După ce veți citi acest articol, veți avea o înțelegere completă a materialului și construcției corpului transformatorului.

Principalele materiale ale corpului transformatorului includ materiale pentru circuite magnetice, materiale pentru circuite, materiale izolatoare, materiale structurale etc. Utilizările și categoriile specifice de materiale sunt:

1. Tablă de oțel siliconic

În transformator, cerințele pentru performanța oțelului silicios sunt în principal:

①Pierdere redusă de fier, care este cel mai important indicator al calității tablelor de oțel siliconic. Toate țările împart clasele în funcție de valoarea pierderii de fier. Cu cât pierderea de fier este mai mică, cu atât clasa este mai mare.

②Intensitatea inducției magnetice (inducția magnetică) este ridicată sub un câmp magnetic puternic, ceea ce reduce volumul și greutatea miezului de fier al motorului și transformatorului și economisește foi de oțel siliconic, fire de cupru și materiale izolante.

③ Suprafața este netedă, plană și cu grosime uniformă, ceea ce poate îmbunătăți factorul de umplere al miezului de fier.

④Are o bună perforabilitate și este ușor de prelucrat.

⑤ Aderența și sudabilitatea peliculei izolatoare de suprafață sunt bune, ceea ce poate preveni coroziunea și îmbunătăți proprietatea de perforare.

⑥ Practic fără îmbătrânire magnetică.

Clasificarea și definirea gradului de tablă de oțel siliconic

Transformatoarele utilizează de obicei table de oțel siliconic cu granule orientate, laminate la rece, pentru a asigura nivelurile lor de eficiență energetică în gol. Tablele de oțel siliconic cu granule orientate, laminate la rece, pot fi împărțite în table de oțel siliconic obișnuite, laminate la rece, cu granule orientate, tablă de oțel siliconic cu permeabilitate magnetică ridicată (sau tablă de oțel siliconic cu inducție magnetică ridicată) și table de oțel siliconic cu marcare laser, în funcție de proprietăți și metodele de prelucrare. De obicei, în condiții de câmp magnetic alternativ (valoare de vârf) de 50Hz și 800A, tablele de oțel siliconic cu polarizarea magnetică minimă B800A=1.78T～1.85T obținută de miezul de fier se numesc table de oțel siliconic obișnuite, notate „CGO”, iar B800A=1.85T sau mai mult. Principala diferență dintre oțelul Hi-B și oțelul siliconic convențional este: textura de orientare gaussiană a oțelului Hi-B. Gradul de oțel siliconic este foarte ridicat, adică alinierea granulelor de oțel siliconic în direcția de magnetizare ușoară este foarte ridicată. În industrie, procesul de recristalizare secundară este utilizat pentru fabricarea tablelor de oțel siliconic cu un conținut de siliciu de 3%. Orientarea fibrelor oțelului Hi-B este foarte mare. Abaterea medie față de direcția de laminare este de 3°, în timp ce cea a tablei de oțel siliconic obișnuite este de 7°, astfel încât oțelul Hi-B are o permeabilitate magnetică mai mare, de obicei B800A putând atinge mai mult de 1,88T, ceea ce îmbunătățește textura orientării gaussiene, iar permeabilitatea magnetică reduce pierderile de fier. O altă caracteristică a oțelului Hi-B este că tensiunea elastică a peliculei de sticlă și a stratului izolator atașat la suprafața tablei de oțel este de 3~5N/mm2, ceea ce este mai bună decât 1~2 N/mm2 a tablei de oțel siliconic orientate obișnuite. Stratul de înaltă tensiune reduce lățimea domeniului magnetic și reduce pierderile anormale prin curenți turbionari. Prin urmare, oțelul Hi-B are o valoare a pierderilor de fier mai mică decât tabla de oțel siliconic orientată convențională.

Tabla de oțel siliconic marcată cu laser este bazată pe oțelul Hi-B, iar prin tehnologia de iradiere cu fascicul laser, suprafața este ușor tensionată, axa magnetică este rafinată în continuare și se obține o pierdere mai mică de fier. Tabla de oțel siliconic marcată cu laser nu poate fi recoaptă, deoarece efectul tratamentului cu laser va dispărea dacă temperatura este crescută.

De obicei, este în jur de 1,56 T, ceea ce este cu aproximativ 20% diferit de densitatea fluxului de saturație a tablei de oțel siliconic convenționale de 1,9 T, astfel încât densitatea fluxului de proiectare a transformatorului trebuie, de asemenea, redusă cu 20%. Densitatea fluxului de proiectare a transformatoarelor cu ulei din aliaj amorf este de obicei sub 1,35 T. Densitatea magnetică de proiectare a aliajului cristalin la temperatură scăzută este de obicei sub 1,2 T.

