摘要：從橡膠密封制品的性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩方面探討了解決變壓器滲漏油的方法。
　　關(guān)鍵詞：變壓器；密封；滲漏油；研究
　　中圖分類號：TM4；TM215.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C文章編號：1001-8425(2000)03-0019-04
　　 1前言
　　 變壓器滲漏油問題一直是影響變壓器運(yùn)行質(zhì)量問題之一。變壓器滲漏油分內(nèi)漏和外漏兩種情況，其中外漏主要表現(xiàn)為密封面滲漏。因此，提高密封面的密封效果成為解決密封面滲漏問題的重要手段。我們在提高密封橡膠性能和處理密封結(jié)構(gòu)及金屬密封面橡膠技術(shù)上均做了大量試驗(yàn)研究，技術(shù)已經(jīng)成熟，經(jīng)實(shí)際使用驗(yàn)證，效果很理想。今對其加以總結(jié)，以期對變壓器廠及橡膠研制同行業(yè)提供參考。
　　 2橡膠密封制品性能優(yōu)化
　　 變壓器所用橡膠密封制品的使用環(huán)境相對比較惡劣，要想達(dá)到理想密封效果和長久密封性能，橡膠制品的性能必須具有以下特點(diǎn)：
　　(1)適當(dāng)?shù)挠捕群洼^小的壓縮永久變形性能，從而保證橡膠密封制品具有彈性和一定的座封力及長久密封效果。
　　(2)較高的扯斷強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和扯斷永久變形性能，從而使橡膠與變壓器金屬結(jié)構(gòu)很好配合。
　　(3)耐臭氧、耐天候老化性能好，特別應(yīng)具有較強(qiáng)的阻止裂紋擴(kuò)展能力，從而保證橡膠的使用壽命。
　　(4)很好的耐油性，能抵抗變壓器運(yùn)行時高溫油的浸泡，保證橡膠的體積、重量變化率校也就是橡膠的耐油密封效果要保持長久。
　　要想使橡膠具有以上性能，采用傳統(tǒng)的橡膠配合技術(shù)已滿足不了要求。我們在普遍采用的耐油橡膠配合技術(shù)基礎(chǔ)上，大膽引入了復(fù)合材料，并采用了多種原材料性能互補(bǔ)法來滿足變壓器各種特殊性能的要求。同時，參照國外橡膠配合特點(diǎn)及先進(jìn)工藝，選用了一些對橡膠某些特性有重大改善的材料，使橡膠密封制品的各項(xiàng)性能指標(biāo)均超過了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，部分產(chǎn)品已達(dá)到國際先進(jìn)水平。
　　 2.1主要原材料及配方
　　 主要原材料及配方見表1。
　　 表1原材料及配方　　 材料名稱 適宜用量/份 丁腈橡膠(中高丙烯腈含量) 85 丙烯酸酯橡膠 15 硬脂酸鉀 0.5 硬脂酸鈉 3 氧化鋅 5 氧化鎂 4 防老劑(RD＋4010NA) 3.5 促進(jìn)劑(PX＋DCP) 2.5 碳黑 50 專用經(jīng)表面處理C纖維 5 耐臭氧添加劑(SO-1207) 3
　　 2.2特殊配合膠料性能與國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對比
　　特殊配合膠料性能與國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對比見表2。
　　3性能改進(jìn)結(jié)果與討論
　　 橡膠材料的特性配合配方?jīng)Q定了橡膠密封制品各項(xiàng)優(yōu)良性能。與傳統(tǒng)丁腈橡膠配方技術(shù)相比，該項(xiàng)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　(1)先進(jìn)的復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)使橡膠基體的強(qiáng)度及其他物理性能有了顯著提高。
　　(2)丁腈橡膠和丙烯酸酯橡膠的并用提高了丁腈橡膠的耐溫性能及耐臭氧老化性能，同時也兼顧了并用膠的壓縮永久變形性能。
　　(3)橡膠的180°割口彎曲和回彈性可同德國產(chǎn)品相媲美。
　　(4)多種材料的優(yōu)勢互補(bǔ)起到了兼收并蓄、相得益彰的作用。
　　 表2膠料性能與國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對比　　 序號 項(xiàng)目 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 實(shí)測值 國際標(biāo)準(zhǔn) 1 硬度(邵爾A)/度 70±5 72 70±5 2 拉伸強(qiáng)度/MPa ≥12 19 13.7 3 撕裂強(qiáng)度/kN^．　　m^－1 ≥25 50 4 扯斷伸長率/% ≥120 280 300 5 脆性溫度/℃ －45 －45 －25 6 熱空氣壓縮永久變形(壓縮25%，
