이 글을 읽고 나면 변압기 본체의 재질과 구조에 대해 완벽하게 이해하게 될 것입니다.

변압기 본체의 주요 재료에는 자기 회로 재료, 회로 재료, 절연 재료, 구조 재료 등이 포함됩니다. 구체적인 재료 사용 및 분류는 다음과 같습니다.

1. 실리콘 강판

변압기에서 규강의 성능에 대한 주요 요구 사항은 다음과 같습니다.

①철손실률은 규소강판 품질의 가장 중요한 지표입니다. 모든 국가에서 철손실률에 따라 등급을 나누며, 철손실률이 낮을수록 등급이 높습니다.

②강한 자기장 하에서 자기 유도 강도(자기 유도)가 높아져 모터와 변압기의 철심의 부피와 무게를 줄이고, 실리콘 강판, 구리선 및 절연 재료를 절약할 수 있습니다.

③표면이 매끄럽고 평평하며 두께가 균일하여 철심의 충진율을 향상시킬 수 있습니다.

④ 펀칭성이 좋고 가공이 용이합니다.

⑤표면 절연막의 접착력과 용접성이 우수하여 부식을 방지하고 천공성을 향상시킬 수 있습니다.

⑥ 자기 노화 현상이 거의 발생하지 않습니다.

실리콘 강판의 분류 및 등급 정의

변압기는 일반적으로 무부하 에너지 효율을 확보하기 위해 냉간 압연된 배향성 규소강판을 사용합니다. 냉간 압연 배향성 규소강판은 특성과 가공 방법에 따라 일반 냉간 압연 배향성 규소강판, 고투과성 규소강판(또는 고자유도 규소강판), 레이저 스코어링 규소강판으로 구분됩니다. 일반적으로 50Hz, 800A의 교류 자기장(최대값) 조건에서 철심에 의해 최소 자기 분극 B800A=1.78T~1.85T를 달성하는 규소강판을 일반 규소강판(CGO)이라고 하며, B800A=1.85T 이상인 고투과성 규소강판과 일반 규소강판의 주요 차이점은 고투과성 규소강판의 가우스 배향 조직이 매우 높다는 점입니다. 즉, 규소강판의 결정립이 자화 용이 방향으로 매우 잘 정렬되어 있습니다. 산업계에서는 2차 재결정 공정을 통해 실리콘 함량이 3%인 고차 실리콘 강판을 제조합니다. 고차 실리콘 강판(Hi-B)은 결정립 배향이 매우 높아 압연 방향으로부터의 평균 편차가 3°에 불과한 반면, 일반 실리콘 강판은 7°입니다. 따라서 고차 실리콘 강판은 자기 투과율이 더 높으며, 일반적으로 B800A 규격은 1.88T 이상에 달합니다. 이는 가우스 배향 조직을 개선하고 자기 투과율을 높여 철손을 감소시킵니다. 고차 실리콘 강판의 또 다른 특징은 강판 표면에 부착된 유리막과 절연 코팅의 탄성 인장력이 3~5N/mm²로, 일반 실리콘 강판의 1~2N/mm²보다 우수하다는 점입니다. 이러한 고인장층은 자기 도메인 폭을 줄이고 이상 와전류 손실을 감소시킵니다. 결과적으로 고차 실리콘 강판은 기존 실리콘 강판보다 철손 값이 낮습니다.

레이저 마킹 실리콘 강판은 Hi-B 강을 기반으로 레이저 빔 조사 기술을 통해 표면에 미세한 변형을 가하고 자축을 더욱 정밀하게 하여 철손을 줄인 제품입니다. 레이저 마킹 실리콘 강판은 열처리를 할 수 없는데, 온도가 상승하면 레이저 처리 효과가 사라지기 때문입니다.

일반적으로 포화 자속 밀도는 약 1.56T로, 기존 규소강판의 포화 자속 밀도인 1.9T와 약 20% 차이가 나므로 변압기의 설계 자속 밀도도 20% 낮춰야 합니다. 비정질 합금유 변압기의 설계 자속 밀도는 보통 1.35T 미만이며, 결정질 합금 건식 변압기의 설계 자속 밀도는 보통 1.2T 미만입니다.

