Tras leer esto, comprenderá a fondo el material y la construcción de la carcasa del transformador.

Los materiales principales del cuerpo del transformador incluyen materiales para circuitos magnéticos, materiales para circuitos, materiales aislantes, materiales estructurales, etc. Los usos y categorías específicos de los materiales son:

1. Lámina de acero al silicio

En el transformador, los requisitos para el rendimiento del acero al silicio son principalmente:

① Baja pérdida de hierro, que es el indicador más importante de la calidad de las láminas de acero al silicio. Todos los países clasifican los grados según el valor de la pérdida de hierro. Cuanto menor sea la pérdida de hierro, mayor será el grado.

②La intensidad de inducción magnética (inducción magnética) es alta bajo un campo magnético fuerte, lo que reduce el volumen y el peso del núcleo de hierro del motor y del transformador, y ahorra láminas de acero al silicio, cables de cobre y materiales aislantes.

③La superficie es lisa, plana y de espesor uniforme, lo que puede mejorar el factor de llenado del núcleo de hierro.

④Tiene buena capacidad de perforación y es fácil de procesar.

⑤La adherencia y la soldabilidad de la película aislante superficial son buenas, lo que puede prevenir la corrosión y mejorar la propiedad de perforación.

⑥ Prácticamente no hay envejecimiento magnético.

Clasificación y definición de grado de la chapa de acero al silicio

Los transformadores suelen utilizar láminas de acero al silicio de grano orientado laminadas en frío para garantizar sus niveles de eficiencia energética sin carga. La lámina de acero al silicio de grano orientado laminada en frío se puede dividir en lámina de acero al silicio de grano orientado laminada en frío ordinaria, lámina de acero al silicio de alta permeabilidad magnética (o lámina de acero al silicio de alta inducción magnética) y lámina de acero al silicio con ranurado láser según las propiedades y los métodos de procesamiento. Normalmente, bajo un campo magnético alterno (valor pico) de 50 Hz y 800 A, la lámina de acero al silicio con la polarización magnética mínima B800A=1,78T～1,85T alcanzada por el núcleo de hierro se llama lámina de acero al silicio ordinaria, denotada como "CGO", y B800A=1,85T o más La principal diferencia entre el acero Hi-B y el acero al silicio convencional es: el grado de textura de orientación gaussiana del acero Hi-B El grado de acero al silicio es muy alto, es decir, la alineación de los granos de acero al silicio en la dirección de fácil magnetización es muy alta. En la industria, el proceso de recristalización secundaria se utiliza para fabricar láminas de acero al silicio con un contenido de silicio del 3%. La orientación del grano del acero Hi-B es muy alta. La desviación promedio de la dirección de laminación es de 3°, mientras que la de la lámina de acero al silicio convencional es de 7°, por lo que el acero Hi-B tiene una mayor permeabilidad magnética, generalmente su B800A puede alcanzar más de 1,88 T, lo que mejora la textura de orientación gaussiana y la permeabilidad magnética reduce las pérdidas de hierro. Otra característica del acero Hi-B es que la tensión elástica de la película de vidrio y el recubrimiento aislante adheridos a la superficie de la lámina de acero es de 3 a 5 N/mm², lo que es mejor que los 1 a 2 N/mm² de la lámina de acero al silicio orientada convencional. La capa de alta tensión reduce el ancho del dominio magnético y reduce las pérdidas por corrientes parásitas anormales. Por lo tanto, el acero Hi-B tiene un valor de pérdidas de hierro menor que la lámina de acero al silicio de grano orientado convencional.

La lámina de acero al silicio marcada con láser se basa en el acero Hi-B. Mediante la tecnología de irradiación láser, la superficie se somete a una ligera tensión, el eje magnético se refina aún más y se logra una menor pérdida de hierro. Las láminas de acero al silicio marcadas con láser no se pueden recocer, ya que el efecto del tratamiento láser desaparece al aumentar la temperatura.

Suele rondar los 1,56 T, lo que supone una diferencia de aproximadamente el 20 % con respecto a la densidad de flujo de saturación de la lámina de acero al silicio convencional (1,9 T), por lo que la densidad de flujo de diseño del transformador también debe reducirse en un 20 %. La densidad de flujo de diseño de los transformadores de aceite de aleación amorfa suele ser inferior a 1,35 T. La densidad magnética de diseño de los transformadores de cambio seco de aleación cristalina suele ser inferior a 1,2 T.

2) Las tiras de núcleo de agregado amorfo son sensibles a la tensión. Tras someterlas a tensión, su rendimiento en vacío se deteriora fácilmente. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a la estructura. El núcleo debe estar suspendido del bastidor de soporte y de la bobina, soportando su propio peso. Asimismo, durante el proceso de ensamblaje, se debe tener especial cuidado: el núcleo de hierro no debe someterse a tensión y se deben minimizar los golpes y otros métodos de manipulación.