2) Benzile de miez cu agregate amorfe sunt sensibile la solicitări. După ce benzile de miez sunt tensionate, performanța în gol se deteriorează ușor. Prin urmare, trebuie acordată o atenție deosebită structurii. Miezul trebuie suspendat pe cadrul de susținere și pe bobină. Trebuie să suporte propria gravitație și, în același timp, trebuie acordată o atenție deosebită în timpul procesului de asamblare, miezul de fier nu trebuie să fie tensionat, iar bătăile și alte metode trebuie reduse.

3) Magnetostricția este cu aproximativ 10% mai mare decât cea a tablelor de oțel siliconic convenționale, astfel încât zgomotul acesteia este dificil de controlat, acesta fiind, de asemenea, unul dintre principalele motive pentru limitarea promovării pe scară largă a transformatoarelor din aliaje amorfe. Zgomotul transformatorului impune cerințe mai ridicate, care sunt împărțite în zone sensibile și zone nesensibile, iar cerințele privind nivelul sonor sunt formulate într-un mod țintit, ceea ce necesită o reducere suplimentară a densității magnetice a designului miezului.

4) Banda din aliaj amorf este subțire, cu o grosime de doar 0,03 mm, deci nu poate fi transformată într-o formă de laminare precum o tablă de oțel siliconic convențională, ci poate fi transformată doar într-un miez de fier înfășurat. Prin urmare, structura miezului de fier a producătorilor de transformatoare convenționale nu poate fi prelucrată de către producătorii de transformatoare convenționale. Externalizarea, corespunzătoare secțiunii dreptunghiulare a benzii cu miez de fier înfășurat, bobina transformatorului din aliaj amorf este de obicei, de asemenea, transformată într-o structură dreptunghiulară;

5) Gradul de localizare nu este suficient. În prezent, se importă în principal benzi din aliaje amorfe de la Hitachi Metals, iar localizarea se realizează treptat. În China, Antai Technology și Qingdao Yunlu au benzi din aliaje amorfe cu bandă largă (213 mm, 170 mm și 142 mm), existând încă o anumită diferență între performanța lor și stabilitatea benzilor importate.

6) Lungimea maximă a benzii este limitată. Lungimea maximă periferică exterioară a benzii de aliaj amorf în stadiul incipient este, de asemenea, foarte limitată din cauza limitării dimensiunii cuptorului de recoacere. Cu toate acestea, în prezent, această problemă a fost practic rezolvată, putând fi produse aliaje amorfe cu o lungime periferică maximă a benzii de 10 m. Cadrul cu miez de fier poate fi utilizat pentru a fabrica aliaje amorfe cu schimbare uscată de 3150 kVA și mai mici și schimb de ulei de 10000 kVA și mai mici.

Datorită efectului excelent de economisire a energiei al transformatoarelor din aliaj amorf, coroborat cu promovarea conservării energiei la nivel național și a reducerii emisiilor, precum și cu o serie de politici, cota de piață a transformatoarelor din aliaj amorf este în creștere, iar având în vedere prețul benzii din aliaj amorf (în prezent 26,5 yuani/kg) este de aproximativ două ori mai mare decât cel al tablelor convenționale de oțel siliconic (30Q120 sau 30Q130), iar diferența față de cupru este relativ mică. Având în vedere calitatea produselor din rețeaua electrică și cerințele de licitație, transformatoarele din aliaj amorf utilizează de obicei conductori de cupru. Comparativ cu tablele convenționale de oțel siliconic, principalele diferențe de cost ale transformatoarelor din aliaj amorf sunt următoarele:

1) Datorită structurii miezului înfășurat, pentru miezul transformatorului ar trebui adoptată structura trifazată cu cinci coloane, care poate reduce greutatea miezului cu un singur cadru și dificultatea asamblării. Structura trifazată cu cinci coloane și structura trifazată cu trei coloane au propriile avantaje și dezavantaje în ceea ce privește costul. În prezent, majoritatea producătorilor utilizează o structură trifazată cu cinci coloane. Miezul de fier cu un singur cadru achiziționat și ansamblul sunt prezentate în Figura 2:

2) Deoarece secțiunea transversală a tijei este dreptunghiulară, pentru a menține distanța de izolație consistentă, bobinele de înaltă și joasă tensiune sunt, de asemenea, realizate într-o structură dreptunghiulară corespunzătoare.