2) 비정질 골재 코어 스트립은 응력에 민감합니다. 코어 스트립에 응력이 가해지면 무부하 성능이 쉽게 저하됩니다. 따라서 구조에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 코어는 지지 프레임과 코일에 매달려 자체 중력을 지탱해야 하며, 동시에 조립 과정에서 철심에 응력이 가해지지 않도록 하고, 두드리기 등의 방법을 최소화해야 합니다.

3) 자기변형률이 기존 실리콘 강판보다 약 10% 크기 때문에 소음 제어가 어렵고, 이는 비정질 합금 변압기의 광범위한 보급을 제한하는 주요 원인 중 하나입니다. 변압기 소음은 더욱 높은 요구 사항을 제시하며, 민감 영역과 비민감 영역으로 구분되고, 소음 수준 요구 사항은 특정 영역에 맞춰 제시되므로 코어 설계의 자기 밀도를 더욱 낮춰야 합니다.

4) 비정질 합금 스트립은 두께가 0.03mm에 불과할 정도로 얇기 때문에 기존의 실리콘 강판처럼 적층 형태로 만들 수 없고, 코일형 철심으로만 제작할 수 있습니다. 따라서 기존 변압기 제조업체들은 코일형 철심 스트립의 직사각형 단면에 맞춰 철심 구조를 자체적으로 가공할 수 없으며, 외주를 맡겨야 합니다. 비정질 합금 변압기의 코일 역시 일반적으로 직사각형 구조로 제작됩니다.

5) 국산화 수준이 충분하지 않습니다. 현재는 주로 히타치 메탈에서 수입한 비정질 합금 스트립을 사용하고 있으며, 국산화가 점차 실현되고 있습니다. 중국에서는 안타이 테크놀로지와 칭다오 윈루가 비정질 합금 광대역 스트립(213mm, 170mm, 142mm)을 생산하고 있지만, 성능과 안정성 면에서 수입 스트립에 비해 여전히 격차가 있습니다.

6) 최대 스트립 길이에 제한이 있습니다. 초기에는 어닐링로의 크기 제한으로 인해 비정질 합금 스트립의 최대 외경 길이가 크게 제한되었습니다. 그러나 현재는 이 문제가 기본적으로 해결되어 최대 외경 길이가 10m인 비정질 합금 스트립을 생산할 수 있습니다. 이를 통해 3150kVA 이하의 비정질 합금 건식 교환기와 10000kVA 이하의 비정질 합금 유정 교환기를 철심 프레임을 사용하여 제조할 수 있습니다.

비정질 합금 변압기의 탁월한 에너지 절약 효과와 국가 에너지 절약 및 배출 감축 정책 추진에 힘입어 비정질 합금 변압기의 시장 점유율이 증가하고 있습니다. 현재 비정질 합금 스트립(kg당 26.5위안) 가격은 기존 실리콘 강판(30Q120 또는 30Q130)의 약 두 배이며, 구리와의 가격 차이는 상대적으로 작습니다. 전력망 제품의 품질과 입찰 요건을 고려할 때, 비정질 합금 변압기는 일반적으로 구리 도체를 사용합니다. 기존 실리콘 강판과 비교했을 때, 비정질 합금 변압기의 주요 가격 차이는 다음과 같습니다.

1) 권선 코어 구조로 인해 변압기 코어 유형으로는 3상 5주식 구조를 채택해야 하며, 이는 단일 프레임 코어의 무게를 줄이고 조립 난이도를 낮출 수 있습니다. 3상 5주식 구조와 3상 3주식 구조는 비용 측면에서 각각 장단점이 있습니다. 현재 대부분의 제조업체는 3상 5주식 구조를 사용하고 있습니다. 구매한 단일 프레임 철심과 조립품은 그림 2에 나와 있습니다.

2) 스템의 단면이 직사각형이므로 절연 거리를 일정하게 유지하기 위해 고전압 코일과 저전압 코일도 이에 상응하는 직사각형 구조로 제작됩니다.

