После прочтения этого текста вы получите полное представление о материале и конструкции корпуса трансформатора.

К основным материалам корпуса трансформатора относятся материалы магнитной цепи, материалы печатной платы, изоляционные материалы, конструкционные материалы и т.д. Конкретные области применения и категории материалов:

1. Лист из кремниевой стали

В трансформаторе к характеристикам кремнистой стали предъявляются следующие основные требования:

①Низкие потери железа, являющиеся важнейшим показателем качества листовой кремнистой стали. Во всех странах марки стали классифицируются в зависимости от значения потерь железа. Чем ниже потери железа, тем выше марка стали.

② Интенсивность магнитной индукции высока в условиях сильного магнитного поля, что уменьшает объем и вес железного сердечника двигателя и трансформатора, а также позволяет экономить листы кремнистой стали, медные провода и изоляционные материалы.

③ Поверхность гладкая, ровная и имеет равномерную толщину, что позволяет улучшить коэффициент заполнения железного сердечника.

④ Обладает хорошей пробивной способностью и легко поддается обработке.

⑤Адгезия и свариваемость поверхностной изоляционной пленки хорошие, что предотвращает коррозию и улучшает свойства при штамповке.

⑥ Практически отсутствует магнитное старение.

Классификация и определение марки листовой стали с кремнеземом

В трансформаторах обычно используются холоднокатаные листы кремнеземной стали с ориентированной структурой зерна для обеспечения высокого уровня энергоэффективности в режиме холостого хода. Холоднокатаные листы кремнеземной стали с ориентированной структурой зерна можно разделить на обычные холоднокатаные листы, листы кремнеземной стали с высокой магнитной проницаемостью (или листы кремнеземной стали с высокой магнитной индукцией) и листы кремнеземной стали, обработанные лазером, в зависимости от свойств и методов обработки. Обычно при переменном магнитном поле (пиковое значение) 50 Гц и токе 800 А лист кремнеземной стали с минимальной магнитной поляризацией B800A = 1,78 Тл ~ 1,85 Тл, достигаемой железным сердечником, называется обычным листом кремнеземной стали, обозначается как «CGO», и B800A = 1,85 Тл или более. Основное отличие стали Hi-B от обычной кремнеземной стали заключается в том, что у стали Hi-B очень высокая степень ориентации зерен кремнеземной стали, то есть очень высокая степень ориентации зерен кремнеземной стали в направлении легкого намагничивания. В промышленности для производства листов кремниевой стали с содержанием кремния 3% используется процесс вторичной рекристаллизации. Ориентированность зерен в стали Hi-B очень высока. Среднее отклонение от направления прокатки составляет 3°, тогда как у обычной кремниевой стали оно составляет 7°, поэтому сталь Hi-B обладает более высокой магнитной проницаемостью, обычно ее показатель B800A может достигать более 1,88 Тл, что улучшает гауссову текстуру ориентации и снижает потери на магнитное поле. Еще одна особенность стали Hi-B заключается в том, что упругое натяжение стекловидной пленки и изоляционного покрытия, прикрепленного к поверхности стального листа, составляет 3–5 Н/мм², что лучше, чем 1–2 Н/мм² у обычной ориентированной кремниевой стали. Слой с высоким натяжением уменьшает ширину магнитных доменов и снижает потери на аномальные вихревые токи. Поэтому сталь Hi-B имеет более низкие потери на магнитное поле, чем обычная ориентированная кремниевая сталь.

Листы из кремниевой стали с лазерной маркировкой изготавливаются на основе стали Hi-B, с помощью технологии лазерного облучения поверхность слегка деформируется, магнитная ось дополнительно измельчается, и достигается снижение потерь железа. Листы из кремниевой стали с лазерной маркировкой не подлежат отжигу, поскольку эффект лазерной обработки исчезает при повышении температуры.

Обычно она составляет около 1,56 Тл, что примерно на 20% отличается от плотности магнитного потока насыщения обычной листовой кремниевой стали (1,9 Тл), поэтому расчетную плотность магнитного потока трансформатора также необходимо уменьшить на 20%. Расчетная плотность магнитного потока трансформаторов на аморфном масле обычно ниже 1,35 Тл. Расчетная магнитная плотность трансформаторов с сухим переключением на основе кристаллического сплава обычно ниже 1,2 Тл.

