Pregled
Pouzdanost rada i vijek trajanja atransformator, međutim, u velikoj mjeri ovise o korištenim izolacijskim materijalima. Izolacijski materijali, poznati i kao dielektrici, su tvari visoke otpornosti i niske provodljivosti. Izolacijski materijali se mogu koristiti za izolaciju vodiča koji su nabijeni ili s različitim potencijalima i omogućavaju struji da teče u određenom smjeru. U proizvodima transformatora, izolacijski materijali također igraju ulogu odvođenja topline, hlađenja, potpore, fiksacije, gašenja luka, poboljšanja gradijenta potencijala, otpornosti na vlagu, plijesni i zaštite vodiča. Pod djelovanjem istosmjernog napona, samo vrlo mala količina struje prolazi kroz izolacijski materijal. Njegova otpornost (odnosi se na zapreminsku otpornost u vazduhu) je relativno visoka, generalno 108~1020Ω·cm (otpornost provodnika je 10-6~10-3Ω·cm, a otpornost poluprovodnika je {{ 6}}~108Ω ·cm).
Izolacijski materijali imaju vrlo visoku otpornost na istosmjernu struju. Zbog svoje velike otpornosti, pod dejstvom istosmjernog napona, osim vrlo male površinske struje curenja, oni su zapravo gotovo neprovodni; dok za AC struju imaju kapacitet. Kroz njega prolazi električna struja i općenito se smatra da nije provodljiva. Što je veća otpornost izolacijskog materijala, to su njegova izolacijska svojstva bolja.
Izolacijski materijali se koriste u transformatorima za izolaciju provodnih dijelova jedan od drugog i od zemlje (nulti potencijal). Kada se koriste u raznim nosačima, oni također trebaju imati dobra mehanička svojstva. Osim toga, izolacijski materijali imaju i druge uloge, kao što su rasipanje topline, hlađenje, fiksiranje, skladištenje energije, gašenje luka, poboljšanje gradijenta potencijala, otpornost na vlagu, otpornost na plijesan i zaštita provodnika.
Obično se izolacijski materijali dijele u tri kategorije:
1) Materijali za izolaciju plina: Pod normalnim temperaturama i pritiscima, općenito suvi plinovi imaju dobra izolacijska svojstva, kao što su zrak, dušik, vodonik, ugljični dioksid, sumpor heksafluorid, itd. Među njima, zrak i sumpor heksafluorid se koriste u transformatorima. široko;
2) Tečni izolacioni materijal: Tečni izolacioni materijal obično postoji u obliku ulja, takođe poznat kao izolaciono ulje. Kao što su mineralno ulje, biljno ulje, sintetički ester, itd.;
3) Čvrsti izolacijski materijali: kao što su izolacijska boja, izolacijski ljepilo, izolacijski papir, izolacijski karton, valoviti karton, električne plastike i folije, električni laminati (šipke, cijevi), livena epoksidna smola, električni porculan, guma, proizvodi od liskuna itd. .
Izolaciono ulje
Izolaciono ulje se odlikuje visokom električnom čvrstoćom, visokom munjom, niskom tačkom smrzavanja, visokim performansama pod dejstvom kiseonika, visokom temperaturom i jakim električnim poljem, netoksičnim, nekorozivnim, niskim viskozitetom i dobrom fluidnošću. Široko se koristi u električnim proizvodima kao što su transformatori, uljni prekidači, kondenzatori i kablovi. Ima ulogu izolacije, hlađenja, impregnacije i punjenja. Osim toga, igra i ulogu gašenja luka u prekidačima ulja i skladištenja energije u kondenzatorima.