1) 코어 설계 시 자밀도가 기존 실리콘 강판 변압기보다 약 25% 낮고, 코어의 적층 계수 또한 약 0.87로 기존 실리콘 강판 변압기의 0.97보다 훨씬 낮기 때문에 설계 단면적을 기존 실리콘 강판 변압기보다 크게 해야 합니다. 25% 이상 크게 할 경우, 고전압 및 저전압 코일의 둘레도 그에 따라 증가합니다. 동시에 고전압 및 저전압 코일 권선의 길이 증가도 고려해야 합니다. 코일의 부하 손실이 변하지 않도록 하려면 전선의 단면적도 그에 맞춰 증가시켜야 합니다. 따라서 비정질 합금 변압기의 구리 함량은 기존 변압기보다 약 20% 높습니다.

3. 회로 재료

개요

변압기의 내부 회로는 주로 권선(코일)으로 구성됩니다. 이는 외부 전력망에 직접 연결되는 변압기의 핵심 부품입니다. 변압기의 내부 회로는 일반적으로 전선 권선으로 만들어집니다. 구리선과 알루미늄선은 단면 형상에 따라 원형선, 평선(단선, 복합선, 교차선으로 세분화됨), 포일 도체 등으로 구분됩니다. 이러한 전선들을 여러 층으로 감아 최종적으로 전체 코일을 형성합니다. 따라서 변압기 회로의 주요 도체 재료는 구리와 알루미늄입니다.

3.1 구리와 알루미늄의 특성 비교

구리와 알루미늄은 모두 전기 전도성이 우수한 금속 재료로, 변압기 코일을 만드는 데 흔히 사용되는 도체입니다. 두 재료의 물리적 특성 차이는 다음 표에 나와 있습니다.

3.2 변압기 권선에 사용되는 구리-알루미늄 전선의 성능 비교

구리-알루미늄 변압기의 차이점은 재료의 차이에서 비롯되며, 이는 다음과 같은 측면에서 나타납니다.

1) 구리 도체의 저항률은 알루미늄 도체의 약 60%에 불과합니다. 동일한 손실 및 온도 상승 요구 조건을 충족하기 위해서는 사용되는 알루미늄 도체의 단면적이 구리 도체보다 60% 이상 커야 하므로 동일한 용량 및 매개변수가 요구됩니다. 일반적으로 알루미늄 도체 변압기의 부피는 구리 도체 변압기보다 크지만, 이로 인해 변압기의 방열 면적도 증가하여 오일의 온도 상승이 낮아집니다.

2) 알루미늄의 밀도는 구리의 약 30%에 불과하므로 알루미늄 도체 배전 변압기는 구리 도체 배전 변압기보다 가볍습니다.

3) 알루미늄 도체의 융점은 구리 도체보다 훨씬 낮으므로 단락 전류의 온도 상승 한계는 250℃로 구리 도체의 350℃보다 낮습니다. 따라서 부피 또한 구리 도체 변압기보다 큽니다.

4) 알루미늄 도체의 경도가 낮기 때문에 표면의 버(burr)를 제거하기가 더 쉽고, 따라서 변압기 제작 후 버로 인한 권선 간 또는 층간 단락 발생 가능성이 줄어듭니다.

5) 알루미늄 도체의 낮은 인장 및 압축 강도와 열악한 기계적 강도로 인해 알루미늄 도체 변압기는 구리 도체 변압기만큼 단락에 대한 내성이 약합니다. 도체의 응력 한계는 1600kg/cm2이며, 내하중 용량이 크게 향상되었습니다.

6) 알루미늄 도체와 구리 도체 사이의 용접 공정이 불량하고 접합부의 용접 품질을 보장하기 어려워 알루미늄 도체의 신뢰성에 어느 정도 영향을 미칩니다.

7) 알루미늄 도체의 비열은 구리 도체의 239%이지만, 두 재료의 밀도 및 설계 전기 밀도 차이를 고려하면 실제 열 시간 상수 차이는 비열 차이만큼 크지 않습니다. 따라서 건식 변압기의 단기 과부하 용량에는 큰 영향을 미치지 않습니다.