2) Аморфные агрегатные стержни чувствительны к напряжениям. После приложения напряжения характеристики холостого хода легко ухудшаются. Поэтому следует уделять особое внимание конструкции. Стержень должен быть подвешен на опорной раме и катушке, выдерживая собственную силу тяжести. При этом во время сборки следует проявлять особую осторожность: железный стержень не должен подвергаться напряжениям, а использование ударных и других методов следует свести к минимуму.

3) Магнитострикция примерно на 10% больше, чем у обычных листов кремнистой стали, поэтому шум трудно контролировать, что также является одной из основных причин, ограничивающих широкое распространение трансформаторов из аморфных сплавов. К шуму трансформатора предъявляются более высокие требования, которые делятся на чувствительные и нечувствительные зоны, а требования к уровню звука выдвигаются целенаправленно, что требует дальнейшего снижения магнитной плотности конструкции сердечника.

4) Полоска из аморфного сплава тонкая, всего 0,03 мм, поэтому из нее нельзя изготовить пластинчатую форму, как из обычного листа кремниевой стали, а можно только сделать из нее катушку с железным сердечником. Следовательно, традиционные производители трансформаторов не могут самостоятельно обрабатывать железный сердечник. При заказе производства, в соответствии с прямоугольным сечением полосы с катушкой из железного сердечника, катушка трансформатора из аморфного сплава обычно также изготавливается в прямоугольной форме;

5) Степень локализации недостаточна. В настоящее время в основном используются импортные полосы из аморфных сплавов от Hitachi Metals, и локализация постепенно осуществляется. В Китае компании Antai Technology и Qingdao Yunlu предлагают широкий ассортимент полос из аморфных сплавов (213 мм, 170 мм и 142 мм), но всё ещё существует определённый разрыв между их характеристиками и стабильностью импортных полос.

6) Максимальная длина полосы ограничена. Максимальная длина внешней периферии полосы из аморфного сплава на ранней стадии также значительно ограничена из-за ограничений размеров печи для отжига. Однако в настоящее время эта проблема в основном решена, и можно производить аморфные сплавы с максимальной длиной периферии полосы 10 м. Каркас с железным сердечником может использоваться для производства сухих литий-ионных аккумуляторов из аморфного сплава мощностью 3150 кВА и менее, а также литий-ионных аккумуляторов из аморфного сплава мощностью 10000 кВА и менее.

Благодаря превосходному энергосберегающему эффекту трансформаторов из аморфных сплавов, а также мерам по энергосбережению и сокращению выбросов в масштабах страны и ряду других политик, рыночная доля трансформаторов из аморфных сплавов растет. Учитывая цену полосы из аморфного сплава (в настоящее время 26,5 юаней/кг), она примерно вдвое выше, чем у обычных листов из кремниевой стали (30Q120 или 30Q130), а разница с медью относительно невелика. С учетом качества продукции для электросетей и требований тендеров, в трансформаторах из аморфных сплавов обычно используются медные проводники. По сравнению с обычными листами из кремниевой стали, основные различия в стоимости трансформаторов из аморфных сплавов заключаются в следующем:

1) Из-за намотанной конструкции сердечника для трансформаторного сердечника следует использовать трехфазную пятиколонную конструкцию, что позволяет уменьшить вес однокорпусного сердечника и упростить сборку. Трехфазная пятиколонная конструкция и трехфазная трехколонная конструкция имеют свои преимущества и недостатки с точки зрения стоимости. В настоящее время большинство производителей используют трехфазную пятиколонную конструкцию. Приобретенный однокорпусный железный сердечник и его сборка показаны на рисунке 2:

2) Поскольку поперечное сечение стержня имеет прямоугольную форму, для обеспечения постоянного расстояния изоляции катушки высокого и низкого напряжения также выполнены в соответствующей прямоугольной конструкции.