1) Deoarece densitatea magnetică de proiectare a miezului este cu aproximativ 25% mai mică decât cea a transformatoarelor convenționale din tablă de oțel siliciu, iar coeficientul de laminare al miezului său este de aproximativ 0,87, mult mai mic decât cel al transformatoarelor convenționale din tablă de oțel siliciu de 0,97, aria secțiunii transversale de proiectare trebuie să fie mai mare decât cea a transformatoarelor convenționale din tablă de oțel siliciu. Dacă este mai mare de 25%, perimetrul corespunzător al bobinelor de înaltă și joasă tensiune va crește, de asemenea, în mod corespunzător. În același timp, este necesar să se ia în considerare și creșterea lungimii spirelor bobinelor de înaltă și joasă tensiune. Pentru a se asigura că pierderea de sarcină a bobinei nu se modifică, aria secțiunii transversale a firului trebuie să fie. În mod corespunzător, conținutul de cupru al transformatoarelor din aliaj amorf este cu aproximativ 20% mai mare decât cel al transformatoarelor convenționale.

3. Materiale de circuit

Prezentare generală

Circuitul intern al transformatorului este compus în principal din înfășurări (cunoscute și sub numele de bobine). Acesta este conectat direct la rețeaua electrică externă și este componenta centrală a transformatorului. Circuitul intern al transformatorului este de obicei realizat din înfășurări din sârmă. Firele de cupru și firele de aluminiu sunt împărțite în funcție de forma secțiunii transversale a firelor în fire rotunde, fire plate (care pot fi împărțite în continuare în fire simple, fire combinate și fire transpuse), conductori din folie etc., formând în final bobina generală. Prin urmare, principalele materiale conductoare ale circuitului transformatorului sunt cuprul și aluminiul.

3.1 Compararea caracteristicilor cuprului și aluminiului

Atât cuprul, cât și aluminiul sunt materiale metalice cu o bună conductivitate electrică și sunt conductori utilizați în mod obișnuit pentru fabricarea bobinelor transformatoarelor. Diferențele în ceea ce privește proprietățile fizice sunt prezentate în tabelul următor:

3.2 Compararea performanței firelor de cupru-aluminiu în înfășurările transformatoarelor

Diferența dintre transformatoarele cupru-aluminiu este determinată și de diferența dintre materiale, care este concretizată în următoarele aspecte:

1) Rezistența conductorilor de cupru este de doar aproximativ 60% din cea a conductorilor de aluminiu. Pentru a obține aceleași cerințe de pierdere și creștere a temperaturii, aria secțiunii transversale a conductorilor de aluminiu care trebuie utilizați este cu peste 60% mai mare decât cea a conductorilor de cupru, deci sunt necesare aceeași capacitate și aceiași parametri. Volumul transformatorului cu conductor de aluminiu este de obicei mai mare decât cel al transformatorului cu conductor de cupru, dar și aria de disipare a căldurii a transformatorului este crescută în acest moment, astfel încât creșterea temperaturii uleiului este mai mică;

2) Densitatea aluminiului este de doar aproximativ 30% din cea a cuprului, deci transformatoarele de distribuție cu conductor de aluminiu sunt mai ușoare decât transformatoarele de distribuție cu conductor de cupru;

3) Punctul de topire al conductorului de aluminiu este mult mai mic decât cel al conductorului de cupru, deci limita de creștere a temperaturii pentru curentul de scurtcircuit este de 250 ℃, care este mai mică decât cea de 350 ℃ a conductorului de cupru. Este mare, deci volumul este, de asemenea, mai mare decât transformatorul cu conductor de cupru;

4) Duritatea conductorului de aluminiu este scăzută, astfel încât bavura superficială este mai ușor de eliminat, astfel încât, după fabricarea transformatorului, probabilitatea scurtcircuitului între spire sau între straturi cauzat de bavură este redusă;

5) Datorită rezistenței reduse la tracțiune și compresiune a conductorilor de aluminiu și a rezistenței mecanice slabe, transformatoarele cu conductor de aluminiu nu sunt la fel de capabile de scurtcircuitare ca transformatoarele cu conductor de cupru. Limita de solicitare a conductorului este de 1600 kg/cm2, iar capacitatea portantă este mult îmbunătățită;

6) Procesul de sudare dintre conductorul de aluminiu și conductorul de cupru este slab, iar calitatea sudării îmbinării nu este ușor de garantat, ceea ce afectează într-o oarecare măsură fiabilitatea conductorului de aluminiu.

7) Căldura specifică a conductorului de aluminiu este de 239% din cea a conductorului de cupru, dar având în vedere diferența de densitate și densitatea electrică de proiectare dintre cele două, diferența reală a constantei de timp termice dintre cele două nu este la fel de mare ca diferența de căldură specifică. Capacitatea de supraîncărcare pe termen scurt a transformatoarelor de tip uscat are un efect redus.

