Översikt
Driftsäkerheten och livslängden för entransformatorberor dock i stor utsträckning på de isoleringsmaterial som används. Isoleringsmaterial, även kända som dielektrika, är ämnen med hög resistivitet och låg konduktivitet. Isoleringsmaterial kan användas för att isolera ledare som är laddade eller med olika potentialer och tillåta ström att flyta i en viss riktning. I transformatorprodukter spelar isoleringsmaterial också rollerna som värmeavledning, kylning, stöd, fixering, ljusbågssläckning, förbättrad potentialgradient, fuktsäker, mögelsäkra och skyddande ledare. Under inverkan av DC-spänning passerar endast en mycket liten mängd ström genom isoleringsmaterialet. Dess resistivitet (med hänvisning till volymresistiviteten i luft) är relativt hög, i allmänhet 108~1020Ω·cm (resistiviteten hos ledarna är 10-6~10-3Ω·cm, och resistiviteten hos halvledare är {{ 6}}~108Ω ·cm).
Isoleringsmaterial har mycket hög motståndskraft mot likström. På grund av deras höga resistivitet, under inverkan av likspänning, förutom en mycket liten ytläckström, är de faktiskt nästan icke-ledande; medan de för växelström har kapacitans. Elektrisk ström passerar genom den, och den anses allmänt vara icke-ledande. Ju högre resistivitet isoleringsmaterialet har, desto bättre är dess isoleringsegenskaper.
Isoleringsmaterial används i transformatorer för att isolera ledande delar från varandra och från marken (nollpotential). När de används i olika underlag bör de också ha goda mekaniska egenskaper. Dessutom spelar isoleringsmaterial även andra roller, såsom värmeavledning, kylning, fixering, energilagring, ljusbågssläckning, förbättrad potentialgradient, fuktsäker, mögelbeständig och ledarskydd.
Typiskt är isoleringsmaterial indelade i tre kategorier:
1) Gasisoleringsmaterial: Under normala temperaturer och tryck har generella torra gaser goda isoleringsegenskaper, såsom luft, kväve, väte, koldioxid, svavelhexafluorid etc. Bland dem används luft och svavelhexafluorid i transformatorer. allmänt;
2) Flytande isoleringsmaterial: Flytande isoleringsmaterial finns vanligtvis i oljeform, även känd som isoleringsolja. Såsom mineralolja, vegetabilisk olja, syntetisk ester, etc.;
3) Fasta isoleringsmaterial: såsom isolerande färg, isolerande lim, isolerande papper, isolerande kartong, wellpapp, elektriska plaster och filmer, elektriska laminat (stavar, rör), gjuten epoxiharts, elektrisk porslin, gummi, glimmerprodukter etc. .
Isolerande olja
Isoleringsolja kännetecknas av hög elektrisk hållfasthet, hög blixtnedslag, låg fryspunkt, hög prestanda under inverkan av syre, hög temperatur och starkt elektriskt fält, giftfritt, icke-korrosivt, låg viskositet och god fluiditet. Det används ofta i elektriska produkter som transformatorer, oljebrytare, kondensatorer och kablar. Det spelar rollen som isolering, kylning, impregnering och fyllning. Dessutom spelar den också rollen som ljusbågssläckning i oljebrytare och energilagring i kondensatorer.
Isoleringsolja spelar de dubbla rollerna som isolering och kylning i transformatorer;
Isolerande oljor delas för närvarande in i följande kategorier:
1) Mineralolja: såsom transformatorolja, switcholja, kondensatorolja, kabelolja;
2) Syntetisk olja: såsom dodecylbensen, silikonolja, syntetisk ester, etc.;
3) Vegetabilisk olja;
Epoxiharts
Epoxiharts är en polymerförening. Harts kännetecknas av ett fast, halvfast eller kvasifast organiskt material med en osäker molekylmassa (vanligtvis högre), en tendens att flyta när det utsätts för påfrestningar och vanligtvis ett mjuknings- eller smältområde, och det fasta tvärsnittet är ofta skalformad. Har följande grundläggande egenskaper:
1) Molekylkedjan är mycket lång, varje kedja innehåller hundratals eller till och med tiotusentals atomer, som är kovalent bundna till varandra;
2) En lång molekylkedja är sammansatt av den minsta repeterande enheten, det vill säga en kedjelänk. Antalet kedjelänkar i en molekyl kallas polymerisationsgraden;
3) Makromolekylernas totala intermolekylära kraft överstiger ofta den kemiska bindningskraften mellan atomer i molekylen, vilket gör att polymerföreningen uppvisar en rad egenskaper: till exempel finns det ingen gasformig polymer, polymerupplösningsprocessen är mycket långsam, etc. Om det finns tvärbindningar mellan molekyler, är denna funktion ännu mer enastående.
Epoxiharts avser en oligomer som innehåller funktionella epoxigrupper. Epoxiharts började dyka upp 1891. Efter 1947 har många företag i USA och Schweiz framgångsrikt industrialiserat och syntetiserat bisfenol A-epoxiharts. Vårt land startade produktionen 1956.