3) La magnetostricción es aproximadamente un 10 % mayor que la de las láminas de acero al silicio convencionales, por lo que su ruido es difícil de controlar, lo que constituye una de las principales razones que limitan la adopción generalizada de transformadores de aleación amorfa. El ruido del transformador exige mayores requisitos, que se dividen en zonas sensibles y zonas no sensibles, y los requisitos de nivel sonoro se establecen de forma específica, lo que requiere una mayor reducción de la densidad magnética del diseño del núcleo.

4) La tira de aleación amorfa es delgada, con un espesor de solo 0,03 mm, por lo que no se puede convertir en una lámina como una lámina de acero al silicio convencional, sino que solo se puede convertir en un núcleo de hierro enrollado. Por lo tanto, los fabricantes de transformadores convencionales no pueden procesar por sí mismos la estructura del núcleo de hierro. Al subcontratar, la bobina del transformador de aleación amorfa, que corresponde a la sección rectangular de la tira del núcleo de hierro enrollado, generalmente también se fabrica en una estructura rectangular;

5) El grado de localización es insuficiente. Actualmente, se importan principalmente tiras de aleación amorfa de Hitachi Metals, y la localización se está logrando gradualmente. En China, Antai Technology y Qingdao Yunlu ofrecen tiras de aleación amorfa de banda ancha (213 mm, 170 mm y 142 mm), pero aún existe una brecha considerable entre su rendimiento y la estabilidad de las tiras importadas.

6) La longitud máxima de la tira es limitada. La longitud máxima de la tira periférica exterior de la aleación amorfa en la etapa inicial también está muy limitada debido a la limitación del tamaño del horno de recocido. Sin embargo, este problema se ha resuelto prácticamente por completo y actualmente se pueden producir aleaciones amorfas con una longitud máxima de tira periférica de 10 m. El bastidor de núcleo de hierro se puede utilizar para fabricar baterías de aleación amorfa de 3150 kVA o menos con cambio en seco y baterías de aleación amorfa de 10000 kVA o menos con cambio en aceite.

Gracias al excelente efecto de ahorro energético de los transformadores de aleación amorfa, junto con la promoción de la conservación de energía y la reducción de emisiones a nivel nacional, y una serie de políticas, la cuota de mercado de estos transformadores está aumentando. Considerando que el precio de la tira de aleación amorfa (actualmente 26,5 yuanes/kg) es aproximadamente el doble que el de las láminas de acero al silicio convencionales (30Q120 o 30Q130), la diferencia con el cobre es relativamente pequeña. Teniendo en cuenta la calidad de los productos para la red eléctrica y los requisitos de licitación, los transformadores de aleación amorfa suelen utilizar conductores de cobre. En comparación con las láminas de acero al silicio convencionales, las principales diferencias de coste de los transformadores de aleación amorfa son las siguientes:

1) Debido a la estructura de núcleo bobinado, se debe adoptar la estructura trifásica de cinco columnas para el tipo de núcleo del transformador, lo que puede reducir el peso del núcleo de bastidor único y la dificultad de ensamblaje. La estructura trifásica de cinco columnas y la estructura trifásica de tres columnas tienen sus propias ventajas y desventajas en términos de costo. Actualmente, la mayoría de los fabricantes utilizan una estructura trifásica de cinco columnas. El núcleo de hierro de bastidor único adquirido y su ensamblaje se muestran en la Figura 2:

2) Dado que la sección transversal del vástago es rectangular, para mantener la distancia de aislamiento constante, las bobinas de alta y baja tensión también se fabrican con una estructura rectangular correspondiente.

1) Dado que la densidad magnética del diseño del núcleo es aproximadamente un 25% menor que la de los transformadores de láminas de acero al silicio convencionales, y el coeficiente de laminación de su núcleo es aproximadamente 0,87, que es mucho menor que el de los transformadores de láminas de acero al silicio convencionales de 0,97, su área de sección transversal de diseño debe ser mayor que la de los transformadores de láminas de acero al silicio convencionales. Si es mayor que el 25%, el perímetro correspondiente de las bobinas de alta y baja tensión también aumentará en consecuencia. Al mismo tiempo, también es necesario considerar el aumento en la longitud de las espiras de las bobinas de alta y baja tensión. Para asegurar que la pérdida de carga de la bobina no cambie, el área de sección transversal del cable debe ser En consecuencia, el contenido de cobre de los transformadores de aleación amorfa es aproximadamente un 20% mayor que el de los transformadores convencionales.