4. Material izolant

Prezentare generală

Fiabilitatea și durata de viață a unui transformator depind însă în mare măsură de materialul izolator utilizat. Materialele izolatoare, cunoscute și sub denumirea de dielectrici, sunt substanțe cu rezistivitate ridicată și conductivitate scăzută. Materialele izolatoare pot fi utilizate pentru a izola conductorii încărcați sau aflați la potențiale diferite, permițând curentului să curgă într-o anumită direcție. În produsele transformatoare, materialele izolatoare joacă și roluri de disipare a căldurii, răcire, susținere, fixare, stingere a arcului, îmbunătățire a gradientului de potențial, rezistență la umiditate, rezistență la mucegai și protecție a conductorului. Sub acțiunea tensiunii continue, doar un curent foarte mic trece prin materialul izolator. Rezistivitatea sa (referindu-se la rezistivitatea volumică din aer) este relativ mare, în general 108~1020Ω·cm (rezistivitatea conductorului este de 10-6~10-3Ω·cm, iar rezistivitatea semiconductorului este de 10-3~108Ω cm).

Materialul izolant are o rezistență foarte mare la curentul continuu. Datorită rezistivității sale ridicate, sub acțiunea tensiunii continue, este practic neconductor, cu excepția unui curent de scurgere de suprafață foarte mic; în timp ce are capacitate la curent alternativ. Curentul electric este, de asemenea, considerat în general a fi neconductor. Cu cât rezistivitatea materialului izolant este mai mare, cu atât proprietățile sale izolatoare sunt mai bune.

Materialele izolatoare sunt utilizate în transformatoare pentru a izola părțile conductoare unele de altele față de pământ (potențial zero). Atunci când sunt utilizate în diverse suporturi, acestea ar trebui să aibă și proprietăți mecanice bune. În plus, materialele izolatoare joacă și alte roluri, cum ar fi răcirea, fixarea, stocarea energiei, stingerea arcului, îmbunătățirea gradientului de potențial, rezistența la umiditate, rezistența la mucegai și protejarea conductorilor.

De obicei, materialele izolatoare se împart în trei categorii:

1) Materiale izolatoare pentru gaze: În condiții normale de temperatură și presiune, gazele uscate generale, cum ar fi aerul, azotul, hidrogenul, dioxidul de carbon, hexafluorura de sulf etc., au proprietăți izolatoare bune. Printre acestea, aerul și hexafluorura de sulf sunt utilizate pe scară largă în transformatoare;

2) Material izolant lichid: Materialul izolant lichid există de obicei sub formă de ulei, cunoscut și sub denumirea de ulei izolant. Cum ar fi uleiurile minerale, uleiurile vegetale, esterii sintetici etc.;

3) Materiale izolante solide: cum ar fi vopsea izolatoare, lipici izolator, hârtie izolatoare, carton izolator, carton ondulat, materiale plastice și folii electrice, laminate electrice (tije, tuburi), rășină epoxidică turnată, porțelan electric, cauciuc, produse din mică etc.

4.1 Ulei izolant

Uleiul izolant se caracterizează prin rezistență electrică ridicată, rezistență ridicată la fulgere, punct de îngheț scăzut, temperatură de funcționare sub acțiunea oxigenului, temperatură ridicată și câmp electric puternic, netoxic, necoroziv, vâscozitate scăzută, fluiditate bună și așa mai departe. Este utilizat pe scară largă în produse electrice precum transformatoare, întrerupătoare de ulei, condensatoare și cabluri și joacă rolul de izolator, răcitor, impregnator și umplere. În plus, joacă și rolul de stingere a arcului în întrerupătoarele de ulei și de stocare a energiei în condensatoare.

Uleiul izolator joacă simultan dublul rol de izolare și răcire în transformator;

Uleiurile izolatoare sunt în general împărțite în următoarele categorii:

1) Ulei mineral: cum ar fi ulei de transformator, ulei de comutator, ulei de condensator, ulei de cablu;

2) Ulei sintetic: cum ar fi dodecilbenzen, ulei siliconic, ester sintetic etc.;

3) Ulei vegetal;

4.2 Rășină epoxidică

Rășina epoxidică este un compus polimeric. Rășina este caracterizată printr-un material organic solid, semisolid sau cvasisolid, cu o masă moleculară nedeterminată (de obicei mare), o tendință de curgere atunci când este supusă la stres, de obicei un interval de înmuiere sau topire și o secțiune transversală solidă care prezintă adesea o formă de cochilie. Are următoarele caracteristici de bază:

1) Lanțul molecular este foarte lung, fiecare lanț conține sute sau chiar zeci de mii de atomi, care sunt legați covalent între ei;

2) Lanțul molecular lung este compus din cea mai mică unitate repetitivă, adică veriga lanțului, iar numărul de verigile lanțului dintr-o moleculă se numește gradul de polimerizare;

3) Forța intermoleculară totală a macromoleculelor depășește adesea forța de legătură chimică dintre atomii din moleculă, astfel încât compușii polimerici au o serie de caracteristici: de exemplu, nu există polimer gazos, procesul de dizolvare a polimerului este foarte lent etc. Dacă există legături reticulate între molecule, această caracteristică este și mai distinctivă.