1) Поскольку расчетная магнитная плотность сердечника примерно на 25% ниже, чем у обычных трансформаторов из листовой кремниевой стали, а коэффициент ламинирования его сердечника составляет около 0,87, что значительно ниже, чем у обычных трансформаторов из листовой кремниевой стали (0,97), его расчетная площадь поперечного сечения должна быть больше, чем у обычных трансформаторов из листовой кремниевой стали. Если она превышает 25%, то соответствующий периметр высоковольтных и низковольтных катушек также увеличится. В то же время необходимо учитывать увеличение длины витков высоковольтных и низковольтных катушек. Чтобы гарантировать, что потери нагрузки катушки не изменятся, площадь поперечного сечения проволоки должна быть соответственно больше. Соответственно, содержание меди в трансформаторах из аморфного сплава примерно на 20% выше, чем в обычных трансформаторах.

3. Материалы для схем

Обзор

Внутренняя цепь трансформатора в основном состоит из обмоток (также известных как катушки). Она напрямую подключена к внешней электросети и является основным компонентом трансформатора. Внутренняя цепь трансформатора обычно состоит из проволочных обмоток. Медные и алюминиевые провода делятся на круглые, плоские (которые, в свою очередь, могут быть разделены на одинарные, комбинированные и транспонированные), фольговые проводники и т. д. в зависимости от формы поперечного сечения проводов. Слои, и в конечном итоге образуют общую катушку. Таким образом, основными проводящими материалами цепи трансформатора являются медь и алюминий.

3.1 Сравнение характеристик меди и алюминия

Медь и алюминий — это металлические материалы с хорошей электропроводностью, которые широко используются в качестве проводников при изготовлении трансформаторных обмоток. Различия в физических свойствах показаны в следующей таблице:

3.2 Сравнительная оценка характеристик медно-алюминиевых проводов в обмотках трансформаторов

Различие медно-алюминиевых трансформаторов также определяется различием материалов, которое проявляется в следующих аспектах:

1) Удельное сопротивление медных проводников составляет всего около 60% от удельного сопротивления алюминиевых проводников. Для достижения одинаковых потерь и повышения температуры площадь поперечного сечения используемых алюминиевых проводников более чем на 60% больше, чем у медных, поэтому требуется одинаковая мощность и одинаковые параметры. Объем трансформатора с алюминиевыми проводниками обычно больше, чем у трансформатора с медными проводниками, но при этом увеличивается и площадь теплоотвода трансформатора, поэтому повышение температуры масла ниже;

2) Плотность алюминия составляет всего около 30% от плотности меди, поэтому распределительные трансформаторы с алюминиевыми проводниками легче, чем распределительные трансформаторы с медными проводниками;

3) Температура плавления алюминиевого проводника значительно ниже, чем у медного, поэтому предельный уровень повышения температуры при коротком замыкании составляет 250 ℃, что ниже, чем 350 ℃ у медного проводника. Следовательно, его объем также больше, чем у трансформатора с медным проводником;

4) Твердость алюминиевого проводника низкая, поэтому поверхностные заусенцы легче удалить, следовательно, после изготовления трансформатора снижается вероятность межвиткового или межслойного короткого замыкания, вызванного заусенцами;

5) Из-за низкой прочности алюминиевых проводников на растяжение и сжатие, а также низкой механической прочности, трансформаторы с алюминиевыми проводниками менее устойчивы к короткому замыканию, чем трансформаторы с медными проводниками. Предел прочности проводника составляет 1600 кг/см², что значительно повышает его несущую способность;

6) Процесс сварки между алюминиевым и медным проводниками некачественный, и гарантировать качество сварного соединения непросто, что в определенной степени влияет на надежность алюминиевого проводника.

7) Удельная теплоемкость алюминиевого проводника составляет 239% от удельной теплоемкости медного проводника, но, учитывая разницу в плотности и расчетной электрической плотности между ними, фактическая разница в тепловых постоянных времени не так велика, как разница в удельной теплоемкости. Кратковременная перегрузочная способность сухих трансформаторов оказывает незначительное влияние.