　　125℃×24h)/% ≤35 27 35(125℃×72h) 7 浸25號變壓器油壓縮永久變形
　　(壓縮25%，125℃×168h)/% ≤50 46 48 8 耐25號變壓器油(125℃×168h) 硬度變化值/度 0～7 2 0～8 體積變化/% 0～5 2.3 0～15 9 與變壓器油相容性(800mL,試樣
　　厚度6mm，表面積6cm²，變壓器油界面張力mN/m) 與空白油相比差值0～2 與空白油相比差值1 — 10 臭氧老化試驗(yàn)(伸長20%，50pphm,
　　40℃×16h) 無裂紋 無裂痕 12h無裂痕(5)配合技術(shù)的改變也相應(yīng)探索了許多新工藝。其技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比更先進(jìn)，操作要求更細(xì)化。
　　(6)耐臭氧添加劑的加入改善了丁腈橡膠的弱點(diǎn)，延長了橡膠使用壽命。
　　(7)并用橡膠的耐油性提高，體積變化率降低。
　　表3密封失效因素及采取的對策
　　 失效因素 密封件廠家 變壓器廠 先天因素 表面缺陷 加強(qiáng)出廠檢驗(yàn) ①選擇質(zhì)量可靠的密封件廠家
　　 ②選購結(jié)構(gòu)合理的密封件
　　 加強(qiáng)入廠檢驗(yàn) 內(nèi)部缺陷 改進(jìn)工藝 使用合理密封結(jié)構(gòu)，降低密封效果對內(nèi)部缺陷的敏感程度 后天因素 龜裂 使用抗龜裂材料 ①使用合理密封結(jié)構(gòu)，降低密封件表面應(yīng)力
　　②避免密封件接觸不良環(huán)境 破碎 ①提高材料強(qiáng)度
　　②提高材料抗老化性能及耐介質(zhì)性能 使用合理密封結(jié)構(gòu)，降低密封件應(yīng)力 剛體化 提高材料抗老化性能及耐介質(zhì)性能 使用不當(dāng)造成破損 避免密封件的人為損壞
　　 ②選購結(jié)構(gòu)合理的密封件
　　加強(qiáng)入廠檢驗(yàn)
　　內(nèi)部缺陷改進(jìn)工藝使用合理密封結(jié)構(gòu)，降低密封效果對內(nèi)部缺陷的敏感程度
　　后天因素龜裂使用抗龜裂材料①使用合理密封結(jié)構(gòu)，降低密封件表面應(yīng)力
　　②避免密封件接觸不良環(huán)境
　　破碎①提高材料強(qiáng)度
　　②提高材料抗老化性能及耐介質(zhì)性能使用合理密封結(jié)構(gòu)，降低密封件應(yīng)力
　　剛體化提高材料抗老化性能及耐介質(zhì)性能
　　使用不當(dāng)造成破損避免密封件的人為損壞
　　4結(jié)構(gòu)優(yōu)化
　　變壓器密封面滲漏油情況主要原因是由于先天、后天因素造成的密封材料失效。先天因素主要包括表面缺陷和內(nèi)部缺陷等，后天因素主要包括龜裂、破碎、剛體化等。先天因素可以通過密封件生產(chǎn)廠家改進(jìn)工藝、嚴(yán)格檢驗(yàn)以及變壓器廠家嚴(yán)格入廠檢驗(yàn)的辦法得到部分解決。后天因素的產(chǎn)生一部分是由于密封件內(nèi)在質(zhì)量不過關(guān)，但是密封件的使用是否合理也很重要。通過下表所列的密封失效因素及采取的對策(見表3)可看出，使用合理的密封結(jié)構(gòu)對于降低密封失效率十分重要。
　　4.1密封件結(jié)構(gòu)改進(jìn)
　　根據(jù)多年試驗(yàn)、使用驗(yàn)證及理論分析，我們對變壓器常用的一些密封件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一些改進(jìn)，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。　　
　　圖1密封件結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后簡圖
　　(a)矩形圈改進(jìn)前結(jié)構(gòu)(b)矩形圈改進(jìn)后結(jié)構(gòu)
　　(c)膠珠改進(jìn)前結(jié)構(gòu)(d)膠珠改進(jìn)后結(jié)構(gòu)
　　(e)膠排改進(jìn)前結(jié)構(gòu)(f)膠排改進(jìn)后結(jié)構(gòu)