4. 절연 재료

개요

변압기의 신뢰성과 수명은 사용되는 절연 재료에 크게 좌우됩니다. 유전체라고도 하는 절연 재료는 저항률이 높고 전도성이 낮은 물질입니다. 절연 재료는 대전되었거나 전위가 다른 도체를 절연하여 전류가 특정 방향으로만 흐르도록 합니다. 변압기 제품에서 절연 재료는 열 방출, 냉각, 지지, 고정, 아크 소멸, 전위차 개선, 방습, 방곰팡이 및 도체 보호 등의 역할도 수행합니다. 직류 전압이 작용할 때 절연 재료를 통해 흐르는 전류는 매우 적습니다. 절연 재료의 저항률(공기 중 체적 저항률 기준)은 비교적 높으며, 일반적으로 10⁸~10²⁰Ω·cm입니다(도체의 저항률은 10⁻⁶~10⁻³Ω·cm이고, 반도체의 저항률은 10⁻³~10⁸Ω·cm입니다).

절연 재료는 직류 전류에 대해 매우 큰 저항을 가지고 있습니다. 높은 저항률 때문에 직류 전압이 가해지면 표면 누설 전류와 같은 극미한 전류를 제외하고는 실질적으로 비전도성입니다. 반면 교류 전류에 대해서는 정전 용량을 가지고 있습니다. 일반적으로 전류는 비전도성으로 간주됩니다. 절연 재료의 저항률이 높을수록 절연 성능이 우수합니다.

변압기에서 절연 재료는 전도성 부품들을 서로 접지(영전위)로부터 절연시키는 데 사용됩니다. 다양한 지지대에 사용될 때, 절연 재료는 우수한 기계적 특성도 가져야 합니다. 또한, 절연 재료는 냉각, 고정, 에너지 저장, 아크 소멸, 전위차 개선, 방습, 방곰팡이 및 도체 보호와 같은 다양한 역할도 수행합니다.

일반적으로 절연 재료는 세 가지 범주로 나뉩니다.

1) 가스 절연 재료: 일반적인 온도 및 압력 조건에서 공기, 질소, 수소, 이산화탄소, 육불화황 등과 같은 일반적인 건조 가스는 우수한 절연 특성을 가지고 있습니다. 그중에서도 공기와 육불화황은 변압기에 널리 사용됩니다.

2) 액체 절연 재료: 액체 절연 재료는 일반적으로 오일 형태로 존재하며 절연유라고도 합니다. 광물유, 식물성 오일, 합성 에스테르 등이 있습니다.

3) 고체 절연 재료: 절연 페인트, 절연 접착제, 절연 종이, 절연 판지, 골판지, 전기 플라스틱 및 필름, 전기 적층재(막대, 튜브), 주조 성형 에폭시 수지, 전기 도자기, 고무, 운모 제품 등.

4.1 절연유

절연유는 높은 전기적 강도, 내피뢰침성, 낮은 어는점, 산소 작용 하에서의 성능 온도, 고온 및 강전계 조건에서의 안정성, 무독성, 비부식성, 낮은 점도, 우수한 유동성 등의 특징을 가지고 있습니다. 변압기, 유입식 스위치, 콘덴서, 케이블 등의 전기 제품에 널리 사용되며 절연, 냉각, 함침 및 충진 기능을 수행합니다. 또한 유입식 스위치에서는 아크 소멸, 콘덴서에서는 에너지 저장 기능도 담당합니다.

변압기에서 절연유는 절연과 냉각이라는 두 가지 역할을 동시에 수행합니다.

절연유는 현재 일반적으로 다음과 같은 범주로 나뉩니다.

1) 광물유: 변압기유, 개폐유, 콘덴서유, 케이블유 등

2) 합성 오일: 도데실벤젠, 실리콘 오일, 합성 에스테르 등;

3) 식물성 기름;

4.2 에폭시 수지

에폭시 수지는 고분자 화합물입니다. 수지는 고체, 반고체 또는 준고체 유기 물질로, 분자량은 불확정적이며(대개 높음), 응력을 받으면 흐르는 경향이 있고, 일반적으로 연화 또는 용융 범위가 있으며, 단면은 종종 껍질 모양을 하고 있습니다. 다음과 같은 기본 특성을 가지고 있습니다.

1) 분자 사슬은 매우 길며, 각 사슬은 수백 개 또는 수만 개의 원자로 구성되어 있고, 이 원자들은 서로 공유 결합으로 연결되어 있습니다.

2) 긴 분자 사슬은 가장 작은 반복 단위인 사슬 연결로 구성되며, 분자 내 사슬 연결의 수를 중합도라고 합니다.