4. Изоляционный материал

Обзор

Однако надежность и срок службы трансформатора в значительной степени зависят от используемого изоляционного материала. Изоляционные материалы, также известные как диэлектрики, представляют собой вещества с высоким сопротивлением и низкой проводимостью. Изоляционные материалы могут использоваться для изоляции проводников, заряженных или находящихся под разными потенциалами, позволяя току течь в определенном направлении. В трансформаторных изделиях изоляционные материалы также выполняют функции рассеивания тепла, охлаждения, поддержки, фиксации, гашения дуги, улучшения градиента потенциала, влагостойкости, устойчивости к плесени и защиты проводников. Под действием постоянного напряжения через изоляционный материал протекает лишь очень малый ток. Его удельное сопротивление (относительно объемного удельного сопротивления в воздухе) относительно высокое, обычно 10⁸–10²⁰ Ом·см (удельное сопротивление проводника составляет 10⁻⁶–10⁻³ Ом·см, а удельное сопротивление полупроводника — 10⁻³–10⁸ Ом·см).

Изоляционный материал обладает очень большим сопротивлением постоянному току. Благодаря высокому удельному сопротивлению, под действием постоянного напряжения он практически не проводит ток, за исключением очень малого поверхностного тока утечки; при этом он обладает емкостью по отношению к переменному току. Электрический ток также обычно считается непроводящим. Чем выше удельное сопротивление изоляционного материала, тем лучше его изоляционные свойства.

Изоляционные материалы используются в трансформаторах для изоляции проводящих частей друг от друга и заземления (нулевого потенциала). При использовании в различных конструкциях они также должны обладать хорошими механическими свойствами. Кроме того, изоляционные материалы выполняют и другие функции, такие как охлаждение, фиксация, накопление энергии, гашение дуги, улучшение градиента потенциала, влагостойкость, защита от плесени и защита проводников.

Как правило, изоляционные материалы делятся на три категории:

1) Газоизоляционные материалы: При нормальной температуре и давлении обычные сухие газы обладают хорошими изоляционными свойствами, например, воздух, азот, водород, диоксид углерода, гексафторид серы и др. Среди них воздух и гексафторид серы широко используются в трансформаторах;

2) Жидкий изоляционный материал: Жидкий изоляционный материал обычно существует в виде масла, также известного как изоляционное масло. Например, минеральные масла, растительные масла, синтетические эфиры и т. д.

3) Твердые изоляционные материалы: такие как изоляционная краска, изоляционный клей, изоляционная бумага, изоляционный картон, гофрированный картон, электротехнические пластмассы и пленки, электротехнические ламинаты (стержни, трубки), литая эпоксидная смола, электротехнический фарфор, резина, изделия из слюды и т. д.

4.1 Изоляционное масло

Изоляционное масло характеризуется высокой электрической прочностью, высокой молниеотводимостью, низкой температурой замерзания, рабочей температурой под действием кислорода, высокой температурой и сильным электрическим полем, нетоксичностью, некоррозионностью, низкой вязкостью, хорошей текучестью и т.д. Оно широко используется в электротехнических изделиях, таких как трансформаторы, масляные выключатели, конденсаторы и кабели, и выполняет функции изоляции, охлаждения, пропитки и заполнения. Кроме того, оно также выполняет функцию гашения дуги в масляных выключателях и накопления энергии в конденсаторах.

Изоляционное масло одновременно выполняет двойную функцию: изоляцию и охлаждение трансформатора;

В настоящее время изоляционные масла, как правило, делятся на следующие категории:

1) Минеральное масло: например, трансформаторное масло, масло для выключателей, масло для конденсаторов, кабельное масло;

2) Синтетические масла: такие как додецилбензол, силиконовое масло, синтетический эфир и т. д.;

3) Растительное масло;

4.2 Эпоксидная смола

Эпоксидная смола — это полимерное соединение. Смола характеризуется твердым, полутвердым или квазитвердым органическим материалом с неопределенной молекулярной массой (обычно высокой), склонностью к текучести под воздействием напряжения, обычно в диапазоне размягчения или плавления, и твердым поперечным сечением, часто имеющим форму оболочки. Обладает следующими основными характеристиками:

1) Молекулярная цепочка очень длинная, каждая цепочка содержит сотни или даже десятки тысяч атомов, связанных друг с другом ковалентными связями;

2) Длинная молекулярная цепь состоит из наименьшей повторяющейся единицы, то есть звена цепи, а количество звеньев цепи в молекуле называется степенью полимеризации;

3) Суммарная межмолекулярная сила макромолекул часто превышает силу химической связи между атомами в молекуле, поэтому полимерные соединения обладают рядом характеристик: например, они не образуют газообразного полимера, процесс растворения полимера происходит очень медленно и т. д. Если между молекулами есть сшивки, эта особенность проявляется еще сильнее.

Эпоксидная смола — это олигомеры, содержащие эпоксидные функциональные группы. Эпоксидные смолы начали появляться в 1891 году. После 1947 года многие компании в США и Швейцарии успешно синтезировали эпоксидные смолы на основе бисфенола А в промышленных масштабах. В моей стране производство началось в 1956 году.

Электроизоляционные свойства эпоксидных материалов особенно выдающиеся. Без добавления наполнителя сопротивление электропроводности (EB) отвержденного продукта превышает 16 МВ/м, пиковое напряжение (pV) превышает 1011 Ом·м, εr составляет от 3 до 4, а tanδ — около 0,002 при промышленной частоте. Поэтому 20%-ные кольцевые кислородсодержащие смолы используются для электрической и электронной изоляции, например, в качестве эпоксидной пропиточной краски класса B для пропитки обмоток статора малых и средних двигателей; эпоксидная краска без растворителей используется для вакуумной пропитки обмоток статора больших двигателей; ламинаты (пластины, трубки, стержни) используются в качестве клиньев и прокладок для пазов двигателей, штоков управления высоковольтными выключателями; клеи используются для склеивания высоковольтных электрических фарфоровых изоляторов; литьевые смеси используются для дисковой изоляции в полностью закрытых комбинированных электроустановках (КРУЭ) на основе гексафторида серы. Такие компоненты, как изоляторы, трансформаторы и высоковольтные керамические конденсаторы. В настоящее время торговые марки эпоксидных смол или модифицированных эпоксидных смол, производимых в Китае, все еще не стандартизированы. Названия различных производителей эпоксидных смол по всему миру также различаются и требуют идентификации по товарному знаку.

Эпоксидные смолы представляют собой олигомеры и могут использоваться только после отверждения. Отвердитель реагирует с эпоксидной смолой, сшивая молекулы смолы из линейной структуры в объемную. Промоторы/катализаторы могут снижать энергию активации реакции и способствовать/регулировать процесс гелеобразования литьевого материала. Отвердитель использует содержащийся в нем активный водород для осуществления реакции присоединения с раскрытием кольца с активной эпоксидной группой в смоле, обеспечивая отверждение. Активный водород в отвердителе или ускорителе представлен группами -NH2, -NH-, -COOH, -OH и -SH. Обычно используемые отвердители — это амины и ангидриды кислот. Некоторые отвердители требуют использования ускорителей/катализаторов, некоторые — высокотемпературных условий, а некоторые могут бурно реагировать при низких температурах. Различные отвердители также приводят к значительным различиям в свойствах отвержденных продуктов, что существенно влияет на конечные свойства продукта. Поэтому разработка и выбор отвердителя в составе эпоксидной смолы имеют первостепенное значение.

Эпоксидная изоляция используется в сухих трансформаторах и является новым методом, разработанным за последние 40 лет. Расчетный срок службы обмотки трансформатора должен достигать 30 лет, а класс термостойкости должен соответствовать классу F. Обычным материалам сложно соответствовать этим требованиям.

Для достижения желаемого эффекта необходимо проектировать, оптимизировать, тестировать и проверять используемые материалы, а также системы их составления и технологические процессы. В сухом трансформаторе с эпоксидной изоляцией система эпоксидной смолы формируется методом литья или погружения, а затем подвергается термической обработке для образования изоляции катушки (т.е. продольной изоляции). В течение всего срока службы сухого трансформатора эпоксидная изоляция должна также обеспечивать электрическую изоляцию катушки и механическую прочность, а также рассеивать тепло внутри катушки за счет теплопроводности.

