Po branju tega boste imeli celovito razumevanje materiala in konstrukcije telesa transformatorja.

Glavni materiali ohišja transformatorja vključujejo materiale magnetnih vezij, materiale vezij, izolacijske materiale, konstrukcijske materiale itd. Specifične uporabe in kategorije materialov so:

1. Pločevina iz silicijevega jekla

V transformatorju so zahteve glede delovanja silicijevega jekla predvsem:

①Nizka izguba železa, ki je najpomembnejši kazalnik kakovosti silicijevega jekla. Vse države delijo razrede glede na vrednost izgube železa. Nižja kot je izguba železa, višja je stopnja.

②Intenzivnost magnetne indukcije (magnetna indukcija) je pod močnim magnetnim poljem visoka, kar zmanjša prostornino in težo železnega jedra motorja in transformatorja ter prihrani silicijeve jeklene pločevine, bakrene žice in izolacijske materiale.

③ Površina je gladka, ravna in enakomerne debeline, kar lahko izboljša faktor polnjenja železnega jedra.

④Ima dobro prebojnost in je enostaven za obdelavo.

⑤ Oprijem in varljivost površinske izolacijske folije sta dobra, kar lahko prepreči korozijo in izboljša lastnost prebijanja.

⑥ V bistvu ni magnetnega staranja.

Klasifikacija in opredelitev razreda silicijeve jeklene pločevine

Transformatorji običajno uporabljajo hladno valjane plošče iz silicijevega jekla z zrnato orientacijo, da zagotovijo svojo raven energijske učinkovitosti v prostem teku. Hladno valjane plošče iz silicijevega jekla z zrnato orientacijo lahko glede na lastnosti in metode obdelave razdelimo na navadne hladno valjane plošče iz silicijevega jekla z zrnato orientacijo, plošče iz silicijevega jekla z visoko magnetno prepustnostjo (ali plošče iz silicijevega jekla z visoko magnetno indukcijo) in plošče iz silicijevega jekla z laserskim rezanjem. Običajno se plošča iz silicijevega jekla z minimalno magnetno polarizacijo B800A = 1,78T ~ 1,85T, ki jo doseže železno jedro, pod vplivom izmeničnega magnetnega polja (najvišja vrednost) 50 Hz in 800 A imenuje navadna plošča iz silicijevega jekla, označena kot "CGO", in B800A = 1,85T ali več. Glavna razlika med jeklom Hi-B in običajnim silicijevim jeklom je: Gaussova tekstura orientacije jekla Hi-B. Stopnja silicijevega jekla je zelo visoka, kar pomeni, da je poravnava silicijevih jeklenih zrn v smeri lahke magnetizacije zelo visoka. V industriji se postopek sekundarne rekristalizacije uporablja za izdelavo plošč iz silicijevega jekla z vsebnostjo silicija 3 %. Orientacija zrn jekla Hi-B je zelo visoka. Povprečno odstopanje od smeri valjanja je 3°, medtem ko je pri navadni silicijevi jekleni pločevini 7°, zato ima jeklo Hi-B višjo magnetno prepustnost, običajno lahko njegov B800A doseže več kot 1,88T, kar izboljša teksturo Gaussove orientacije in magnetno prepustnost zmanjša izgubo železa. Druga značilnost jekla Hi-B je, da je elastična napetost steklene folije in izolacijskega premaza, pritrjenega na površino jeklene pločevine, 3~5 N/mm2, kar je bolje od 1~2 N/mm2 pri navadni orientirani silicijevi jekleni pločevini. Visokonapetostna plast zmanjša širino magnetne domene in zmanjša nenormalne izgube zaradi vrtinčnih tokov. Zato ima jeklo Hi-B nižjo vrednost izgube železa kot običajna silicijeva jeklena pločevina z orientiranimi zrni.

Lasersko označena silicijeva jeklena plošča temelji na jeklu Hi-B. S tehnologijo laserskega obsevanja se površina rahlo napne, magnetna os se dodatno prečisti in dosežejo se manjše izgube železa. Lasersko označenih silicijevih jeklenih plošč ni mogoče žariti, ker učinek laserske obdelave izgine, če se temperatura zviša.

Običajno je okoli 1,56 T, kar se približno 20 % razlikuje od gostote nasičenega pretoka običajne silicijeve jeklene pločevine 1,9 T, zato je treba tudi projektno gostoto pretoka transformatorja zmanjšati za 20 %. Projektna gostota pretoka oljnih transformatorjev iz amorfne zlitine je običajno pod 1,35 T. Projektna magnetna gostota suhega menjalnika kristalne zlitine je običajno pod 1,2 T.