3) 고분자의 전체 분자간 힘은 분자 내 원자 사이의 화학 결합력을 초과하는 경우가 많으므로 고분자 화합물은 다음과 같은 여러 가지 특징을 나타냅니다. 예를 들어, 고분자는 기체 상태가 아니며, 용해 과정이 매우 느립니다. 분자 간 가교 결합이 있는 경우 이러한 특징은 더욱 두드러집니다.

에폭시 수지는 에폭시 작용기를 포함하는 올리고머를 말합니다. 에폭시 수지는 1891년에 처음 등장했습니다. 1947년 이후 미국과 스위스의 많은 기업들이 비스페놀 A 에폭시 수지를 산업적으로 합성하는 데 성공했습니다. 우리나라는 1956년에 생산을 시작했습니다.

에폭시 소재의 전기 절연 특성은 특히 뛰어납니다. 충전재를 첨가하지 않은 경우, 경화 제품의 전기 절연 강도(EB)는 16MV/m 이상, 저항률(pV)은 10¹¹Ω·m 이상, 유전율(εr)은 3~4, tanδ는 전력 주파수에서 약 0.002입니다. 따라서 20% 링 산소 수지는 전기 및 전자 절연에 널리 사용됩니다. 예를 들어, B급 절연 도료인 에폭시 함침 도료는 중소형 모터 고정자 권선에 함침하는 데 사용되고, 무용제 에폭시 도료는 대형 모터 고정자 권선의 진공 함침에 사용됩니다. 또한, 적층재(판, 튜브, 봉)는 모터의 슬롯 웨지 및 스페이서, 고전압 스위치 작동봉에 사용됩니다. 접착제는 고전압 전기 자기 부싱의 접착에 사용되고, 캐스터블은 육불화황(SFF)으로 밀폐된 복합 전기기기(GIS)의 절연판, 변압기, 고전압 세라믹 커패시터 등의 부품에 사용됩니다. 현재 중국에서 생산되는 에폭시 수지 또는 변성 에폭시 수지의 브랜드명은 아직 통일되지 않았습니다. 전 세계 여러 에폭시 수지 제조업체의 브랜드명 또한 다양하여 상표로 식별해야 합니다.

에폭시 수지는 올리고머이기 때문에 경화 후에만 사용할 수 있습니다. 경화제는 에폭시 수지와 반응하여 선형 구조의 수지 분자를 가교시켜 벌크 구조로 만듭니다. 촉진제/촉매는 반응의 활성화 에너지를 낮추고 캐스터블의 겔화 반응 과정을 촉진하거나 조절할 수 있습니다. 경화제는 자체에 포함된 활성 수소를 이용하여 수지 내의 활성 에폭시기와 개환 첨가 반응을 일으켜 경화를 유도합니다. 활성 수소는 경화제 또는 촉진제 내의 -NH2, -NH-, -COOH, -OH 및 -SH기와 같은 작용기입니다. 일반적으로 사용되는 경화제로는 아민과 산 무수물이 있습니다. 일부 경화제는 촉진제/촉매를 필요로 하고, 일부는 고온 조건을 필요로 하며, 일부는 저온에서 격렬하게 반응합니다. 경화제의 종류에 따라 경화 제품의 물성이 크게 달라지며, 이는 최종 제품의 물성에 상당한 영향을 미칩니다. 따라서 에폭시 수지 배합 시스템에서 경화제를 설계하고 선택하는 것은 매우 중요합니다.

건식 변압기에 사용되는 에폭시 절연재는 지난 40년 동안 새롭게 개발된 기술입니다. 변압기 코일의 설계 수명은 30년에 달해야 하며, 내열 등급은 F 등급을 충족해야 합니다. 일반적인 재료로는 이러한 요구 사항을 충족하기 어렵습니다.

이를 위해서는 원하는 효과를 얻기 위해 사용되는 재료와 그 배합 시스템 및 공정을 설계, 최적화, 시험 및 검증하는 것이 필수적입니다. 수지 절연 건식 변압기에서 에폭시 수지 시스템은 주조 또는 침지 방식으로 형성된 후 열 경화되어 코일 절연(즉, 종방향 절연)을 형성합니다. 건식 변압기의 전체 작동 기간 동안 에폭시 수지 절연은 코일의 전기 절연 및 기계적 강도를 보장해야 하며, 열전도를 통해 코일 내부의 열을 방출해야 합니다.