Главным недостатком является необратимость и невозможность устранения дефектов и повреждений смоляной изоляции (как правило, дефектов в процессе производства и повреждений в процессе эксплуатации). Поэтому предотвращение растрескивания твердой изоляции, предотвращение дефектов литья и предотвращение частичного разряда (т.е. частичного разряда) имеют особое значение и становятся ключевыми аспектами технологии производства твердой изоляции, а также предметом конкуренции среди производителей.

Из-за значительного повышения температуры, вызванного потерями во время работы трансформатора, смоляная изоляция длительное время работает при высоких температурах (например, трансформаторы класса F, максимальная расчетная рабочая температура обычно составляет около 140 ℃), и трансформатор может находиться при высоких температурах до ввода в эксплуатацию и во время технического обслуживания, а также при низких температурах (например, -30 ℃), и в любой момент трансформатор может подвергаться сильным электрическим ударам, таким как удары молнии высокого напряжения или короткое замыкание. Смоляные изоляционные катушки должны быть способны адаптироваться к этим изменениям и выдерживать электродинамические удары короткого замыкания при экстремально высоких и низких температурах. Поэтому к тепловым, механическим и электрическим свойствам эпоксидных изоляционных систем предъявляются чрезвычайно жесткие требования.

В настоящее время существует два типа изоляционных материалов для трансформаторов, изготовленных методом литья из смолы: один — это «литье из чистой смолы + армирование стекловолокном с высокой степенью заполнения», а другой — «литье из порошка кварца из смолы + локальное армирование препреговой стекловолоконной сеткой».

Система изоляции (то есть, традиционная конструкция изоляции) охватывает более широкую область, чем система изоляционных материалов. Она относится к изоляции электрооборудования (или его отдельных компонентов) в целом, включая не только изоляционные материалы и их комбинации, но и изоляцию и проводники. Или же учитывается взаимосвязь между магнитами, взаимосвязь с электрическим полем, взаимосвязь между изоляцией и окружающей средой (газ или жидкость и их условия, загрязнение поверхности, условия теплоотвода, механическая сила или излучение и т. д.), и ее адаптивность к рабочим параметрам изоляции энергосистемы. Воздушный поток и теплоотвод в сухом трансформаторе, изоляционные напряжения и т. д. – все это входит в сферу рассмотрения системы изоляции.

4.3 Изоляционная бумага

Бумага из растительных волокон делится на бумагу из древесных волокон, хлопковых волокон и конопляных волокон, из которых наиболее часто используется бумага из чистого сульфатного древесного волокна. Пихта, корейская сосна и другие породы древесины в основном состоят из целлюлозы, которая является природным полимерным соединением. Метод производства изоляционной бумаги использует химический метод, например, сульфатный метод. В этом методе основным компонентом варочного раствора является сульфид натрия (Na₂S). Сульфид натрия гидролизуется с образованием гидросульфида натрия и гидроксида натрия. Целлюлоза реагирует и растворяется в щелочи. Варочный раствор относительно мягкий, поэтому молекулярная масса целлюлозы уменьшается очень незначительно. Наиболее часто используемые в трансформаторах изоляционные бумаги из растительной целлюлозы: бумага для силовых кабелей, бумага для высоковольтных кабелей и межвитковая изоляционная бумага для трансформаторов.