Rășina epoxidică se referă la oligomeri care conțin grupări funcționale epoxidice. Rășinile epoxidice au început să apară în 1891. După 1947, multe companii din Statele Unite și Elveția au sintetizat cu succes rășini epoxidice cu bisfenol A la nivel industrial. Țara mea a început producția în 1956.

Proprietățile de izolare electrică ale materialelor epoxidice sunt deosebit de remarcabile. Când nu se adaugă material de umplutură, EB-ul produsului întărit este mai mare de 16MV/m, pV-ul este mai mare de 1011Ω·m, εr este de 3 până la 4, iar tanδ este de aproximativ 0,002 sub frecvența de alimentare. Prin urmare, rășinile cu oxigen inelar de 20% sunt utilizate pentru izolarea electrică și electronică, cum ar fi vopseaua de impregnare epoxidică ca vopsea izolatoare de clasa B, impregnând înfășurările statorice ale motoarelor mici și medii; vopseaua epoxidică fără solvenți este utilizată pentru impregnarea în vid a înfășurărilor statorice ale motoarelor mari; laminatele (plăci, tuburi, tije) sunt utilizate ca pene de canelură și distanțiere pentru motoare, tije de acționare a comutatoarelor de înaltă tensiune; adezivii sunt utilizați pentru lipirea bucșelor electrice de porțelan de înaltă tensiune; materialele turnabile sunt utilizate pentru izolarea discurilor în aparatele electrice combinate (GIS) complet închise cu hexafluorură de sulf. Componente precum izolatori, transformatoare și condensatoare ceramice de înaltă tensiune. În prezent, denumirile comerciale ale rășinilor epoxidice sau ale rășinilor epoxidice modificate produse în China nu sunt încă uniforme. Numele diferiților producători de rășini epoxidice din întreaga lume sunt, de asemenea, diferite și trebuie identificate prin marcă comercială.

Rășinile epoxidice sunt doar oligomeri și pot fi utilizate doar după întărire. Agentul de întărire poate reacționa cu rășina epoxidică pentru a reticula moleculele de rășină dintr-o structură liniară într-o structură în vrac. Promotorii/catalizatorii pot reduce energia de activare a reacției și pot promova/ajusta procesul de reacție de gel al materialului turnabil. Agentul de întărire utilizează hidrogenul activ conținut în acesta pentru a efectua o reacție de adiție de deschidere a ciclului cu gruparea epoxidică activă din rășină pentru a realiza întărirea. Hidrogenul activ este -NH2, -NH-, -COOH, -OH și -SH în agentul de întărire sau accelerator. Agenții de întărire utilizați în mod obișnuit sunt aminele și anhidridele acide. Unii agenți de întărire necesită acceleratori/catalizatori, alții necesită condiții de temperatură ridicată, iar alții pot reacționa violent la temperaturi scăzute. Diferiți agenți de întărire vor duce, de asemenea, la diferențe mari în proprietățile produselor întărite, ceea ce are un impact semnificativ asupra proprietăților finale ale produsului. Prin urmare, este foarte important să se proiecteze și să se selecteze agentul de întărire în sistemul de formulare a rășinii epoxidice.

Izolația epoxidică este utilizată în transformatoarele de tip uscat și reprezintă o dezvoltare nouă în ultimii 40 de ani. Durata de viață proiectată a bobinei transformatorului trebuie să atingă 30 de ani, iar gradul de rezistență la căldură trebuie să atingă gradul F. Este dificil pentru materialele generale să îndeplinească cerințele.

În acest scop, este necesar să se proiecteze, să se optimizeze, să se testeze și să se verifice materialele utilizate, precum și sistemele și procesele de formulare ale acestora, pentru a obține efectul dorit. În transformatorul de tip uscat cu izolație în rășină, sistemul de rășină epoxidică este format prin turnare sau imersare, apoi întărit termic pentru a forma izolația bobinei (adică izolație longitudinală). Pe parcursul întregii funcționări a transformatorului de tip uscat, izolația din rășină epoxidică trebuie să asigure, de asemenea, izolația electrică a bobinei și rezistența mecanică, precum și să disipeze căldura din interiorul bobinei prin conducție termică.