2) Jedrni trakovi iz amorfnega agregata so občutljivi na obremenitve. Ko so jedrni trakovi obremenjeni, se njihova zmogljivost brez obremenitve zlahka poslabša. Zato je treba posebno pozornost nameniti konstrukciji. Jedro mora biti obešeno na nosilni okvir in tuljavo. Prenašati lastno težo, hkrati pa je treba med postopkom montaže posebno pozornost nameniti temu, da železno jedro ni obremenjeno, in zmanjšati udarce in druge metode.

3) Magnetostrikcija je približno 10 % večja kot pri običajnih silicijevih jeklenih ploščah, zato je njen hrup težko nadzorovati, kar je tudi eden glavnih razlogov za omejevanje široke promocije transformatorjev iz amorfnih zlitin. Hrup transformatorja postavlja višje zahteve, ki so razdeljene na občutljiva in neobčutljiva območja, zahteve glede ravni hrupa pa so ciljno usmerjene, kar zahteva nadaljnje zmanjšanje magnetne gostote zasnove jedra.

4) Trak iz amorfne zlitine je tanek, debeline le 0,03 mm, zato ga ni mogoče laminirati kot običajno ploščo iz silicijevega jekla, temveč le v spiralno železno jedro. Zato konvencionalni proizvajalci transformatorjev ne morejo sami obdelati železnega jedra. Zunanje izvajanje, ki ustreza pravokotnemu prerezu spiralnega železnega jedra, običajno prav tako izdela pravokotno tuljavo transformatorja iz amorfne zlitine;

5) Stopnja lokalizacije ni zadostna. Trenutno se večinoma uvažajo trakovi iz amorfnih zlitin podjetja Hitachi Metals, lokalizacija pa se postopoma uresničuje. Na Kitajskem imata Antai Technology in Qingdao Yunlu širokopasovne trakove iz amorfnih zlitin (213 mm, 170 mm in 142 mm), pri čemer še vedno obstaja določena razlika med njihovo zmogljivostjo in stabilnostjo uvoženih trakov.

6) Največja dolžina traku je omejena. Največja zunanja obodna dolžina traku amorfne zlitine je v zgodnji fazi prav tako močno omejena zaradi omejitve velikosti žarilne peči. Vendar je bil ta problem trenutno v osnovi rešen in je mogoče izdelati amorfne zlitine z največjo obodno dolžino traku 10 m. Okvir z železnim jedrom se lahko uporablja za izdelavo amorfnih zlitin z močjo 3150 kVA ali manj za suho menjavo in 10000 kVA ali manj za menjavo olja iz amorfnih zlitin.

Zaradi odličnega učinka varčevanja z energijo, ki ga zagotavljajo transformatorji iz amorfnih zlitin, skupaj s spodbujanjem nacionalnega varčevanja z energijo in zmanjševanja emisij ter vrsto politik, se tržni delež transformatorjev iz amorfnih zlitin povečuje, glede na ceno traku iz amorfnih zlitin (trenutno 26,5 juanov/kg) pa je cena približno dvakrat višja od cene običajnih plošč iz silicijevega jekla (30Q120 ali 30Q130), razlika v primerjavi z bakrom pa je relativno majhna. Glede na kakovost izdelkov elektroenergetskega omrežja in zahteve ponudb se v transformatorjih iz amorfnih zlitin običajno uporabljajo bakreni vodniki. V primerjavi s običajnimi ploščami iz silicijevega jekla so glavne razlike v stroških transformatorjev iz amorfnih zlitin naslednje:

1) Zaradi strukture navitega jedra je treba za tip jedra transformatorja uporabiti trifazno petstebrno strukturo, kar lahko zmanjša težo enojnega jedra in zmanjša težave pri montaži. Trifazna petstebrna struktura in trifazna tristebrna struktura imata svoje prednosti in slabosti glede stroškov. Trenutno večina proizvajalcev uporablja trifazno petstebrno strukturo. Kupljeno enojno železno jedro in montaža sta prikazana na sliki 2:

2) Ker je prečni prerez stebla pravokoten, sta za ohranjanje enakomerne izolacijske razdalje tudi visokonapetostna in nizkonapetostna tuljava izdelani v ustrezni pravokotni strukturi.