1) Кабельная бумага: Кабельная бумага изготавливается из крафт-целлюлозы, марки DL08, DL12, DL17, толщина составляет 0,08 мм, 0,12 мм и 0,17 мм соответственно, и поставляется в рулонах. После пропитки кабельной бумаги трансформаторным маслом ее механическая и электрическая прочность значительно улучшаются. Например, электрическая прочность силовой кабельной бумаги на воздухе составляет 6–9 × 10³ кВ/м, а после сушки и погружения в трансформаторное масло электрическая прочность достигает 70–90 × 10³ кВ/м. Она обладает достаточной термостойкостью и обычно используется в качестве изоляции обмоток и межслойной изоляции. Кабельная бумага также включает в себя высоковольтную кабельную бумагу, низковольтную кабельную бумагу, кабельную бумагу высокой плотности и изоляционную крепированную бумагу. Высоковольтная кабельная бумага подходит для трансформаторов и устройств на 110–330 кВ, имеет низкий тангенс угла диэлектрических потерь; Низковольтная кабельная бумага используется для изоляции силовых кабелей и трансформаторов или других электротехнических изделий напряжением 35 кВ и ниже; изоляционная крепированная бумага изготавливается из электроизоляционной бумаги. Она имеет гофрированную структуру, и поперек нее образуются складки, которые растягиваются при растяжении. Часто используется для обмотки изоляции маслонаполненных трансформаторов, например, для изоляции выводов катушек, проводов и устройств защиты от электростатического разряда; высокоплотная кабельная бумага также является разновидностью крепированной бумаги, её электрическая прочность на 100-150% выше, чем у обычной крепированной бумаги, механическая прочность на 50% выше, она обладает высокой электрической прочностью, хорошей маслостойкостью, хорошей эластичностью и легко растягивается. Её можно использовать в качестве изоляции проводов вместо лакированной ленты, а также для изоляции соединений и изгибов проводов.

2) Телефонная бумага: Телефонная бумага также изготавливается из сульфатной целлюлозы и широко используется в телефонных кабелях. Она обладает низкой механической прочностью и обычно используется в качестве изоляции витков, изоляции слоев или защитной изоляции проводников.

3) Конденсаторная бумага: Конденсаторная бумага делится на классы А и В в зависимости от требований к применению. Конденсаторная бумага класса А используется в электронной промышленности для металлизированных бумажных диэлектрических конденсаторов. Конденсаторная бумага класса В в основном используется в качестве межполюсного диэлектрика для силовых конденсаторов. Конденсаторная бумага характеризуется высокой плотностью и малой толщиной. Как правило, в трансформаторах тока часто используется конденсаторная бумага, а в трансформаторах — редко.

4) Свернутая изоляционная бумага: Свернутая изоляционная бумага используется в качестве подложки для проклеивающей бумаги, которая, в свою очередь, используется для намотки изоляционного цилиндра (трубки) и емкостной оболочки. Она характеризуется тем, что имеет более высокое водопоглощение, чем кабельная бумага, и более низкое, чем пропитанная бумага. Склеенная бумага бывает односторонней или двусторонней (с фенольной или эпоксидной смолой), отверждается при низкой температуре. При изготовлении бумажной трубки или прессовании ламината клей окончательно отверждается при нагревании и прессовании. Рулон обычно представляет собой одностороннюю ленту, а прессованная лента – двустороннюю. Кроме того, существует также ромбовидная клеевая бумага (сетчатая клеевая бумага), которая используется для межслойной изоляции катушек фольги, погруженной в масло. После отверждения она обеспечивает адгезию между изоляцией и между изоляцией и фольгой, повышая прочность и обеспечивая хорошую маслопроницаемость.

Обычная изоляционная бумага для трансформаторов в основном используется для кабельной бумаги, крепированной бумаги и ромбовидной диспенсерной бумаги, которые применяются в трансформаторах в качестве межвитковой изоляции, межслойной изоляции, связывания выводов и т. д. Обычно цены на различные виды изоляционной бумаги не сильно различаются. Они могут быть очень высокими, около 20 юаней/кг.

4.4 Электрокомпозитные материалы

Электрические тонкие пленки и электрические композитные материалы обладают превосходными диэлектрическими свойствами и относятся к тонкопленочным изоляционным материалам. К электрическим пленкам относятся полиэфирные и полиимидные пленки, которые также могут использоваться в качестве изоляции проводов и промежуточной изоляции в трансформаторах. Электрический композитный материал представляет собой композитное изделие, изготовленное из пленки с одной или двумя сторонами, соединенными с волокнистым материалом, и может использоваться в качестве промежуточной изоляции в трансформаторах, особенно в сухих обмотках из фольги, а низковольтные обмотки обычно изготавливаются из композитных материалов. После пропитки смолой он используется в качестве промежуточной изоляции. Наиболее часто используемые композитные материалы — это DMD, GHG и другие.