Izolaciono ulje ima dvostruku ulogu izolacije i hlađenja u transformatorima;
Izolacijska ulja se trenutno općenito dijele u sljedeće kategorije:
1) Mineralno ulje: kao što je transformatorsko ulje, ulje za prekidače, kondenzatorsko ulje, ulje za kablove;
2) Sintetičko ulje: kao što je dodecilbenzen, silikonsko ulje, sintetički ester, itd.;
3) biljno ulje;
Epoksidna smola
Epoksidna smola je polimerno jedinjenje. Smolu karakterizira čvrsti, polučvrsti ili kvazičvrsti organski materijal s nesigurnom molekularnom masom (obično višom), tendencijom da teče kada je podvrgnuta naprezanju, i obično rasponom omekšavanja ili topljenja, a čvrsti poprečni presjek je često u obliku školjke. Ima sljedeće osnovne karakteristike:
1) Molekularni lanac je veoma dugačak, svaki lanac sadrži stotine ili čak desetine hiljada atoma, koji su kovalentno vezani jedan za drugi;
2) Dugi molekularni lanac se sastoji od najmanje jedinice koja se ponavlja, odnosno karike lanca. Broj karika lanca u molekulu naziva se stepen polimerizacije;
3) Ukupna intermolekularna sila makromolekula često premašuje snagu hemijske veze između atoma u molekuli, što uzrokuje da polimerno jedinjenje pokazuje niz karakteristika: na primer, nema gasovitog polimera, proces rastvaranja polimera je veoma spor, itd. Ako postoje unakrsne veze između molekula, ova karakteristika je još izvanrednija.
Epoksidna smola se odnosi na oligomer koji sadrži epoksi funkcionalne grupe. Epoksidna smola počela je da se pojavljuje 1891. Nakon 1947. godine mnoge kompanije u Sjedinjenim Državama i Švicarskoj uspješno su industrijalizovale i sintetizirale bisfenol A epoksidnu smolu. Naša zemlja je započela proizvodnju 1956. godine.
Električna izolaciona svojstva epoksidnih materijala su posebno izvanredna. Bez punila, EB osušenog proizvoda je veći od 16MV/m, pV je veći od 1011Ω·m, εr je 3 do 4, a tanδ je oko 0,002 na frekvenciji snage. Zbog toga se za električnu i elektronsku izolaciju koristi 20% epoksi materijala Kiseoničke smole. Na primjer, epoksidna impregnacijska boja se koristi kao izolacijska boja klase B za impregniranje namotaja statora malih i srednjih motora; epoksidna boja bez rastvarača koristi se za vakuumsku impregnaciju namotaja statora velikih motora; laminati (ploče, cijevi, šipke) se koriste kao klinovi za utore i jastučići za motore i upravljačke šipke visokonaponskih prekidača; ljepila se koriste za lijepljenje visokonaponskih porculanskih čaura; lijevi se koriste za izolaciju diskova u potpuno zatvorenim kombiniranim električnim aparatima (GIS) sumpor-heksafluoridom. Komponente kao što su izolatori, transformatori i visokonaponski keramički kondenzatori. Trenutno, nazivi robnih marki domaćih epoksidnih smola ili modificiranih epoksidnih smola još uvijek nisu ujednačeni. Različiti proizvođači epoksidnih smola širom svijeta također se različito nazivaju i moraju biti identificirani zaštitnim znakom.
Epoksidne smole su jednostavno oligomeri i moraju se osušiti prije upotrebe. Sredstvo za stvrdnjavanje može reagirati s epoksidnom smolom da umre molekule smole iz linearne strukture u linearnu strukturu. Ubrzivač/katalizator je aditiv koji može smanjiti aktivacijsku energiju reakcije i može promovirati/podešavati proces gelaste reakcije lijevanog materijala. Sredstvo za očvršćavanje koristi aktivni vodik koji sadrži da izvede reakciju dodavanja otvaranja prstena s aktivnom epoksi grupom u smoli kako bi se postiglo očvršćavanje. Aktivni vodonik je -NH2, -NH-, -C00H, -OH i -SH u očvršćivaču ili akceleratoru. vodonika. Uobičajena sredstva za očvršćavanje uključuju amine i anhidride kiselina. Neka sredstva za očvršćavanje zahtijevaju akceleratore/katalizatore, neka zahtijevaju uslove visoke temperature, a neka mogu burno reagirati na niskim temperaturama. Razlike u agensima za očvršćavanje će također dovesti do velikih razlika u svojstvima osušenih proizvoda, što će imati značajan utjecaj na konačni učinak proizvoda. Stoga je veoma važno dizajnirati i odabrati sredstva za očvršćavanje u sistemima formulacije epoksidne smole.
Epoksidna izolacija se koristi u suhim transformatorima i predstavlja novi razvoj u posljednjih 40 godina. Projektni vek zavojnice transformatora je potreban da dostigne 30 godina, a nivo otpornosti na toplotu dostigne nivo F. Obični materijali teško mogu ispuniti zahtjeve.