3. Materiales del circuito

Descripción general

El circuito interno del transformador se compone principalmente de bobinas (también conocidas como devanados). Está conectado directamente a la red eléctrica externa y es el componente principal del transformador. El circuito interno del transformador suele estar formado por bobinados de alambre. Los alambres de cobre y aluminio se dividen en alambres redondos, alambres planos (que a su vez pueden dividirse en alambres simples, combinados y transpuestos), conductores de lámina, etc., según la forma de la sección transversal de los alambres. Las capas de alambres se disponen y, finalmente, forman la bobina. Por lo tanto, los principales materiales conductores del circuito del transformador son el cobre y el aluminio.

3.1 Comparación de las características del cobre y el aluminio

Tanto el cobre como el aluminio son metales con buena conductividad eléctrica y se utilizan comúnmente como conductores para la fabricación de bobinas de transformadores. Las diferencias en sus propiedades físicas se muestran en la siguiente tabla:

3.2 Comparación del rendimiento de los cables de cobre-aluminio en los devanados de transformadores

La diferencia de los transformadores de cobre-aluminio también está determinada por la diferencia de materiales, que se manifiesta en los siguientes aspectos:

1) La resistividad de los conductores de cobre es solo alrededor del 60% de la de los conductores de aluminio. Para lograr los mismos requisitos de pérdida y aumento de temperatura, el área de sección transversal de los conductores de aluminio que se utilizan es más del 60% mayor que la de los conductores de cobre, por lo que se requiere la misma capacidad y los mismos parámetros. El volumen del transformador de conductor de aluminio suele ser mayor que el del transformador de conductor de cobre, pero el área de disipación de calor del transformador también aumenta en este caso, por lo que el aumento de temperatura del aceite es menor;

2) La densidad del aluminio es solo alrededor del 30% de la del cobre, por lo que los transformadores de distribución con conductores de aluminio son más ligeros que los transformadores de distribución con conductores de cobre;

3) El punto de fusión del conductor de aluminio es mucho menor que el del conductor de cobre, por lo que el límite de aumento de temperatura de la corriente de cortocircuito es de 250 ℃, que es menor que los 350 ℃ del conductor de cobre. Grande, por lo que el volumen también es mayor que el del transformador de conductor de cobre;

4) La dureza del conductor de aluminio es baja, por lo que la rebaba superficial es más fácil de eliminar, de modo que después de fabricar el transformador, se reduce la probabilidad de un cortocircuito entre espiras o entre capas causado por la rebaba;

5) Debido a la baja resistencia a la tracción y a la compresión de los conductores de aluminio y a su escasa resistencia mecánica, los transformadores con conductores de aluminio no son tan capaces de soportar cortocircuitos como los transformadores con conductores de cobre. El límite de tensión del conductor es de 1600 kg/cm2, y la capacidad de carga mejora considerablemente;

6) El proceso de soldadura entre el conductor de aluminio y el conductor de cobre es deficiente, y la calidad de la soldadura de la unión no es fácil de garantizar, lo que afecta en cierta medida la fiabilidad del conductor de aluminio.

7) El calor específico del conductor de aluminio es un 239 % mayor que el del conductor de cobre, pero considerando la diferencia de densidad y densidad eléctrica de diseño entre ambos, la diferencia real de la constante de tiempo térmica entre ellos no es tan grande como la diferencia de calor específico. La capacidad de sobrecarga a corto plazo de los transformadores de tipo seco tiene poco efecto.

4. Material aislante

Descripción general

La fiabilidad y la vida útil de un transformador dependen en gran medida del material aislante utilizado. Los materiales aislantes, también conocidos como dieléctricos, son sustancias con alta resistividad y baja conductividad. Se utilizan para aislar conductores cargados o con diferentes potenciales, permitiendo que la corriente fluya en una dirección determinada. En los transformadores, los materiales aislantes también cumplen funciones de disipación de calor, refrigeración, soporte, fijación, extinción de arco, mejora del gradiente de potencial, resistencia a la humedad y al moho, y protección del conductor. Bajo la acción de una tensión continua, solo fluye una corriente muy pequeña a través del material aislante. Su resistividad (en referencia a la resistividad volumétrica en el aire) es relativamente alta, generalmente entre 10⁸ y 10²⁰ Ω·cm (la resistividad del conductor es de 10⁻⁶ a 10⁻³ Ω·cm, y la del semiconductor es de 10⁻³ a 10⁸ Ω·cm).

El material aislante presenta una resistencia muy alta a la corriente continua (CC). Debido a su elevada resistividad, bajo la acción de la tensión continua, es prácticamente no conductor, salvo por una pequeña corriente de fuga superficial; mientras que presenta capacitancia a la corriente alterna (CA). La corriente eléctrica también se considera generalmente no conductora. Cuanto mayor sea la resistividad del material aislante, mejores serán sus propiedades aislantes.