Cea mai mare slăbiciune a sa este ireversibilitatea și ireparabilitatea defectelor și deteriorării izolației din rășină (în general defecte în procesul de fabricație și daune în procesul de operare). Prin urmare, evitarea fisurării izolației solide, evitarea defectelor de turnare și evitarea descărcării parțiale (adică a descărcării parțiale) sunt deosebit de importante și devin cheia tehnologiei de fabricație a izolației solide și reprezintă punctul central al concurenței dintre producători.

Datorită creșterii ridicate a temperaturii cauzate de pierderile în timpul funcționării transformatorului, izolația din rășină funcționează la temperaturi ridicate pentru o perioadă lungă de timp (cum ar fi transformatorul din clasa F, temperatura maximă de funcționare proiectată este în general în jur de 140 ℃), iar transformatorul poate fi la o temperatură ridicată înainte de punere în funcțiune și în timpul întreținerii. La temperaturi scăzute (cum ar fi -30 ℃), transformatorul va fi supus oricând unor șocuri electrice uriașe, cum ar fi fulgerul, șocul de înaltă tensiune sau scurtcircuitul. Bobinele izolate cu rășină ar trebui să se poată adapta la aceste schimbări și să reziste la șocuri electrodinamice de scurtcircuit la temperaturi extrem de ridicate și scăzute. Prin urmare, sunt impuse cerințe extrem de stricte privind proprietățile termice, mecanice și electrice ale sistemelor de izolație epoxidică.

În prezent, există două tipuri de sisteme de materiale izolante pentru transformatoarele turnate din rășină, unul este „turnare pură din rășină + armare cu fibră de sticlă cu rată mare de umplere”, iar celălalt este „turnare cu pulbere de cuarț din rășină + armare locală cu plasă de sticlă prepreg”.

Sistemul de izolație (adică structura convențională de izolație) acoperă un domeniu mai larg decât sistemul de materiale izolatoare. Se referă la izolația echipamentelor electrice (sau a componentelor lor independente) în ansamblu, incluzând nu doar materialele izolatoare și combinațiile acestora, ci și izolația și conductorii. Sau relația dintre magneți, relația cu câmpul electric, relația dintre izolație și mediul înconjurător (gaz sau lichid și condițiile acestuia, contaminarea suprafeței, condițiile de disipare a căldurii, forța mecanică sau radiația etc.) etc., precum și adaptabilitatea sa la parametrii de funcționare ai sistemului energetic. Izolarea sa se încadrează în domeniul de aplicare al sistemului de izolație care trebuie luat în considerare. Fluxul de aer și disiparea căldurii în transformatorul de tip uscat, tensiunea de izolație etc., toate sunt incluse în domeniul de aplicare al sistemului de izolație care trebuie luat în considerare.

4.3 Hârtie izolatoare

Hârtia din fibre vegetale este împărțită în fibre de lemn, fibre de bumbac și fibre de cânepă, dintre care cea mai frecvent utilizată este hârtia din fibre de celuloză cu sulfat pur. Bradul, pinul coreean și alte tipuri de lemn sunt compuse în principal din celuloză, care este un compus polimeric natural. Metoda de fabricare a hârtiei izolatoare adoptă o metodă chimică, cum ar fi metoda sulfatului. În această metodă, componenta principală a lichidului de gătit este sulfura de sodiu (Na2S). Sulfura de sodiu este hidrolizată pentru a genera sulfură de sodiu și hidroxid de sodiu. Celuloza reacționează și se dizolvă în sodă. Lichidul de gătit este relativ blând, astfel încât greutatea moleculară a celulozei scade foarte puțin. Hârtiile izolatoare din celuloză vegetală utilizate în mod obișnuit în transformatoare sunt: ​​hârtia pentru cabluri de alimentare, hârtia pentru cabluri de înaltă tensiune și hârtia izolatoare inter-spire pentru transformatoare.