U tu svrhu, korišteni materijali, njihovi sistemi formula i procesi moraju biti dizajnirani, optimizirani, testirani i verificirani kako bi se dobili idealni rezultati. U transformatorima suvog tipa izolovanim smolom, sistem od epoksidne smole se oblikuje livenjem ili potapanjem, a zatim se toplotno stvrdnjava da bi se formirala izolacija namotaja (tj. uzdužna izolacija). Tokom čitavog rada transformatora suhog tipa, izolacija od epoksidne smole također mora osigurati električnu izolaciju zavojnica. i mehaničku čvrstoću, te odvodi toplinu unutar zavojnice kroz toplinsku provodljivost.
Njegova najveća slabost je nepopravljivost i nepopravljivost defekta i oštećenja smolne izolacije (uglavnom defekti nastaju tokom procesa proizvodnje, a oštećenja nastaju tokom rada). Stoga je izuzetno važno izbjeći pucanje čvrste izolacije, izbjeći defekte livenja i izbjeći djelomično pražnjenje (tj. djelomično pražnjenje). Postao je ključ tehnologije proizvodnje čvrste izolacije i fokus konkurencije među proizvođačima.
Zbog visokog porasta temperature uzrokovanog gubicima tokom rada transformatora, smolna izolacija radi na visokim temperaturama dugo vremena (na primjer, maksimalna projektovana radna temperatura transformatora F klase je uglavnom oko 140 stepeni), a transformator može biti na visokim temperaturama prije puštanja u rad i tokom održavanja. Niska temperatura (kao što je -30 stepen), i transformator će biti podložan udaru groma visokog napona ili velikom udaru električne energije tokom kratkog spoja u bilo kojem trenutku. Zavojnice izolovane smolom treba da budu u stanju da se prilagode ovim promenama i da izdrže ili izdrže elektrodinamičke udare kratkog spoja pri ekstremno visokim i niskim temperaturama. Zbog toga se postavljaju izuzetno strogi zahtjevi na termička, mehanička i električna svojstva epoksidnog izolacijskog sistema.
Trenutno postoje dva sistema izolacionih materijala za transformatore od livenog smole, jedan je "lijevanje od čiste smole + pojačanje staklenim vlaknima visoke stope punjenja", drugi je "lijevanje u prahu od kvarca od smole + lokalno ojačanje predimpregniranom staklenom mrežom".
Sistem izolacije (poznatiji kao izolaciona struktura) pokriva šire polje od sistema izolacionog materijala. Odnosi se na izolaciju električne opreme (ili njenih nezavisnih komponenti), uključujući ne samo izolacijske materijale i njihove kombinacije, već i izolaciju i provodnike. Ili odnos između magneta, odnos sa električnim poljima, odnos između izolacije i okolnog okruženja (gas ili tečnost i njeni uslovi, površinska kontaminacija, uslovi odvođenja toplote, mehanička sila ili efekti zračenja, itd.), itd. prilagodljivost radnim parametrima elektroenergetskog sistema To je izolacija. Uslovi strujanja vazduha i rasipanje toplote, uslovi izolacionog naprezanja, itd. u transformatorima suvog tipa su u okviru izolacionog sistema koji se mora uzeti u obzir.
Izolacioni papir
Papir od biljnih vlakana dijeli se na drvena vlakna, pamučna vlakna i vlakna od konoplje. Među njima se najčešće koristi čist sulfatni papir od drvne celuloze. Njegova sirovina je drvo. Često korišteno meko drvo je drvo Pinaceae, kao što su žuti bor, bijeli bor i crveni bor. Glavna komponenta drveta kao što su jela i crveni bor je celuloza, koja je prirodni polimerni spoj. Metoda proizvodnje izolacionog papira usvaja hemijske metode, kao što je sulfatna metoda. U ovoj metodi, glavna komponenta tečnosti za kuvanje je natrijum sulfid (Na2S). Natrijum sulfid se hidrolizira da bi se dobio natrijum hidrogen sulfid i natrijum hidroksid. Natrijum hidrogen sulfid može reagovati sa drvetom osim sa celulozom. Celuloza reaguje i rastvara je u alkalnom rastvoru. Tečnost za kuvanje je relativno blaga, tako da se molekularna težina celuloze vrlo malo smanjuje. Uobičajeni biljni celulozni izolacioni papir u transformatorima uključuje: papir za kablove za napajanje, papir za kablove visokog napona i izolacioni papir između navoja transformatora, itd.