Los materiales aislantes se utilizan en transformadores para aislar las partes conductoras entre sí y de la toma de tierra (potencial cero). Cuando se utilizan en diversos soportes, también deben poseer buenas propiedades mecánicas. Además, los materiales aislantes cumplen otras funciones, como refrigeración, fijación, almacenamiento de energía, extinción de arcos eléctricos, mejora del gradiente de potencial, protección contra la humedad y el moho, y protección de los conductores.

Por lo general, los materiales aislantes se dividen en tres categorías:

1) Materiales aislantes de gas: Bajo temperatura y presión normales, los gases secos comunes tienen buenas propiedades aislantes, como el aire, el nitrógeno, el hidrógeno, el dióxido de carbono, el hexafluoruro de azufre, etc. Entre ellos, el aire y el hexafluoruro de azufre se utilizan ampliamente en transformadores;

2) Material aislante líquido: El material aislante líquido suele presentarse en forma de aceite, también conocido como aceite aislante. Tales como aceites minerales, aceites vegetales, ésteres sintéticos, etc.;

3) Materiales aislantes sólidos: como pintura aislante, pegamento aislante, papel aislante, cartón aislante, cartón corrugado, plásticos y películas eléctricas, laminados eléctricos (varillas, tubos), resina epoxi moldeada en frío, porcelana eléctrica, caucho, productos de mica, etc.

4.1 Aceite aislante

El aceite aislante se caracteriza por su alta rigidez dieléctrica, alta resistencia a rayos, bajo punto de congelación, temperatura de funcionamiento bajo la acción del oxígeno, alta temperatura y campo eléctrico intenso, no toxicidad, no corrosión, baja viscosidad y buena fluidez, entre otras propiedades. Se utiliza ampliamente en productos eléctricos como transformadores, interruptores de aceite, condensadores y cables, donde cumple funciones de aislamiento, refrigeración, impregnación y relleno. Además, también actúa como extintor de arco en interruptores de aceite y como acumulador de energía en condensadores.

El aceite aislante cumple simultáneamente la doble función de aislamiento y refrigeración en el transformador;

Actualmente, los aceites aislantes se dividen generalmente en las siguientes categorías:

1) Aceite mineral: como aceite para transformadores, aceite para interruptores, aceite para condensadores, aceite para cables;

2) Aceite sintético: como el dodecilbenceno, el aceite de silicona, el éster sintético, etc.;

3) Aceite vegetal;

4.2 Resina epoxi

La resina epoxi es un compuesto polimérico. Se caracteriza por ser un material orgánico sólido, semisólido o cuasi-sólido con una masa molecular indeterminada (generalmente alta), tendencia a fluir al ser sometida a tensión, generalmente con un rango de reblandecimiento o fusión, y una sección transversal sólida que suele presentar una forma de concha. Posee las siguientes características básicas:

1) La cadena molecular es muy larga, cada cadena contiene cientos o incluso decenas de miles de átomos, que están unidos covalentemente entre sí;

2) La cadena molecular larga está compuesta por la unidad repetitiva más pequeña, es decir, el enlace de la cadena, y el número de enlaces de cadena en una molécula se llama grado de polimerización;

3) La fuerza intermolecular total de las macromoléculas suele superar la fuerza de los enlaces químicos entre los átomos de la molécula, por lo que los compuestos poliméricos presentan una serie de características: por ejemplo, no hay polímeros gaseosos, el proceso de disolución del polímero es muy lento, etc. Si existe entrecruzamiento entre las moléculas, esta característica es aún más distintiva.

La resina epoxi se refiere a oligómeros que contienen grupos funcionales epoxi. Las resinas epoxi comenzaron a aparecer en 1891. Después de 1947, muchas empresas en Estados Unidos y Suiza sintetizaron con éxito resinas epoxi de bisfenol A a escala industrial. Mi país inició la producción en 1956.

Las propiedades de aislamiento eléctrico de los materiales epoxi son particularmente sobresalientes. Cuando no se agrega relleno, el EB del producto curado es mayor a 16 MV/m, el pV es mayor a 1011 Ω·m, el εr es de 3 a 4, y el tanδ es aproximadamente 0,002 bajo la frecuencia de potencia. Por lo tanto, las resinas de oxígeno anular al 20% se utilizan para el aislamiento eléctrico y electrónico, como pintura de impregnación epoxi como pintura aislante de clase B, impregnando bobinados de estator de motores pequeños y medianos; pintura epoxi sin disolventes se utiliza para impregnación al vacío de bobinados de estator de motores grandes; laminados (placas, tubos, varillas) se utilizan como cuñas de ranura y espaciadores de motores, varillas de operación de interruptores de alta tensión; adhesivos se utilizan para la unión de bujes eléctricos de porcelana de alta tensión; moldeables se utilizan para el aislamiento de discos en aparatos eléctricos combinados (GIS) totalmente cerrados de hexafluoruro de azufre. Componentes como aisladores, transformadores y condensadores cerámicos de alta tensión. Actualmente, las marcas de resinas epoxi o resinas epoxi modificadas producidas en China aún no son uniformes. Los nombres de los distintos fabricantes de resinas epoxi en todo el mundo también varían y deben identificarse mediante marcas comerciales.