고체 절연체의 가장 큰 약점은 수지 절연체의 결함 및 손상(일반적으로 제조 공정상의 결함 및 작동 과정에서의 손상)이 비가역적이고 복구 불가능하다는 점입니다. 따라서 고체 절연체의 균열 방지, 주조 결함 방지, 부분 방전 방지(즉, 부분 방전)는 특히 중요하며, 고체 절연체 제조 기술의 핵심이자 제조업체 간 경쟁의 중심이 됩니다.

변압기 운전 중 손실로 인한 높은 온도 상승 때문에 수지 절연체는 장시간 고온에서 작동해야 합니다(F급 변압기의 경우 설계 최대 작동 온도는 일반적으로 약 140℃입니다). 변압기는 시운전 전이나 유지보수 중에 고온에 노출될 수 있으며, 영하 30℃와 같은 저온에도 노출될 수 있습니다. 또한, 변압기는 언제든지 낙뢰, 고전압 충격 또는 단락과 같은 극한의 전기적 충격에 노출될 수 있습니다. 수지 절연 코일은 이러한 변화에 적응하고 극한의 고온 및 저온 환경에서 단락으로 인한 전기적 충격을 견딜 수 있어야 합니다. 따라서 에폭시 절연 시스템의 열적, 기계적 및 전기적 특성에 대해 매우 엄격한 요구 사항이 적용됩니다.

현재 수지 주조 변압기용 절연 재료 시스템에는 두 가지 유형이 있는데, 하나는 "순수 수지 주조 + 고충진율 유리 섬유 보강"이고 다른 하나는 "수지 석영 분말 주조 + 프리프레그 유리 메쉬 부분 보강"입니다.

절연 시스템(즉, 일반적인 절연 구조)은 절연 재료 시스템보다 더 넓은 영역을 포괄합니다. 이는 전기 장비(또는 그 독립 구성 요소) 전체의 절연을 의미하며, 절연 재료 및 그 조합뿐만 아니라 절연체와 도체 간의 관계, 자석 간의 관계, 전기장과의 관계, 절연체와 주변 환경(기체 또는 액체 및 그 상태, 표면 오염, 열 방출 조건, 기계적 힘 또는 복사 등) 간의 관계, 그리고 전력 시스템의 작동 매개변수에 대한 절연체의 적응성 등을 모두 포함합니다. 건식 변압기의 공기 흐름 및 열 방출, 절연 응력 등도 모두 절연 시스템에서 고려해야 할 사항입니다.

4.3 절연지

식물 섬유 종이는 목섬유, 면섬유, 삼섬유로 나뉘며, 그중 가장 흔하게 사용되는 것은 순수 황산목 펄프 섬유 종이입니다. 전나무, 소나무 등의 목재는 주로 천연 고분자 화합물인 셀룰로오스로 구성되어 있습니다. 절연지 제조 방법은 황산법과 같은 화학적 방법을 사용합니다. 이 방법에서 가열액의 주성분은 황화나트륨(Na₂S)입니다. 황화나트륨은 가수분해되어 황화수소나트륨과 수산화나트륨을 생성합니다. 셀룰로오스는 이 용액과 반응하여 용해됩니다. 가열액의 온도가 비교적 낮기 때문에 셀룰로오스의 분자량 감소는 미미합니다. 변압기에 일반적으로 사용되는 식물 셀룰로오스 절연지는 전력 케이블 종이, 고전압 케이블 종이, 변압기 권선 절연지 등입니다.