1) Ker je magnetna gostota jedra približno 25 % nižja kot pri običajnih transformatorjih iz silicijeve jeklene pločevine, koeficient laminacije jedra pa je približno 0,87, kar je precej manj kot pri običajnih transformatorjih iz silicijeve jeklene pločevine, ki znaša 0,97, mora biti njegov načrtovani prečni prerez večji kot pri običajnih transformatorjih iz silicijeve jeklene pločevine. Če je večji od 25 %, se bo ustrezno povečal tudi ustrezni obseg visokonapetostne in nizkonapetostne tuljave. Hkrati je treba upoštevati tudi povečanje dolžine visokonapetostne in nizkonapetostne tuljave. Da se izguba obremenitve tuljave ne spremeni, mora biti prečni prerez žice ustrezno večji. Vsebnost bakra v transformatorjih iz amorfne zlitine je približno 20 % višja kot pri običajnih transformatorjih.

3. Materiali vezij

Pregled

Notranje vezje transformatorja je sestavljeno predvsem iz navitij (znanih tudi kot tuljave). Neposredno je povezano z zunanjim električnim omrežjem in je osrednji del transformatorja. Notranje vezje transformatorja je običajno sestavljeno iz žičnih navitij. Bakrene in aluminijaste žice se glede na obliko prečnega prereza žic delijo na okrogle žice, ploščate žice (ki jih lahko nadalje delimo na enojne žice, kombinirane žice in transponirane žice), folijske vodnike itd., plasti in končno tvorijo celotno tuljavo. Zato sta glavna prevodna materiala transformatorskega vezja baker in aluminij.

3.1 Primerjava značilnosti bakra in aluminija

Tako baker kot aluminij sta kovinska materiala z dobro električno prevodnostjo in se pogosto uporabljata kot prevodnika za izdelavo tuljav transformatorjev. Razlike v fizikalnih lastnostih so prikazane v naslednji tabeli:

3.2 Primerjava zmogljivosti bakreno-aluminijastih žic v navitjih transformatorjev

Razlika med bakreno-aluminijastimi transformatorji je odvisna tudi od materialov, ki se kaže v naslednjih vidikih:

1) Upornost bakrenih vodnikov je le približno 60 % upornosti aluminijastih vodnikov. Za doseganje enakih zahtev glede izgub in dviga temperature je prečni prerez aluminijastih vodnikov za več kot 60 % večji od prečnega prereza bakrenih vodnikov, zato sta potrebna enaka zmogljivost in enaki parametri. Prostornina transformatorja z aluminijastim vodnikom je običajno večja od prostornine transformatorja z bakrenim vodnikom, vendar se v tem času poveča tudi površina odvajanja toplote transformatorja, zato je dvig temperature olja manjši;

2) Gostota aluminija je le približno 30 % gostote bakra, zato so distribucijski transformatorji z aluminijastimi vodniki lažji od distribucijskih transformatorjev z bakrenimi vodniki;

3) Tališče aluminijastega vodnika je precej nižje od tališča bakrenega vodnika, zato je meja dviga temperature kratkostičnega toka 250 ℃, kar je manj kot 350 ℃ bakrenega vodnika. Ker je velik, je tudi prostornina večja od bakrenega vodnika transformatorja;

4) Trdota aluminijastega vodnika je nizka, zato je površinsko brazdo lažje odstraniti, zato se po izdelavi transformatorja zmanjša verjetnost kratkega stika med zavoji ali med plastmi, ki ga povzroča brazda;

5) Zaradi nizke natezne in tlačne trdnosti aluminijastih vodnikov ter slabe mehanske trdnosti transformatorji z aluminijastimi vodniki niso tako sposobni kratkega stika kot transformatorji z bakrenimi vodniki. Meja napetosti vodnika je 1600 kg/cm2, nosilnost pa se močno izboljša;

6) Postopek varjenja med aluminijastim in bakrenim vodnikom je slab, kakovost varjenja spoja pa ni enostavno zagotoviti, kar do neke mere vpliva na zanesljivost aluminijastega vodnika.

7) Specifična toplota aluminijastega vodnika je 239 % specifične toplote bakrenega vodnika, vendar glede na razliko v gostoti in projektni električni gostoti med njima dejanska razlika v časovni konstanti toplote med njima ni tako velika kot razlika v specifični toploti. Kratkotrajna preobremenitvena zmogljivost suhih transformatorjev ima majhen vpliv.