Las resinas epoxi son oligómeros y solo pueden utilizarse tras el curado. El agente de curado reacciona con la resina epoxi para reticular las moléculas de resina, transformándolas de una estructura lineal a una estructura compacta. Los promotores/catalizadores reducen la energía de activación de la reacción y favorecen/regulan el proceso de gelificación del molde. El agente de curado utiliza el hidrógeno activo que contiene para llevar a cabo una reacción de adición con apertura de anillo con el grupo epoxi activo de la resina, logrando así el curado. El hidrógeno activo puede ser -NH2, -NH-, -COOH, -OH o -SH. Los agentes de curado más comunes son las aminas y los anhídridos ácidos. Algunos agentes de curado requieren aceleradores/catalizadores, otros altas temperaturas y algunos reaccionan violentamente a bajas temperaturas. La elección de un agente de curado u otro puede generar grandes diferencias en las propiedades de los productos curados, lo que repercute significativamente en las propiedades finales del producto. Por lo tanto, es muy importante diseñar y seleccionar el agente de curado en el sistema de formulación de resina epoxi.

El aislamiento epoxi, utilizado en transformadores de tipo seco, representa un desarrollo reciente de los últimos 40 años. La vida útil de la bobina del transformador debe alcanzar los 30 años, y su resistencia al calor debe ser de grado F. Los materiales convencionales tienen dificultades para cumplir con estos requisitos.

Para ello, es necesario diseñar, optimizar, ensayar y verificar los materiales utilizados, así como sus sistemas y procesos de formulación, con el fin de obtener el efecto deseado. En el transformador seco con aislamiento de resina, el sistema de resina epoxi se forma mediante moldeo o inmersión, y posteriormente se cura térmicamente para formar el aislamiento de la bobina (es decir, el aislamiento longitudinal). Durante todo el funcionamiento del transformador seco, el aislamiento de resina epoxi debe garantizar el aislamiento eléctrico de la bobina y su resistencia mecánica, además de disipar el calor en su interior mediante conducción térmica.

Su principal debilidad radica en la irreversibilidad e irreparabilidad de los defectos y daños en el aislamiento de resina (generalmente defectos en el proceso de fabricación y daños durante el funcionamiento). Por lo tanto, evitar el agrietamiento del aislamiento sólido, los defectos de fundición y las descargas parciales son de vital importancia y constituyen la clave de la tecnología de fabricación de aislamiento sólido, además de ser el foco de la competencia entre los fabricantes.

Debido al elevado aumento de temperatura provocado por las pérdidas durante el funcionamiento del transformador, el aislamiento de resina trabaja a altas temperaturas durante un tiempo prolongado (por ejemplo, en los transformadores de clase F, la temperatura máxima de funcionamiento prevista suele rondar los 140 °C). Además, el transformador puede alcanzar temperaturas elevadas antes de la puesta en servicio y durante el mantenimiento, así como temperaturas bajas (como -30 °C). En estos casos, el transformador queda expuesto a fuertes descargas eléctricas de alta tensión o cortocircuitos en cualquier momento. Las bobinas con aislamiento de resina deben ser capaces de adaptarse a estos cambios y soportar descargas electrodinámicas por cortocircuito a temperaturas extremas. Por consiguiente, se imponen requisitos extremadamente estrictos a las propiedades térmicas, mecánicas y eléctricas de los sistemas de aislamiento epoxi.

Actualmente existen dos tipos de sistemas de materiales aislantes para transformadores de resina fundida: uno es "fundición de resina pura + refuerzo de fibra de vidrio de alta tasa de llenado" y el otro es "fundición de polvo de cuarzo con resina + refuerzo local de malla de vidrio preimpregnada".