1) 케이블 용지: 케이블 용지는 크라프트 펄프로 만들어지며, 등급은 DL08, DL12, DL17이고 두께는 각각 0.08mm, 0.12mm, 0.17mm이며 롤 형태로 공급됩니다. 케이블 용지에 변압기 오일을 함침시키면 기계적 강도와 전기적 강도가 크게 향상됩니다. 예를 들어, 공기 중에서 전력 케이블 용지의 전기적 강도는 6~9×10³kV/m이지만, 건조 후 변압기 오일에 침지하면 전기적 강도가 70~90×10³kV/m에 도달합니다. 열 안정성이 충분하여 일반적으로 권선 절연 및 층간 절연에 사용됩니다. 케이블 용지에는 고전압 케이블 용지, 저전압 케이블 용지, 고밀도 케이블 용지 및 절연 크레이프 용지도 포함됩니다. 고전압 케이블 용지는 110~330kV 변압기에 적합하며 유전 손실 탄젠트가 낮습니다. 저전압 케이블용 절연지는 35kV 이하의 전력 케이블, 변압기 또는 기타 전기 제품의 절연에 사용됩니다. 절연 크레이프지는 전기 절연지로 만들어지며, 주름 가공 처리되어 가로 방향으로 주름이 생기고 늘리면 주름이 펴집니다. 코일 출력부, 리드선 및 정전기 차폐 장치와 같은 유입식 변압기의 절연 포장에 자주 사용됩니다. 고밀도 케이블용 절연지는 일반 크레이프지보다 전기적 강도가 100~150% 높고 기계적 강도가 50% 높으며, 전기적 강도가 높고 내유성이 우수하며 탄성이 좋고 쉽게 늘어날 수 있습니다. 도료 테이프 대신 리드선 및 전선 연결부와 굴곡부의 절연에 사용할 수 있습니다.

2) 전화용지: 전화용지는 황산 펄프로 만들어지며, 전화 케이블에 흔히 사용됩니다. 기계적 강도가 약하여 일반적으로 도체의 권선 절연, 층 절연 또는 피복 절연에 사용됩니다.

3) 콘덴서 용지: 콘덴서 용지는 사용 목적에 따라 A급과 B급으로 나뉩니다. A급 콘덴서 용지는 전자 산업에서 금속화 종이 유전체 콘덴서에 사용됩니다. B급은 주로 전력 콘덴서의 인터폴더로 사용됩니다. 콘덴서 용지는 높은 밀도와 얇은 두께가 특징입니다. 일반적으로 전류 변압기에 콘덴서 용지가 많이 사용되며, 일반 변압기에는 거의 사용되지 않습니다.

4) 코일형 절연지: 코일형 절연지는 사이징지의 배킹지로 사용되며, 사이징지는 절연 실린더(튜브)와 정전용량 슬리브를 감는 데 사용됩니다. 이 절연지는 케이블용지보다 흡수율이 높고 함침지보다 낮은 것이 특징입니다. 접착지는 단면 접착지 또는 양면 접착지(페놀 또는 에폭시 수지)로 나뉘며, 저온에서 경화됩니다. 접착지를 사용하여 종이 튜브를 만들거나 라미네이트를 압착할 경우, 접착제는 가열 및 압착 과정을 통해 최종적으로 경화됩니다. 롤 형태의 접착지는 일반적으로 단면 접착지이며, 압착된 접착지는 양면 접착지입니다. 또한, 다이아몬드형 접착지(메쉬형 접착지)도 있는데, 이는 유침 포일 권선 코일의 층간 절연에 사용됩니다. 경화 후, 절연층 간 및 절연층과 포일 간의 접착력을 확보하여 강도를 향상시키고 우수한 내유성을 제공합니다.

일반적인 변압기 절연지는 주로 케이블 용지, 크레이프 용지, 마름모꼴 용지 등으로 만들어지며, 변압기에서 권선 간 절연, 층간 절연, 리드 결속 등에 사용됩니다. 일반적으로 다양한 종류의 절연지 가격은 큰 차이가 없으며, 대략 20위안/kg 정도입니다.

4.4 전기 복합 재료

전기 박막 및 전기 복합 재료는 우수한 유전 특성을 지닌 박막 절연 재료에 속합니다. 전기 박막에는 폴리에스터 박막과 폴리이미드 박막이 있으며, 이들은 전선 절연 및 변압기의 층간 절연재로도 사용될 수 있습니다. 전기 복합 재료는 한쪽 또는 양쪽 면에 섬유 소재를 접착시킨 복합 제품으로, 변압기의 층간 절연재, 특히 건식 변압기의 포일 권선 코일에 사용되며, 저전압 코일에는 일반적으로 복합 재료가 사용됩니다. 수지 함침 후 층간 절연재로 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 복합 재료로는 DMD, GHG 등이 있습니다.