4. Izolacijski material

Pregled

Zanesljivost in življenjska doba transformatorja pa sta v veliki meri odvisni od uporabljenega izolacijskega materiala. Izolacijski materiali, znani tudi kot dielektriki, so snovi z visoko upornostjo in nizko prevodnostjo. Izolacijski materiali se lahko uporabljajo za izolacijo prevodnikov, ki so nabiti ali imajo različne potenciale, kar omogoča pretok toka v določeni smeri. V transformatorskih izdelkih imajo izolacijski materiali tudi vlogo odvajanja toplote, hlajenja, podpore, fiksiranja, gašenja obloka, izboljšanja potencialnega gradienta, odpornosti proti vlagi, odpornosti proti plesni in zaščite prevodnikov. Pod vplivom enosmerne napetosti skozi izolacijski material teče le zelo majhen tok. Njegova upornost (ki se nanaša na volumsko upornost v zraku) je relativno visoka, običajno 108~1020Ω·cm (upornost prevodnika je 10⁻⁶~10⁻³Ω·cm, upornost polprevodnika pa 10⁻⁶~10⁻⁰Ω cm).

Izolacijski material ima zelo veliko upornost proti enosmernemu toku. Zaradi visoke upornosti je pod vplivom enosmerne napetosti praktično neprevoden, razen zelo majhnega površinskega uhajanja toka; medtem ko ima kapacitivnost proti izmeničnemu toku. Tudi električni tok se na splošno šteje za neprevodnega. Višja kot je upornost izolacijskega materiala, boljše so njegove izolacijske lastnosti.

Izolacijski materiali se v transformatorjih uporabljajo za izolacijo prevodnih delov med seboj in ozemljitvijo (ničelni potencial). Pri uporabi v različnih nosilcih morajo imeti tudi dobre mehanske lastnosti. Poleg tega imajo izolacijski materiali tudi druge vloge, kot so hlajenje, pritrjevanje, shranjevanje energije, gašenje obloka, izboljšanje potencialnega gradienta, odpornost na vlago in plesen ter zaščita prevodnikov.

Običajno izolacijske materiale delimo v tri kategorije:

1) Plinski izolacijski materiali: Pri normalni temperaturi in tlaku imajo splošni suhi plini dobre izolacijske lastnosti, kot so zrak, dušik, vodik, ogljikov dioksid, žveplov heksafluorid itd. Med njimi se zrak in žveplov heksafluorid pogosto uporabljata v transformatorjih;

2) Tekoči izolacijski material: Tekoči izolacijski material običajno obstaja v obliki olja, znanega tudi kot izolacijsko olje. Na primer mineralna olja, rastlinska olja, sintetični estri itd.;

3) Trdni izolacijski materiali: kot so izolacijska barva, izolacijsko lepilo, izolacijski papir, izolacijski karton, valovit karton, električne plastike in filmi, električni laminati (palice, cevi), lito epoksidno smolo, električni porcelan, guma, izdelki iz sljude itd.

4.1 Izolacijsko olje

Izolacijsko olje se odlikuje po visoki električni trdnosti, visoki strelovodni moči, nizki temperaturi zmrzovanja, odpornosti na kisik, visoke temperature in močno električno polje, ni strupeno, ni korozivno, ima nizko viskoznost, dobro tekočnost in tako naprej. Široko se uporablja v električnih izdelkih, kot so transformatorji, oljna stikala, kondenzatorji in kabli, ter ima vlogo izolacije, hlajenja, impregnacije in polnjenja. Poleg tega ima vlogo gašenja obloka v oljnih stikalih in shranjevanja energije v kondenzatorjih.

Izolacijsko olje ima v transformatorju dvojno vlogo izolacije in hlajenja hkrati;

Izolacijska olja so trenutno na splošno razdeljena v naslednje kategorije:

1) Mineralno olje: kot so transformatorsko olje, stikalno olje, kondenzatorsko olje, kabelsko olje;

2) Sintetično olje: kot so dodecilbenzen, silikonsko olje, sintetični ester itd.;

3) Rastlinsko olje;

4.2 Epoksidna smola

Epoksidna smola je polimerna spojina. Za smolo je značilno, da je trdna, poltrdna ali kvazitrdna organska snov z nedoločeno molekulsko maso (običajno visoko), nagnjenostjo k tekočini pri obremenitvi, običajno z območjem mehčanja ali taljenja in trdnim prerezom, ki ima pogosto lupinasto obliko. Ima naslednje osnovne značilnosti:

1) Molekularna veriga je zelo dolga, vsaka veriga vsebuje stotine ali celo desettisoče atomov, ki so med seboj kovalentno vezani;

2) Dolga molekularna veriga je sestavljena iz najmanjše ponavljajoče se enote, to je verižnega člena, število verižnih členov v molekuli pa se imenuje stopnja polimerizacije;

3) Skupna medmolekularna sila makromolekul pogosto presega kemijsko vez med atomi v molekuli, zato imajo polimerne spojine vrsto značilnosti: na primer, ni plinastega polimera, proces raztapljanja polimera je zelo počasen itd. Če pride do zamreženja med molekulami, je ta značilnost še bolj izrazita.

Epoksidna smola se nanaša na oligomere, ki vsebujejo epoksidne funkcionalne skupine. Epoksidne smole so se začele pojavljati leta 1891. Po letu 1947 so številna podjetja v Združenih državah Amerike in Švici uspešno industrijsko sintetizirala epoksidne smole bisfenola A. Moja država je s proizvodnjo začela leta 1956.

Električne izolacijske lastnosti epoksidnih materialov so še posebej izjemne. Če ni dodano polnilo, je EB strjenega izdelka višji od 16 MV/m, pV je višji od 1011 Ω·m, εr je od 3 do 4, tanδ pa približno 0,002 pod omrežno frekvenco. Zato se 20-odstotne obročne kisikove smole uporabljajo za električno in elektronsko izolacijo, kot so epoksidne impregnacijske barve kot izolacijske barve razreda B, za impregnacijo majhnih in srednje velikih navitij statorjev motorjev; epoksidne barve brez topil se uporabljajo za vakuumsko impregnacijo velikih navitij statorjev motorjev; laminati (plošče, cevi, palice) se uporabljajo kot utorni klini in distančniki motorjev, palice za upravljanje visokonapetostnih stikal; lepila se uporabljajo za lepljenje visokonapetostnih električnih porcelanastih puš; livarski materiali se uporabljajo za izolacijo diskov v popolnoma zaprtih kombiniranih električnih napravah (GIS) z žveplovim heksafluoridom. Komponente, kot so izolatorji, transformatorji in visokonapetostni keramični kondenzatorji. Trenutno blagovne znamke epoksidnih smol ali modificiranih epoksidnih smol, proizvedenih na Kitajskem, še vedno niso enotne. Imena različnih proizvajalcev epoksidnih smol po svetu so prav tako različna in jih je treba identificirati z blagovno znamko.

Epoksidne smole so le oligomeri in se lahko uporabijo šele po strjevanju. Strjevalo lahko reagira z epoksidno smolo in zamreži molekule smole iz linearne strukture v strukturo v razsutem stanju. Promotorji/katalizatorji lahko zmanjšajo aktivacijsko energijo reakcije in pospešijo/prilagodijo proces gelske reakcije v ulivnem materialu. Strjevalo uporablja aktivni vodik, ki ga vsebuje, za izvedbo adicijske reakcije odpiranja obroča z aktivno epoksidno skupino v smoli, da doseže strjevanje. Aktivni vodik je -NH2, -NH-, -COOH, -OH in -SH v strjevalu ali pospeševalniku. Pogosto uporabljena strjevala so amini in kislinski anhidridi. Nekatera strjevala zahtevajo pospeševalnike/katalizatorje, nekatera zahtevajo visoke temperaturne pogoje, nekatera pa lahko burno reagirajo pri nizkih temperaturah. Različna strjevala bodo povzročila tudi velike razlike v lastnostih strjenih izdelkov, kar pomembno vpliva na končne lastnosti izdelka. Zato je zelo pomembno, da v sistemu formulacije epoksidne smole načrtujemo in izberemo strjevalo.

Epoksidna izolacija se uporablja v suhih transformatorjih in je nov razvoj v zadnjih 40 letih. Projektna življenjska doba tuljave transformatorja mora doseči 30 let, stopnja toplotne odpornosti pa mora doseči stopnjo F. Splošni materiali težko izpolnjujejo te zahteve.