　　 對于矩形圈，其密封面比較大，因而對內(nèi)部的缺陷以及外部裂紋的敏感程度較小，不易出現(xiàn)密封失效現(xiàn)象，而且其在壓縮后，密封件表面應(yīng)力不太大，所以也不容易出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。但是由于其單位面積的座封力不大，一旦密封材料的應(yīng)力松馳比較嚴(yán)重時，便會使單位面積的座封力過小，導(dǎo)致密封失效，產(chǎn)生滲漏。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)引入了部分O形圈的因素，其密封面應(yīng)力分布既保留了矩形圈密封面大的優(yōu)點(diǎn)，又部分提高了單位面積的座封力，提高了密封的可靠性。
　　膠珠的失效主要是龜裂問題，通過分析我們發(fā)現(xiàn)，膠珠原來的結(jié)構(gòu)(有的廠家稱算盤珠或圓形膠珠)在壓縮率達(dá)到30%時，其中線部分應(yīng)力非常大，而且膠珠模具的分型面也在這個位置。由于種種原因，此處的缺陷較多。另外，在大應(yīng)力條件下，缺陷處容易形成應(yīng)力集中，因此特別容易出現(xiàn)龜裂。經(jīng)過改進(jìn)后(見圖1結(jié)構(gòu)d①，有的廠家叫方膠珠或菱形膠珠)的分型面遠(yuǎn)離幾何中線，避開了大應(yīng)力區(qū)，而且該結(jié)構(gòu)的表面應(yīng)力比原有結(jié)構(gòu)小得多，因而產(chǎn)生龜裂的可能性大為減校我們曾經(jīng)做過試驗(yàn)，將一組圓形膠珠和一組使用同種膠料的菱形膠珠同時以同樣的壓縮率壓縮后置于自然環(huán)境下，兩年后，70%的圓形膠珠出現(xiàn)了龜裂現(xiàn)象，其中10%龜裂現(xiàn)象嚴(yán)重。而菱形膠珠只有5%出現(xiàn)了不太嚴(yán)重的龜裂現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)d②是以犧牲部分座封力為代價降低了膠珠中線部分的表面應(yīng)力，而且其內(nèi)部應(yīng)力也有所下降，不容易被壓裂。但是采用該結(jié)構(gòu)會加大模具加工和產(chǎn)品脫模的困難，工藝性不好。
　　膠排原有的形狀與矩形圈斷面相似，所以有著與矩形圈相似的優(yōu)缺點(diǎn)，其改進(jìn)方法也同矩形圈類似。改進(jìn)后的膠排揚(yáng)長避短，可以得到良好的密封效果。
　　4.2變壓器密封結(jié)構(gòu)
　　變壓器密封結(jié)構(gòu)的合理與否對密封的可靠性影響比較大。使用同樣性能的密封件，不同的密封結(jié)構(gòu)會有著不同的密封效果，因此應(yīng)當(dāng)引起變壓器設(shè)計人員的足夠重視。
　　4.3變壓器密封面的有效處理
　　變壓器加工過程中，其大小法蘭密封面或密封槽會出現(xiàn)銹跡和焊柱凸起現(xiàn)象。當(dāng)這些缺陷部位和橡膠制品接觸并承壓時，凸起容易導(dǎo)致橡膠破壞而出現(xiàn)漏油。為此，我們專門研制了一種橡膠涂覆劑，以補(bǔ)平密封面砂坑及其它缺陷。同時，該涂覆劑兼有灌封作用，保護(hù)橡膠密封制品，增加丁腈橡膠的耐老化性。
　　 5結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果與討論
　　 (1)密封制品結(jié)構(gòu)改進(jìn)使其密封效果進(jìn)一步提高。
　　(2)密封制品結(jié)構(gòu)變化不影響變壓器及其它配件結(jié)構(gòu)及性能。
　　(3)變壓器密封面處理技術(shù)屬新技術(shù)，值得各變壓器廠借鑒。
　　 6小結(jié)
　　 變壓器滲漏油問題的解決需要各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)化配合。四凱橡塑公司利用軍品研制技術(shù)及試驗(yàn)手段，在橡膠內(nèi)在性能研究和結(jié)構(gòu)改進(jìn)及使用配合部位處理上均做了較全面、細(xì)致的研究，取得了一定成果。但因滲漏油影響因素的復(fù)雜性，許多問題還需具體問題具體分析。我們相信，經(jīng)過變壓器廠家和橡膠制品廠家的共同努力，最終可使我國變壓器密封技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
　　
　　作者簡介：王彩鳳(1964-)，女，河北唐山人，航天四十一所橡塑公司總工程師，從事橡膠工藝研究。
　　姜義(1970-)，男，陜西漢中人，航天四十一所橡塑公司總經(jīng)理，從事全面管理工作。
　　郭建(1973-)，男，陜西寶雞人，航天四十一所橡塑公司助理工程師，從事模具設(shè)計。
　　王彩鳳(航天四十一所四凱橡塑公司，陜西西安710025)
　　姜義(航天四十一所四凱橡塑公司，陜西西安710025)
　　郭建(航天四十一所四凱橡塑公司，陜西西安710025)