DMD의 정식 명칭은 폴리에스터 필름 폴리에스터 섬유 부직포 연질 복합재료이며, 프리프레그 수지 DMD와 프리프레그 미함유 DMD로 구분됩니다. D) 제조된 3층 연질 복합재료. DMD는 우수한 전기 절연성, 내열성, 기계적 강도 및 뛰어난 함침성을 가지고 있습니다. 프리프레그 미함유 DMD는 유입식 변압기의 층간 절연재로, 프리프레그 DMD는 F급 건식 변압기의 저전압 포일 권선 코일의 층간 절연재로 사용할 수 있습니다. 구체적인 성능 지표는 다음 표에 나와 있습니다.

GHG의 정식 명칭은 폴리이미드 필름 사전 함침 H급 수지 유리섬유 연질 복합재료입니다. 이는 폴리이미드 필름(H) 양면에 유리섬유 직물(G)을 접착한 3층 연질 복합재료입니다. DMD에 비해 내열성이 우수하여 H급 절연 건식 변압기의 저전압 포일 권선 코일의 층간 절연재로 사용할 수 있습니다.

NHN의 정식 명칭은 폴리이미드 필름 폴리아라미드 섬유 종이 연질 복합재료입니다. NHN은 현재 최고급 박막 절연재료로, 우수한 내열성, 양호한 유전 특성, 낮은 흡수율 및 뛰어난 내습성을 자랑합니다. H급 절연재료에 속하며, H급 건식 변압기의 층간 절연에 사용될 수 있습니다. 구체적인 성능 매개변수는 다음 표에 나와 있습니다.

4.5 절연 골판지

절연 판지는 순수 크라프트 목재 펄프 제지로 만들어지며 오일 갭 스페이서, 오일 갭 스테이, 분리판, 판지 튜브, 골판지, 철제 요크 절연, 클립 절연 및 파이 권선용 단부 절연 권선 압력판 등에 사용됩니다. 일반적인 두께는 1.0mm, 1.5mm, 2mm, 3mm, 4mm, 6mm입니다. 절연 판지는 밀도에 따라 저밀도 판지, 중밀도 판지, 고밀도 판지로 나뉩니다. 저밀도 판지는 일반적으로 T3 연질 판지라고 하며 밀도는 0.75g/cm³에서 0.9g/cm³ 사이입니다. 강도가 낮아 굽힘 부품이나 습윤 후 늘어나는 부품(예: 앵글 링, 환형 부품, 연질 판지 튜브) 제작에 주로 사용됩니다. 저밀도 판지는 흡수율이 높고 성형성이 좋지만 기계적 강도는 떨어집니다. 중밀도 골판지는 일반적으로 T1 골판지라고 하며, 밀도는 0.95g/cm³에서 1.15g/cm³ 사이로 지지대 등에 사용됩니다. 고밀도 골판지는 일반적으로 T4 골판지라고 하며, 밀도는 1.15g/cm³에서 1.3g/cm³ 사이로 절연 골판지 튜브, 절연 압력판 및 종단 링에 사용됩니다. 고전압 코일 다층 골판지 튜브로 구성된 오일 보드 스페이서 구조에서 골판지를 오일 갭 형성용 골판지 지지대 대신 사용할 수도 있어 절연 성능을 유지하면서 재료를 절약할 수 있습니다.

4.6 폴리프로필렌 필름

폴리프로필렌 필름은 폴리프로필렌 수지(PP)를 압출하여 두꺼운 시트로 만들고 한 방향으로 늘린 것으로 밀도는 0.92g/cm³입니다. 2) 우수한 전기적 특성과 화학적 안정성을 가지며, 상대 유전율은 2~2.2이고 절연 파괴 압력은 150MV/m 이상입니다. 3) 우수한 기계적 특성을 가지며, 인장 강도는 100MPa 이상입니다. 4) 125℃에서 장시간 사용 가능하며 E급 절연재에 속합니다. 5) 소수성이 강하고 수분 흡수 방지 능력이 뛰어나 유입식 변압기의 전선 절연재로 사용할 수 있습니다.

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