V ta namen je treba zasnovati, optimizirati, preizkusiti in preveriti uporabljene materiale ter njihove sisteme in postopke formulacije, da se doseže želeni učinek. V suhem transformatorju, izoliranem s smolo, se epoksidni sistem oblikuje z ulivanjem ali potapljanjem, nato pa se toplotno strdi, da se tvori izolacija tuljave (tj. vzdolžna izolacija). Med celotnim delovanjem suhega transformatorja mora epoksidna izolacija zagotavljati tudi električno izolacijo tuljave in mehansko trdnost ter odvajati toploto znotraj tuljave s toplotno prevodnostjo.

Njegova največja slabost je nepovratnost in nepopravljivost napak in poškodb izolacije iz smole (običajno napake v proizvodnem procesu in poškodbe v obratovalnem procesu). Zato je preprečevanje razpok trdne izolacije, izogibanje napakam pri ulivanju in izogibanje delnemu praznjenju (tj. delnemu praznjenju) še posebej pomembno in postaja ključ do tehnologije izdelave trdne izolacije ter je v središču konkurence med proizvajalci.

Zaradi visokega dviga temperature, ki ga povzročijo izgube med delovanjem transformatorja, izolacija iz smole deluje pri visokih temperaturah dlje časa (na primer pri transformatorjih razreda F je najvišja predvidena delovna temperatura običajno okoli 140 ℃), transformator pa je lahko pred zagonom in med vzdrževanjem izpostavljen visokim temperaturam. Pri nizkih temperaturah (na primer -30 ℃) je transformator kadar koli izpostavljen močnemu električnemu udaru strele, visokonapetostnemu udaru ali kratkemu stiku. Tuljave, izolirane s smolo, se morajo biti sposobne prilagoditi tem spremembam in biti sposobne prenesti elektrodinamične udarce kratkega stika pri ekstremno visokih in nizkih temperaturah. Zato so glede toplotnih, mehanskih in električnih lastnosti epoksidnih izolacijskih sistemov postavljene izjemno stroge zahteve.

Trenutno obstajata dve vrsti izolacijskih materialov za transformatorje, ulite iz smole, eden je "ulitje iz čiste smole + ojačitev iz steklenih vlaken z visoko stopnjo polnjenja" in drugi je "ulitje iz kremenčevega prahu + lokalna ojačitev iz prepreg steklene mreže".

Izolacijski sistem (torej konvencionalna izolacijska struktura) pokriva širše področje kot sistem izolacijskih materialov. Nanaša se na izolacijo električne opreme (ali njenih neodvisnih komponent) kot celote, vključno z izolacijskimi materiali in njihovimi kombinacijami, temveč tudi izolacijo in prevodniki. Ali pa na odnos med magneti, odnos z električnim poljem, odnos med izolacijo in okoliškim okoljem (plin ali tekočina in njeni pogoji, površinska kontaminacija, pogoji odvajanja toplote, mehanska sila ali sevanje itd.) itd. ter njeno prilagodljivost obratovalnim parametrom izolacije elektroenergetskega sistema. Pretok zraka in odvajanje toplote v suhem transformatorju, izolacijska napetost itd. so vse to v okviru izolacijskega sistema, ki ga je treba upoštevati.

4.3 Izolacijski papir

Rastlinski vlaknasti papir se deli na lesna vlakna, bombažna vlakna in konopljina vlakna, od katerih se najpogosteje uporablja čisti sulfatni papir iz lesne celuloze. Jelka, korejski bor in drugi lesovi so sestavljeni predvsem iz celuloze, ki je naravna polimerna spojina. Izdelovalni papir se izdeluje s kemično metodo, kot je sulfatna metoda. Pri tej metodi je glavna sestavina tekočine za kuhanje natrijev sulfid (Na2S). Natrijev sulfid se hidrolizira, da nastane natrijev hidrogensulfid in natrijev hidroksid. Celuloza reagira in se raztopi v lugu. Tekočina za kuhanje je relativno blaga, zato se molekulska masa celuloze zelo malo zmanjša. Najpogosteje uporabljeni izolacijski papirji iz rastlinske celuloze v transformatorjih so: papir za električne kable, papir za visokonapetostne kable in izolacijski papir za transformatorske ovoje.