El sistema de aislamiento (es decir, la estructura de aislamiento convencional) abarca un campo más amplio que el sistema de materiales aislantes. Se refiere al aislamiento de equipos eléctricos (o sus componentes independientes) en su conjunto, incluyendo no solo los materiales aislantes y sus combinaciones, sino también el aislamiento y los conductores. O la relación entre imanes, la relación con el campo eléctrico, la relación entre el aislamiento y el entorno circundante (gas o líquido y sus condiciones, contaminación superficial, condiciones de disipación de calor, fuerza mecánica o radiación, etc.), etc., y su adaptabilidad a los parámetros operativos del sistema de potencia. El flujo de aire y la disipación de calor en el transformador de tipo seco, la tensión del aislamiento, etc., están todos dentro del alcance del sistema de aislamiento que se debe considerar.

4.3 Papel aislante

El papel de fibra vegetal se divide en fibra de madera, fibra de algodón y fibra de cáñamo, siendo el más utilizado el papel de fibra de pulpa de madera de sulfato puro. El abeto, el pino coreano y otras maderas están compuestos principalmente de celulosa, un polímero natural. El método de fabricación del papel aislante emplea un método químico, como el método de sulfato. En este método, el componente principal del líquido de cocción es el sulfuro de sodio (Na₂S). El sulfuro de sodio se hidroliza para generar sulfuro de hidrógeno de sodio e hidróxido de sodio. La celulosa reacciona y se disuelve en la lejía. El líquido de cocción es relativamente suave, por lo que el peso molecular de la celulosa disminuye muy poco. Los papeles aislantes de celulosa vegetal más utilizados en transformadores son: papel para cables de potencia, papel para cables de alta tensión y papel aislante entre espiras de transformadores.

1) Papel para cables: El papel para cables está hecho de pulpa kraft, los grados son DL08, DL12, DL17, los espesores son 0,08 mm, 0,12 mm y 0,17 mm, respectivamente, y se suministra en rollos. Después de que el papel para cables se impregna con aceite para transformadores, su resistencia mecánica y la resistencia eléctrica mejorarán significativamente. Por ejemplo, la resistencia eléctrica del papel para cables de potencia en el aire es de 6~9×103kV/m, y después de secarlo e sumergirlo en aceite para transformadores, la resistencia eléctrica alcanza 70~90×103kV/m. Tiene suficiente estabilidad térmica y se usa generalmente como aislamiento de bobinado y aislamiento entre capas. El papel para cables también incluye papel para cables de alta tensión, papel para cables de baja tensión, papel para cables de alta densidad y papel crepé aislante. El papel para cables de alta tensión es adecuado para transformadores de 110-330kV y transformadores, con una tangente de pérdida dieléctrica baja; El papel para cables de baja tensión se utiliza para el aislamiento de cables de potencia y transformadores u otros productos eléctricos de 35 kV o menos; el papel crepé aislante está hecho de papel aislante eléctrico. Se fabrica mediante un proceso de arrugado, y hay arrugas a lo largo de su dirección transversal, que se separan al estirarse. Se usa a menudo para el aislamiento de envoltura de transformadores sumergidos en aceite, como el aislamiento de salidas de bobina, conductores y dispositivos de blindaje electrostático; el papel para cables de alta densidad también es un tipo de papel crepé aislante, la resistencia eléctrica es entre un 100 % y un 150 % mayor que el papel crepé común, la resistencia mecánica es un 50 % mayor, la resistencia eléctrica es alta, es buena resistencia al aceite, es buena elasticidad y es fácil de estirar. Puede usarse como conductor en lugar de cinta barnizada, y aislamiento de conexiones y curvas de cables.

2) Papel telefónico: El papel telefónico también está hecho de pulpa de sulfato, que se usa comúnmente en cables telefónicos. Tiene poca resistencia mecánica y generalmente se usa como aislamiento de espiras, aislamiento de capas o aislamiento de cubierta de conductores.

3) Papel para condensadores: El papel para condensadores se divide en Clase A y Clase B según sus requisitos de uso. El papel para condensadores de Clase A se utiliza en condensadores dieléctricos de papel metalizado en la industria electrónica. El papel de Clase B se utiliza principalmente como dieléctrico de interpolar para condensadores de potencia. El papel para condensadores se caracteriza por su alta estanqueidad y su escaso espesor. Generalmente, los transformadores de corriente suelen utilizar papel para condensadores, mientras que los transformadores de corriente rara vez lo utilizan.

4) Papel aislante enrollado: El papel aislante enrollado se utiliza como papel de soporte del papel de encolado, y el papel de encolado se utiliza para enrollar el cilindro aislante (tubo) y el manguito capacitivo, que se caracteriza porque la altura de absorción de agua es mayor que la del papel para cables y menor que la del papel impregnado. El papel encolado se divide en encolado de una o dos caras (resina fenólica o epoxi), que se cura a baja temperatura. Cuando el papel encolado se utiliza para hacer un tubo de papel o prensar un laminado, el adhesivo se cura finalmente al calentarse y prensarse. El rollo es generalmente cinta de una cara, y la cinta prensada es cinta de doble cara. Además, también existe papel encolado de diamante (papel encolado de malla), que se utiliza para el aislamiento entre capas de bobinas de bobinado de lámina sumergida en aceite. Después del curado, asegura la adhesión entre los aislamientos y entre el aislamiento y la lámina, mejorando la resistencia y una buena permeabilidad al aceite.