1) Hârtie pentru cabluri: Hârtia pentru cabluri este fabricată din celuloză kraft, clasele DL08, DL12, DL17, grosimile fiind de 0,08 mm, 0,12 mm și respectiv 0,17 mm și se livrează în role. După impregnarea hârtiei pentru cabluri cu ulei de transformator, rezistența sa mecanică și rezistența electrică se vor îmbunătăți semnificativ. De exemplu, rezistența electrică a hârtiei pentru cabluri de alimentare în aer este de 6~9×10³kV/m, iar după uscare și imersare în uleiul de transformator, rezistența electrică ajunge la 70~90×10³kV/m. Are o stabilitate termică suficientă și este de obicei utilizată ca izolație pentru înfășurări și izolație intermediară. Hârtia pentru cabluri include, de asemenea, hârtie pentru cabluri de înaltă tensiune, hârtie pentru cabluri de joasă tensiune, hârtie pentru cabluri de înaltă densitate și hârtie creponată izolatoare. Hârtia pentru cabluri de înaltă tensiune este potrivită pentru transformatoare și transformatoare de 110-330kV, cu tangentă de pierdere dielectrică redusă; Hârtia pentru cabluri de joasă tensiune este utilizată pentru izolarea cablurilor de alimentare și a transformatoarelor sau a altor produse electrice de 35 kV și mai mici; hârtia creponată izolatoare este fabricată din hârtie electroizolantă. Este fabricată prin prelucrare cutelor și are cute de-a lungul direcției sale transversale, care sunt trase separat atunci când este întinsă. Este adesea utilizată pentru înfășurarea izolației transformatoarelor imersate în ulei, cum ar fi înfășurarea izolației prizelor de bobină, a cablurilor și a dispozitivelor de ecranare electrostatică; hârtia pentru cabluri de înaltă densitate este, de asemenea, izolatoare. Un tip de hârtie creponată, rezistența electrică este cu 100% până la 150% mai mare decât hârtia creponată generală, rezistența mecanică este cu 50% mai mare, rezistența electrică este mare, rezistența la ulei este bună, elasticitatea este bună și este ușor de întins. Poate fi utilizată ca plumb în loc de bandă lăcuită și izolarea conexiunilor și curbelor firelor.

2) Hârtie telefonică: Hârtia telefonică este, de asemenea, fabricată din celuloză de sulfat, care este utilizată în mod obișnuit în cablurile telefonice. Are o rezistență mecanică slabă și este utilizată în general ca izolație a spirelor, izolație stratificată sau izolație de acoperire a conductorilor.

3) Hârtie pentru condensatoare: Hârtia pentru condensatoare este împărțită în clasa A și clasa B în funcție de cerințele de utilizare. Hârtia pentru condensatoare din clasa A este utilizată pentru condensatoare dielectrice din hârtie metalizată în industria electronică. Clasa B este utilizată în principal ca dielectric interpolar pentru condensatoarele de putere. Hârtia pentru condensatoare se caracterizează printr-o etanșeitate ridicată și o grosime subțire. În general, transformatoarele de curent utilizează adesea hârtie pentru condensatoare, iar transformatoarele sunt rareori utilizate.

4) Hârtie izolatoare spiralată: Hârtia izolatoare spiralată este utilizată ca hârtie suport pentru hârtia de dimensionare, iar hârtia de dimensionare este utilizată pentru a înfășura cilindrul izolator (tubul) și manșonul capacitiv, caracterizată prin faptul că înălțimea de absorbție a apei este mai mare decât cea a hârtiei de cablu și mai mică decât cea a hârtiei de impregnare. Hârtia lipită este împărțită în lipită cu o singură față sau cu două fețe (rășină fenolică sau epoxidică), care este întărită la temperatură scăzută. Când hârtia lipită este utilizată pentru a realiza un tub de hârtie sau pentru a presa un laminat, lipiciul este în final întărit atunci când este încălzit și presat. Rola este în general bandă adezivă cu o singură față, iar banda presată este bandă dublu adezivă. În plus, există și hârtie lipită cu diamant (hârtie lipită cu plasă), care este utilizată pentru izolația intermediară a bobinelor de înfășurare în folie imersată în ulei. După întărire, asigură aderența dintre izolații și dintre izolație și folie, sporind rezistența și o bună permeabilitate la ulei.

Hârtia izolatoare convențională pentru transformatoare este utilizată în principal pentru hârtie de cabluri, hârtie creponată și hârtie de distribuire a romburilor, care sunt utilizate în transformatoare ca izolație între spire, izolație interstrat, legare a plumbului etc. De obicei, prețurile diferitelor tipuri de hârtie izolatoare nu sunt diferite. Vor fi prea mari, aproximativ 20 de yuani/kg.

4.4 Materiale compozite electrice

Filmele subțiri electrice și materialele compozite electrice au proprietăți dielectrice excelente și aparțin materialelor izolatoare subțiri. Filmele electrice includ filmul de poliester și filmul de poliimidă, care pot fi utilizate și ca izolație a firelor și izolație intermediară în transformatoare. Materialul compozit electric este un produs compozit realizat dintr-o parte sau două fețe ale materialului din fibre lipite cu film, care poate fi utilizat ca izolație intermediară în transformatoare, în special în bobinele înfășurate în folie transformate uscat, iar bobinele de joasă tensiune sunt de obicei fabricate din materiale compozite. După impregnarea cu rășină, este utilizat ca izolație intermediară. Materialele compozite utilizate în mod obișnuit sunt DMD, gazele cu efect de seră și așa mai departe.