1) Kabelski papir: Kabelski papir je izdelan iz kraft celuloze, razredov DL08, DL12, DL17, debelin 0,08 mm, 0,12 mm in 0,17 mm, in je dobavljen v zvitkih. Po impregnaciji kabelskega papirja s transformatorskim oljem se njegova mehanska trdnost in električna trdnost znatno izboljšata. Na primer, električna trdnost papirja za napajalne kable na zraku je 6~9×10³kV/m, po sušenju in potopitvi v transformatorsko olje pa električna trdnost doseže 70~90×10³kV/m. Ima zadostno toplotno stabilnost in se običajno uporablja kot izolacija navitij in medplastna izolacija. Kabelski papir vključuje tudi visokonapetostni kabelski papir, nizkonapetostni kabelski papir, visokogostotni kabelski papir in izolacijski krep papir. Visokonapetostni kabelski papir je primeren za transformatorje in transformatorje 110-330kV z nizko tangenco dielektričnih izgub; Nizkonapetostni kabelski papir se uporablja za izolacijo energetskih kablov in transformatorjev ali drugih električnih izdelkov z napetostjo 35 kV in manj; izolacijski krep papir je izdelan iz elektroizolacijskega papirja. Izdelan je z gubami, vzdolž prečne smeri pa so gube, ki se pri raztezanju raztegnejo. Pogosto se uporablja za izolacijo oljnih transformatorjev, kot je izolacijsko ovojenje tuljav, vodnikov in elektrostatičnih zaščitnih naprav; visokogostotni kabelski papir je tudi vrsta izolacijskega krep papirja, katerega električna trdnost je od 100 % do 150 % višja od običajnega krep papirja, mehanska trdnost je 50 % višja, električna trdnost je visoka, odpornost na olje je dobra, elastičnost je dobra in se enostavno razteza. Lahko se uporablja kot vodnik namesto lakiranega traku. Za izolacijo žičnih povezav in ovinkov.

2) Telefonski papir: Telefonski papir je prav tako izdelan iz sulfatne celuloze, ki se pogosto uporablja v telefonskih kablih. Ima slabo mehansko trdnost in se običajno uporablja kot izolacija zavojev, plastna izolacija ali pokrivna izolacija vodnikov.

3) Kondenzatorski papir: Kondenzatorski papir je glede na zahteve uporabe razdeljen na razred A in razred B. Kondenzatorski papir razreda A se uporablja za metalizirane papirne dielektrične kondenzatorje v elektronski industriji. Razred B se uporablja predvsem kot medpolni dielektrik za močnostne kondenzatorje. Kondenzatorski papir je značilen po visoki tesnosti in tanki debelini. Na splošno se kondenzatorski papir pogosto uporablja v tokovnih transformatorjih, transformatorji pa se redko uporabljajo.

4) Zvit izolacijski papir: Zvit izolacijski papir se uporablja kot nosilni papir za klejni papir, klejni papir pa se uporablja za navijanje izolacijskega valja (cevi) in kapacitivnega tulca. Značilno je, da je višina absorpcije vode višja kot pri kabelskem papirju in nižja kot pri impregnacijskem papirju. Lepljeni papir je razdeljen na enostransko ali dvostransko lepljen (fenolna ali epoksidna smola), ki se strdi pri nizki temperaturi. Ko se lepljeni papir uporablja za izdelavo papirne cevi ali stiskanje laminata, se lepilo dokončno strdi s segrevanjem in stiskanjem. Zvitek je običajno enostranski lepilni trak, stisnjen trak pa dvostranski lepilni trak. Poleg tega obstaja tudi diamantno lepljen papir (mrežasto lepljen papir), ki se uporablja za vmesno izolacijo tuljav, potopljenih v olje, potopljenih v folijo. Po strjevanju zagotavlja oprijem med izolacijo ter med izolacijo in folijo, kar poveča trdnost in dobro prepustnost olja.

Konvencionalni izolacijski papir za transformatorje se večinoma uporablja za kabelski papir, krep papir in romboidni razdelilni papir, ki se v transformatorjih uporabljajo kot medovinska izolacija, medplastna izolacija, vezava svinca itd. Običajno se cene različnih vrst izolacijskega papirja ne razlikujejo. Lahko so prevelike, približno 20 juanov/kg.

4.4 Elektrokompozitni materiali

Tanke električne folije in električni kompozitni materiali imajo odlične dielektrične lastnosti in spadajo med tanke izolacijske materiale. Med električne folije spadata poliestrska in poliimidna folija, ki se lahko uporabljata tudi kot izolacija žic in medplastna izolacija v transformatorjih. Elektrokompozitni material je kompozitni izdelek, izdelan iz enostransko ali dvostransko vezanega vlaknastega materiala, ki se lahko uporablja kot medplastna izolacija v transformatorjih, zlasti v suho transformiranih tuljavah s folijo, nizkonapetostne tuljave pa so običajno izdelane iz kompozitnih materialov. Po impregnaciji s smolo se uporablja kot medplastna izolacija. Pogosto uporabljeni kompozitni materiali so DMD, GHG in tako naprej.

