通過對電機單軸轉動速率進行摩擦力自適應補償，從而提高送料系統控制精度。通過試運行證明，該沖床運行穩定，操作精度良好。
沖床結構簡介
該沖床整機外形，由材料升降機構、送料機構、材料檢測裝置、自動沖頭及控制機構構成。
（1）控制機構。考慮到控制的穩定性及現場加工環境，設計由三菱FX2N-48MT-001型PLC、FX0N-3A模擬量模組以及台達DOP-B07S201觸控螢幕構成。
（2）材料升降機構。其作用為將待加工的條形材料向上抬起至送料位置，在材料送完後自動下降裝料，該機構採用螺桿升降，需手動調整以安裝不同尺寸的材料，採用步進電機驅動。
（3）送料機構。該機構為整個自動沖床最重要也是最核心的受控裝置，其性能決定了沖床整體的工作效率，其作用是自動適應條形材料的光滑程度從而改變搓輪的轉動速度及下壓力度，在一定的速度精度內將材料送至沖頭進行加工，為保證送料精度，該裝置採用伺服電機驅動，採用模糊神經PID算法進行控制。
（4）材料檢測裝置。採用行程開關、紅外線感測器、光柵、接近開關等多種檢測裝置精確檢測沖床的工作狀態並將信號送至PLC。
（5）自動沖頭。對材料進行衝壓加工。
工作過程分析
（1）開機初始化，若自檢正常，則檢查條料狀態。若條料到位，可選擇是否工作，若未檢測到條料，則提示裝填條料。首次工作只進行單次循環工作，完畢後可選擇是否重複循環工作，在工作的整個過程中，紅外線感測器都會檢測承料托板上是否有條料，如感測器檢測為0，材料升降機構自動下降至底部並提示裝填材料。
（2）當升降機上升至送料檢測感測器狀態置1時，搓料電機起動，要求送料狀態檢測紅外線感測器在2s內可以檢測到搓出的條料，如果檢測不到，說明材料未被搓出，升降機向上微調，搓料電機繼續工作，若重複3次後送料狀態檢測感測器狀態仍為0，則報警並提示檢查搓料出口擋板是否異常。
（3）當送料狀態檢測感測器狀態置1時，表示條料已搓出，送料伺服電機起動，設定了單層分揀滾輪對材料進行單層分揀（確保每次只搓出一根條料），將單層分揀感測器狀態0作為送料電機工作條件之一（在程式中用觸點的串聯形式表示），當材料前端到達料頭位置感測器位置使感測器置位後，搓料電機停止運行，升降機下降 3mm從而減小條料抽取阻力，從而達到節能的效果並防止下一條料被提前搓出。在此過程中用光柵全程檢測材料的輸送速度並換算為單位時間產量顯示輸出。
如果材料表面很光滑無法搓出，控制系統取消搓料，改用強力吸盤吸取材料送出，既可以保證送料速度又兼顧了節能。
（4）當料頭位置感測器狀態置1時，送料步進電機開始步進工作，條料到達沖頭下方指定位置觸發沖頭行程開關，沖頭向下沖制，根據工作模式（單步、單周、重複）決定送料步進電機是否繼續送料。在整個工作過程中，全程檢測是否有急停中斷、感測器置異常等信號。
（5）當料頭位置感測器狀態出現下降沿時，表示料尾到達，送料電機反向轉動若干步，將尾料抽出送至尾料收集器，然後進行下一循環。