Denumirea completă a DMD este material compozit moale nețesut din fibră de poliester, film de poliester, care este împărțit în DMD cu rășină preimpregnată și DMD nepreimpregnat. D) Compozit moale fabricat în trei straturi. DMD are o izolație electrică excelentă, rezistență la căldură și rezistență mecanică, precum și proprietăți excelente de impregnare. DMD nepreimpregnat poate fi utilizat ca izolație intermediară pentru transformatoarele imersate în ulei, iar DMD preimpregnat poate fi utilizat ca izolație intermediară pentru bobinele înfășurate în folie de joasă tensiune în transformatoarele uscate din clasa F. Indicatorii săi specifici de performanță sunt prezentați în tabelul următor:

Denumirea completă a GHG este material compozit moale din fibră de sticlă, rășină preimpregnată cu folie de poliimidă, grad H. Este un material compozit moale cu trei straturi, realizat dintr-o țesătură din fibră de sticlă (G) lipită pe ambele părți ale unei folii de poliimidă (H). Comparativ cu DMD, are o rezistență mai bună la căldură și poate fi utilizat pentru izolația interstrat a bobinelor înfășurate în folie de joasă tensiune ale transformatoarelor de tip uscat cu izolație de clasa H.

Denumirea completă a NHN este material compozit moale, folie de poliimidă, hârtie cu fibre de poliaramidă. NHN este în prezent cel mai performant material izolant cu strat subțire, cu o rezistență excelentă la căldură, proprietăți dielectrice bune, absorbție redusă a apei și o rezistență excelentă la umiditate. Aparține clasei de materiale izolante H și poate fi utilizat pentru izolația interstrat a transformatoarelor de tip uscat din clasa H. Parametrii săi specifici de performanță sunt prezentați în tabelul următor:

4.5 Carton izolant

Cartonul izolant este fabricat din celuloză de lemn kraft pură pentru fabricarea hârtiei și poate fi utilizat pentru distanțiere pentru goluri de ulei, rețineri pentru goluri de ulei, separatoare, tuburi de carton, hârtie ondulată, izolație pentru jug de fier, izolație pentru cleme și plăci de presiune pentru înfășurări de plăcinte etc., grosimea sa obișnuită fiind de 1,0 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm. Cartonul izolant este împărțit în funcție de densitate în carton de densitate mică, carton de densitate medie și carton de densitate mare. Hârtia de densitate mică este denumită de obicei carton moale T3, densitatea fiind între 0,75 g/cm3 și 0,9 g/cm3, rezistența este scăzută și este adesea utilizată pentru îndoirea pieselor sau realizarea pieselor elastice după umezire, cum ar fi formarea inelelor unghiulare, a pieselor inelare și a tuburilor de hârtie moale. Cartonul de densitate mică are o rată mare de absorbție a uleiului, o formabilitate bună, dar proprietăți mecanice slabe. Cartonul de densitate medie este denumit de obicei carton T1, cu o densitate între 0,95 g/cm3 și 1,15 g/cm3, utilizat ca suport etc.; carton de densitate mare Cartonul este denumit de obicei carton T4, cu o densitate între 1,15 g/cm3 și 1,3 g/cm3 și este utilizat ca tub de carton izolator, placă de presiune izolatoare și inel de capăt. În structura distanțierului de tip placă de ulei, compusă din tuburi de hârtie multistrat cu bobină de înaltă tensiune, se poate utiliza și carton ondulat în locul lonjeroanelor de carton pentru a forma goluri de ulei, ceea ce poate economisi materiale pe baza asigurării performanței izolației.

4.6 Folie de polipropilenă

1) Folia de polipropilenă este fabricată din rășină de polipropilenă (PP) extrudată într-o folie groasă și întinsă într-o direcție de 0,92 g/cm3. 2) Are proprietăți electrice bune și stabilitate chimică, coeficientul dielectric relativ este de 2 până la 2,2, iar presiunea de străpungere este mai mare de 150 MV/m; 3) Are proprietăți mecanice bune, iar rezistența la tracțiune este mai mare de 100 MPa; 4) Poate fi utilizată pentru o perioadă lungă de timp la 125 ℃ și aparține clasei de izolație E; 5) Are hidrofobicitate și o capacitate puternică de absorbție a apei și poate fi utilizată pentru izolarea firelor transformatoarelor imersate în ulei.

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