1) Kabelski papir: Kabelski papir se pravi od sulfatne pulpe. Ocjene su DL08, DL12 i DL17. Debljine su 0.08mm, 0.12mm i 0.17mm respektivno. Isporučuje se u rolnama. Nakon što je kabelski papir impregniran transformatorskim uljem, njegova mehanička čvrstoća i električna čvrstoća bit će značajno poboljšani. Na primjer, električna čvrstoća papira za kablove za napajanje u zraku je 6~9×103kV/m, a nakon sušenja i impregniranja transformatorskog ulja, njegova električna čvrstoća dostiže 70~90×103kV/m. Ima dovoljnu termičku stabilnost i obično se koristi kao izolacija namotaja i međuslojna izolacija. Kabelski papir također uključuje visokonaponski kabelski papir, niskonaponski kabelski papir, kabelski papir visoke gustine i izolacijski krep papir. Visokonaponski kablovski papir je pogodan za 110-330kV transformatore i transformatore, sa niskom vrijednošću tangenta dielektričnog gubitka; niskonaponski kablovski papir se koristi za izolaciju energetskih kablova i transformatora ili drugih električnih proizvoda od 35kV i ispod; izolacioni krep papir je izrađen od elektroizolacionog papira. Napravljen od obrade nabora, duž poprečnog smjera ima nabora, a rastezanjem se razvlači. Često se koristi za omotavanje izolacije transformatora potopljenih u ulje, kao što je omotavanje izolacije glava zavojnica, vodova i uređaja za zaštitu od elektrostatičke zaštite; kablovski papir visoke gustine je takođe izolacioni materijal. Vrsta krep papira, njegova električna čvrstoća je 100% do 150% veća od običnog krep papira, a mehanička čvrstoća je 50% veća. Ima visoku električnu snagu, dobru otpornost na ulje, dobru elastičnost i lako se rasteže. Može se koristiti kao olovka umjesto lakirane platnene trake. i izolacija žičanih veza i krivina.
2) Papir za telefon: Telefonski papir je takođe napravljen od sulfatne pulpe i obično se koristi u telefonskim kablovima. Ima slabu mehaničku čvrstoću i uglavnom se koristi kao izolacija zavoja, slojna izolacija ili pokrivna izolacija provodnika.
3) Kondenzatorski papir: Kondenzatorski papir je podijeljen na klasu A i klasu B prema zahtjevima upotrebe. Kondenzatorski papir klase A koristi se za metalizirane papirne dielektrične kondenzatore u elektronskoj industriji. Klasa B se uglavnom koristi kao međuelektrodni dielektrik energetskih kondenzatora. Kondenzatorski papir karakteriše visoka nepropusnost i tanka debljina. Generalno, kondenzatorski papir se često koristi za strujne transformatore, a rjeđe za transformatore.
4) Papir za izolaciju namotavanja: Izolacioni papir za namotavanje se koristi kao osnova papira za lepljenje. Ljepljivi papir se koristi za namotavanje izolacijskog cilindra (cijev) i kapacitivne čahure. Njegova karakteristika je da je visina upijanja vode veća od visine kablovskog papira i niža od visine impregniranog papira. Papir. Guma papir se deli na jednostrani ili dvostrani lepak (fenolna ili epoksidna smola), koji se stvrdnjava na niskoj temperaturi. Prilikom valjanja papirnih cijevi ili presovanja laminiranih proizvoda, ljepilo se konačno stvrdne kada se zagrije i pritisne. , rola uglavnom koristi jednostranu traku, a presovana ploča koristi dvostranu traku. Osim toga, postoji i dijamant-dot adhesive papir (grid-dot adhesive paper), koji se koristi za međuslojnu izolaciju namotaja u folijom namotanih u ulje. Nakon stvrdnjavanja osigurava prianjanje između izolacije i između izolacije i folije, poboljšavajući dobru čvrstoću i dobru propusnost ulja.
Najčešće korišteni transformatorski izolacijski papiri su kablovski papir, krep papir i romb papir sa tačkama, koji se koriste u transformatorima kao međunavojna izolacija, međuslojna izolacija, olovno vezivanje, itd. Generalno, cijene raznih vrsta izolacionog papira su oko isto. Biće prevelika, oko 20 juana/kg.