Polno ime DMD je netkani mehki kompozitni material iz poliestrskih vlaken, ki je razdeljen na DMD s predhodno impregnirano smolo in DMD brez predhodne impregnacije. D) Izdelan troslojni mehki kompozit. DMD ima odlično električno izolacijo, toplotno odpornost in mehansko trdnost ter odlične impregnacijske lastnosti. DMD brez predhodne impregnacije se lahko uporablja kot vmesna izolacija za oljne transformatorje, prepreg DMD pa kot vmesna izolacija za nizkonapetostne folijsko navite tuljave v suhih transformatorjih razreda F. Njegovi specifični kazalniki delovanja so prikazani v naslednji tabeli:

Polno ime GHG je poliimidna folija, predhodno impregnirana s poliimidno folijo, mehki kompozitni material iz steklenih vlaken razreda H. Gre za troslojni mehki kompozitni material, izdelan iz steklene tkanine (G), ki je na obeh straneh nalepljena s poliimidno folijo (H). V primerjavi z DMD ima boljšo toplotno odpornost in se lahko uporablja za medplastno izolacijo nizkonapetostnih folijsko navitih tuljav suhih transformatorjev razreda H.

Polno ime NHN je poliimidna folija, poliaramidna vlakna, papir, mehki kompozitni material. NHN je trenutno najkakovostnejši tankoslojni izolacijski material z odlično toplotno odpornostjo, dobrimi dielektričnimi lastnostmi, majhno absorpcijo vode in odlično odpornostjo na vlago. Spada v izolacijski material razreda H in se lahko uporablja za medplastno izolacijo suhih transformatorjev razreda H. Njegovi specifični parametri delovanja so prikazani v naslednji tabeli:

4.5 Izolacijski karton

Izolacijski karton je izdelan iz čiste kraft lesne celuloze za izdelavo papirja in se lahko uporablja za distančnike oljnih rež, opornike oljnih rež, separatorje, kartonske cevi, valovit papir, izolacijo železnega jarma, izolacijo sponk in končne izolacijske plošče za navitja tort itd. Njegova običajna debelina je 1,0 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm. Izolacijski karton se glede na gostoto deli na karton nizke gostote, karton srednje gostote in karton visoke gostote. Papir nizke gostote se običajno imenuje mehki karton T3, njegova gostota je med 0,75 g/cm3 in 0,9 g/cm3, trdnost je nizka in se pogosto uporablja za upogibanje delov ali izdelavo raztegljivih delov po vlaženju, kot so kotni obroči, obročasti deli in mehke papirnate cevi. Karton nizke gostote ima visoko stopnjo absorpcije olja, dobro oblikovalnost, vendar slabe mehanske lastnosti; Karton srednje gostote se običajno imenuje karton T1, z gostoto med 0,95 g/cm3 in 1,15 g/cm3, ki se uporablja kot oporna blazinica itd.; karton visoke gostote se običajno imenuje karton T4, z gostoto od 1,15 g/cm3 do 1,3 g/cm3, ki se uporablja kot izolacijska kartonska cev, izolacijska tlačna plošča in končni obroč. V distančni konstrukciji oljne plošče, sestavljeni iz večplastnih papirnatih cevi z visokonapetostno tuljavo, se lahko namesto kartonskih opornikov uporabi tudi valoviti karton za oblikovanje oljnih rež, kar lahko prihrani materiale zaradi zagotavljanja izolacijske učinkovitosti.

4.6 Polipropilenska folija

Polipropilenska folija je izdelana iz polipropilenske smole (PP), ekstrudirane v debelo ploščo in raztegnjene v smeri 0,92 g/cm3. 2) Ima dobre električne lastnosti in kemijsko stabilnost, relativni dielektrični koeficient je od 2 do 2,2, prebojni tlak pa je večji od 150 MV/m; 3) Ima dobre mehanske lastnosti, natezna trdnost pa je večja od 100 MPa; 4) Lahko se uporablja dlje časa pri 125 ℃ in spada v izolacijo razreda E; 5) Ima hidrofobnost in močno sposobnost vpijanja vode ter se lahko uporablja za izolacijo žic oljnih transformatorjev.

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