Полное название DMD — полиэфирная пленка, полиэфирное волокно, нетканый мягкий композитный материал, который делится на DMD с предварительной пропиткой смолой и DMD без предварительной пропитки. D) Изготовленный трехслойный мягкий композит. DMD обладает превосходной электроизоляцией, термостойкостью и механической прочностью, а также отличными свойствами пропитки. DMD без предварительной пропитки может использоваться в качестве межслойной изоляции для маслопогружных трансформаторов, а DMD с предварительной пропиткой — в качестве межслойной изоляции для низковольтных фольгированных обмоток в сухих трансформаторах класса F. Его конкретные эксплуатационные характеристики показаны в следующей таблице:

Полное название GHG — полиимидная пленка, предварительно пропитанная смолой H-класса, стекловолоконный мягкий композитный материал. Это трехслойный мягкий композитный материал, состоящий из стекловолоконной ткани (G), наклеенной с обеих сторон на полиимидную пленку (H). По сравнению с DMD, он обладает лучшей термостойкостью и может использоваться в качестве межслойной изоляции низковольтных фольгированных обмоток сухих трансформаторов H-класса.

Полное название NHN — полиимидная пленка, полиарамидное волокно, бумага, мягкий композитный материал. В настоящее время NHN является самым высококачественным тонкослойным изоляционным материалом, обладающим превосходной термостойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами, низким водопоглощением и отличной влагостойкостью. Он относится к изоляционным материалам класса H и может использоваться для межслойной изоляции сухих трансформаторов класса H. Его конкретные эксплуатационные параметры приведены в следующей таблице:

4.5 Изолирующий картон

Изоляционный картон изготавливается из чистой крафт-целлюлозы и может использоваться для изготовления масляных зазоров, распорок, разделителей, картонных трубок, гофрированной бумаги, изоляции железных ярм, изоляции зажимов и торцевых изоляционных пластин для обмоток и т. д. Его обычная толщина составляет 1,0 мм, 1,5 мм, 2 мм, 3 мм, 4 мм, 6 мм. Изоляционный картон делится на картон низкой плотности, картон средней плотности и картон высокой плотности в зависимости от плотности. Картон низкой плотности обычно называют мягким картоном Т3, его плотность находится в диапазоне от 0,75 г/см³ до 0,9 г/см³, прочность низкая, и он часто используется для гибки деталей или изготовления деталей, которые растягиваются после увлажнения, например, для формования угловых колец, кольцевых деталей и мягких бумажных трубок. Картон низкой плотности имеет высокую степень маслопоглощения, хорошую формуемость, но плохие механические свойства. Картон средней плотности обычно называют картоном Т1, его плотность составляет от 0,95 г/см³ до 1,15 г/см³, он используется в качестве прокладок и т. д.; картон высокой плотности обычно называют картоном Т4, его плотность составляет от 1,15 г/см³ до 1,3 г/см³, и он используется в качестве изоляционной картонной трубки, изоляционной прижимной пластины и торцевого кольца. В конструкции из масляных прокладок, состоящей из многослойных бумажных трубок высоковольтной катушки, вместо картонных распорок для образования масляных зазоров можно использовать гофрированный картон, что позволяет экономить материалы при сохранении изоляционных характеристик.

4.6 Полипропиленовая пленка

Полипропиленовая пленка изготавливается из полипропиленовой смолы (ПП), экструдированной в толстый лист и растянутой в определенном направлении. Ее плотность составляет 0,92 г/см³. 2) Она обладает хорошими электрическими свойствами и химической стабильностью, относительный диэлектрический коэффициент составляет от 2 до 2,2, а давление пробоя превышает 150 МВ/м; 3) Она обладает хорошими механическими свойствами, а ее прочность на разрыв превышает 100 МПа; 4) Она может использоваться длительное время при температуре 125 ℃ и относится к изоляции класса Е; 5) Она обладает гидрофобностью и высокой водопоглощающей способностью, и может использоваться для изоляции проводов маслопогружных трансформаторов.

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