El papel aislante convencional para transformadores se utiliza principalmente para cables, papel crepé y papel dispensador romboidal, que se emplean en transformadores como aislamiento entre espiras, aislamiento entre capas, unión de conductores, etc. Por lo general, los precios de los distintos tipos de papel aislante son similares. Suele ser bastante grande, alrededor de 20 yuanes/kg.

4.4 Materiales compuestos eléctricos

Las películas delgadas eléctricas y los materiales compuestos eléctricos poseen excelentes propiedades dieléctricas y pertenecen a la categoría de materiales aislantes de lámina delgada. Las películas eléctricas incluyen películas de poliéster y poliimida, que también se pueden utilizar como aislamiento de cables y como aislamiento entre capas en transformadores. El material compuesto eléctrico es un producto compuesto formado por una o ambas caras de una película unida a un material de fibra, que se puede utilizar como aislamiento entre capas en transformadores, especialmente en bobinas de lámina de transformación en seco, y las bobinas de baja tensión suelen estar hechas de materiales compuestos. Tras la impregnación con resina, se utiliza como aislamiento entre capas. Los materiales compuestos más utilizados son DMD, GHG, entre otros.

El nombre completo de DMD es material compuesto blando no tejido de fibra de poliéster y película de poliéster, que se divide en DMD con resina preimpregnada y DMD sin preimpregnar. D) El compuesto blando de tres capas fabricado. El DMD tiene un excelente aislamiento eléctrico, resistencia al calor y resistencia mecánica, así como excelentes propiedades de impregnación. El DMD sin preimpregnar se puede utilizar como aislamiento entre capas para transformadores sumergidos en aceite, y el DMD con preimpregnar se puede utilizar como aislamiento entre capas para bobinas de baja tensión enrolladas con lámina en transformadores secos de clase F. Sus indicadores de rendimiento específicos se muestran en la siguiente tabla:

El nombre completo de GHG es material compuesto blando de fibra de vidrio con resina de grado H preimpregnada con película de poliimida. Se trata de un material compuesto blando de tres capas formado por una tela de fibra de vidrio (G) adherida a ambos lados de una película de poliimida (H). En comparación con DMD, presenta una mayor resistencia al calor y puede utilizarse como aislamiento entre capas en bobinas de baja tensión con bobinado de lámina en transformadores secos de aislamiento de clase H.

El nombre completo de NHN es material compuesto blando de película de poliimida, fibra de poliaramida y papel. Actualmente, NHN es el material aislante de capa delgada de más alta calidad, con excelente resistencia al calor, buenas propiedades dieléctricas, baja absorción de agua y excelente resistencia a la humedad. Pertenece a la clase H de materiales aislantes y puede utilizarse como aislamiento entre capas en transformadores secos de clase H. Sus parámetros de rendimiento específicos se muestran en la siguiente tabla:

4.5 Cartón aislante

El cartón aislante está hecho de pulpa de madera kraft pura y se puede utilizar para espaciadores de espacio de aceite, soportes de espacio de aceite, separadores, tubos de cartón, papel corrugado, aislamiento de yugo de hierro, aislamiento de clip y aislamiento de extremo, placas de presión de bobinado para bobinados de pastel, etc., su espesor común es 1,0 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm, el cartón aislante se divide en cartón de baja densidad, cartón de densidad media y cartón de alta densidad según la densidad, el papel de baja densidad generalmente se llama cartón blando T3, la densidad está entre 0,75 g/cm3 y 0,9 g/cm3, la resistencia es baja, y a menudo se utiliza para piezas dobladas o hacer piezas estiradas después de humedecer, como formar anillos angulares, piezas anulares y tubos de papel blando. El cartón de baja densidad tiene una alta tasa de absorción de aceite, buena conformabilidad, pero malas propiedades mecánicas; El cartón de densidad media se suele denominar cartón T1, con una densidad entre 0,95 g/cm³ y 1,15 g/cm³, y se utiliza como almohadilla de soporte, etc.; el cartón de alta densidad se suele denominar cartón T4, con una densidad de 1,15 g/cm³ a ​​1,3 g/cm³, y se utiliza como tubo de cartón aislante, placa de presión aislante y anillo de extremo. En la estructura espaciadora de cartón para aceite compuesta por tubos de papel multicapa de bobina de alta tensión, también se puede utilizar cartón corrugado en lugar de puntales de cartón para formar espacios de aceite, lo que permite ahorrar materiales sin comprometer el rendimiento del aislamiento.

4.6 Película de polipropileno

La película de polipropileno está hecha de resina de polipropileno (PP) extruida en una lámina gruesa y estirada en una dirección. 0,92 g/cm³. 2) Tiene buenas propiedades eléctricas y estabilidad química, el coeficiente dieléctrico relativo es de 2 a 2,2 y la presión de ruptura es mayor que 150 MV/m; 3) Tiene buenas propiedades mecánicas y su resistencia a la tracción es mayor que 100 MPa; 4) Puede utilizarse durante mucho tiempo a 125 ℃ y pertenece al aislamiento de clase E; 5) Tiene hidrofobicidad y una fuerte capacidad antiabsorción de agua, y puede utilizarse para el aislamiento de cables de transformadores sumergidos en aceite.

4.7 Other insulating materials

Transformer oil and insulating paper are the main insulating materials for oil-immersed transformer coils. Resin, insulating paper, and composite materials are the main insulating materials for dry-type transformer coils. In addition to these materials, the following insulating materials are also commonly used in transformers: (Laminated wood, laminate, insulating paint, insulating glue, cotton tape, compression tape, no weft tape, etc.

1) Laminate: Electrical laminate is a layered insulating material made of paper, cloth and wooden veneer as the substrate, dipped (or coated) with different adhesives, and hot pressed (or rolled). . According to the requirements of use, the laminated products can be made into products with excellent electrical and mechanical properties, heat resistance, oil resistance, mildew resistance, arc resistance and corona resistance. Laminate products mainly include laminates, laminated wood, laminated tubes, rods, capacitor sleeve cores and other special profiles. The properties of laminates depend on the nature of the substrate and adhesive and the process by which they are formed. According to different raw materials and adhesives, laminates are divided into insulating laminates (paperboard, used for oil change), phenolic laminated paperboard (commonly known as bakelite, paperboard impregnated with phenolic resin, used for oil change), phenolic laminated cloth board (cotton cloth impregnated with phenolic resin, commonly used for oil change), epoxy glass cloth board (glass fiber cloth with epoxy resin as adhesive, can be used for F grade dry change or oil change), modified diphenyl ether glass cloth board (Glass fiber cloth uses modified diphenyl ether resin as adhesive, which can be used for H-level dry change), bismaleimide glass cloth board (glass fiber cloth uses bismaleimide resin as adhesive, Can be used for H-level dry change). Laminates usually have good mechanical strength and insulation properties, and are often used as core clip insulation, external supports, etc. in transformers.

2) Insulation cylinder (tube): The insulation cylinder in the transformer is mainly used between the inner and outer coils, between the coil and the iron core, for the coil lining the skeleton, and the wire is directly wound on the insulation cylinder. At the same time, the insulation cylinder can also be used for the main Insulation, increase the number of oil gaps in the main insulation, and strengthen the insulation. According to the different materials, the insulating tube is generally divided into phenolic paper tube (commonly used for oil change), epoxy glass cloth tube (commonly used for oil change or F grade dry change), modified diphenyl ether glass cloth tube (commonly used for oil change) H-level dry change), glass fiber reinforced plastic cylinder (commonly used in H-level dry change), bismaleimide glass cloth cylinder (commonly used in H-level dry change), etc.

3) Laminated wood: The electrical laminated wood is made of high-quality hardwoods, such as birch, beech, etc. After being cooked twice at 70°C to 80°C, the lignin acid and grease of the wood itself are removed, and then cut into individual pieces of 1 to 3 mm. After drying, it is coated with resin adhesive. After pre-curing, it is repeatedly assembled and stacked. It has good insulating strength and mechanical strength. It can be used as spacer, angle ring, etc. in oil change. .

1) Binding tapes: Transformer binding tapes include cotton tapes, compression tapes, mesh semi-dry non-weft tapes, glass tapes, polyester tapes, etc., which are used for binding and tightening iron cores and coils.

5. Material structure and accessories

In the transformer, there are also structural materials and accessories. The structural materials mainly play the functions of transformer support, magnetic circuit, circuit reinforcement, transformer insulating liquid packaging, etc., including clips, oil tanks, radiators, oil conservators, etc. The main materials are For Q235 steel, non-magnetic steel is often used for the outlet bushing of the fuel tank cover to reduce eddy currents. In addition, non-magnetic steel or high-grade steel is sometimes used inside the transformer body.

Transformer accessories mainly have performance monitoring and protection functions. Dry transformers include thermostats, fans, transformers, etc., and oil transformers include gas relays, thermostats, pressure relief valves, tap switches, etc. Some accessories are required by customers. propose.

Source: Transformer Circle