De elektriska isoleringsegenskaperna hos epoximaterial är särskilt enastående. Utan fyllmedel är EB för den härdade produkten högre än 16MV/m, pV är högre än 1011Ω·m, εr är 3 till 4 och tanδ är cirka 0,002 vid effektfrekvens. Därför används 20 % epoximaterial syrehartser för elektrisk och elektronisk isolering. Till exempel används epoxiimpregneringsfärg som klass B isolerande färg för att impregnera statorlindningarna på små och medelstora motorer; epoxilösningsmedelsfri färg används för vakuumimpregnering av statorlindningar på stora motorer; laminat (plattor, rör, stavar) används som spårkilar och kuddar för motorer och högspänningsbrytare manöverstavar; lim används för limning av högspännings-porslinsbussningar; gjutmaterial används för skivisolering i svavelhexafluorid helt inneslutna kombinerade elektriska apparater (GIS) Komponenter som isolatorer, transformatorer och högspännings keramiska kondensatorer. För närvarande är varumärkena för inhemskt tillverkade epoxihartser eller modifierade epoxihartser fortfarande inte enhetliga. Olika epoxihartstillverkare runt om i världen heter också olika och måste identifieras med varumärke.
Epoxihartser är helt enkelt oligomerer och måste härdas före användning. Härdaren kan reagera med epoxihartset för att tvärbinda hartsmolekylerna från en linjär struktur till en linjär struktur. Accelerator/katalysator är en tillsats som kan minska reaktionens aktiveringsenergi och kan främja/justera gelreaktionsprocessen för gjutmaterialet. Härdaren använder det aktiva vätet som det innehåller för att utföra en ringöppningsadditionsreaktion med den aktiva epoxigruppen i hartset för att uppnå härdning. Det aktiva vätet är -NH2, -NH-, -C00H, -OH och -SH i härdaren eller acceleratorn. av väte. Vanligt använda härdare inkluderar aminer och syraanhydrider. Vissa härdare kräver acceleratorer/katalysatorer, vissa kräver höga temperaturförhållanden och vissa kan reagera våldsamt vid låga temperaturer. Skillnader i härdare kommer också att leda till stora skillnader i egenskaperna hos härdade produkter, vilket kommer att ha en betydande inverkan på produktens slutliga prestanda. Därför är det mycket viktigt att designa och välja härdare i epoxihartsformuleringssystem.
Epoxiisolering används i transformatorer av torr typ och är en ny utveckling under de senaste 40 åren. Designlivslängden för transformatorspolen krävs för att nå 30 år, och värmemotståndsnivån når F-nivå. Det är svårt för vanliga material att uppfylla kraven.
För detta ändamål måste materialen som används, deras formelsystem och processer designas, optimeras, testas och verifieras för att erhålla de ideala resultaten. I hartsisolerade transformatorer av torr typ formas epoxihartssystemet genom gjutning eller doppning och värmehärdas sedan för att bilda spiralisolering (dvs. längsgående isolering). Under hela driften av torrtypstransformatorn måste epoxihartsisoleringen också säkerställa den elektriska isoleringen av spolarna. och mekanisk styrka, och avleder värmen inuti spolen genom värmeledning.
Dess största svaghet är oåterställbarheten och oreparerbarheten av hartsisoleringsdefekter och skador (i allmänhet uppstår defekter under tillverkningsprocessen och skador uppstår under drift). Därför är det extremt viktigt att undvika sprickbildning av fast isolering, undvika gjutdefekter och undvika partiell urladdning (dvs. partiell urladdning). Det har blivit nyckeln till solid isoleringsteknik och fokus för konkurrensen mellan tillverkarna.
På grund av den höga temperaturökningen som orsakas av förluster under driften av transformatorn, fungerar hartsisoleringen vid höga temperaturer under lång tid (till exempel är den maximala designade driftstemperaturen för transformatorer av F-klass i allmänhet runt 140 grader), och transformatorn kan ha höga temperaturer innan den tas i drift och under underhåll. Låg temperatur (som -30 grad ), och transformatorn kommer att utsättas för högspänningsblixtnedslag eller enorma eleffekter vid kortslutning när som helst. Hartsisolerade spolar bör kunna anpassa sig till dessa förändringar och motstå eller motstå elektrodynamiska kortslutningspåverkan under extremt höga och låga temperaturer. Därför ställs extremt stränga krav på de termiska, mekaniska och elektriska egenskaperna hos epoxiisoleringssystemet.
Det finns för närvarande två isoleringsmaterialsystem för hartsgjutna transformatorer, det ena är "ren hartsgjutning + glasfiberförstärkning med hög fyllnadsgrad", det andra är "hartskvartspulvergjutning + förimpregnerat glasgaller lokal förstärkning".
Isoleringssystemet (allmänt känt som isoleringsstrukturen) täcker ett bredare område än isoleringsmaterialsystemet. Det hänvisar till isoleringen av den elektriska utrustningen (eller dess oberoende komponenter), inklusive inte bara isoleringsmaterialen och deras kombinationer, utan även isoleringen och ledarna. Eller förhållandet mellan magneter, förhållandet till elektriska fält, förhållandet mellan isolering och den omgivande miljön (gas eller vätska och dess förhållanden, ytkontamination, värmeavledningsförhållanden, mekanisk kraft eller strålningseffekter, etc.) etc., och dess anpassningsförmåga till kraftsystemets driftsparametrar Det är isoleringspassningen. Luftflödet och värmeavledningsförhållandena, isolationsspänningsförhållanden etc. i torrtypstransformatorer är alla inom ramen för det isoleringssystem som måste beaktas.
Isolerande papper
Växtfiberpapper delas in i träfiber, bomullsfiber och hampafiber. Bland dem är det mest använda rent sulfatmassafiberpapper. Dess råvara är trä. Vanligt använda barrved är Pinaceae-trä, såsom gul tall, vit tall och röd tall. Huvudkomponenten i trä som gran och röd tall är cellulosa, som är en naturlig polymerförening. Tillverkningsmetoden för isolerande papper använder kemiska metoder, såsom sulfatmetoden. I denna metod är huvudkomponenten i matlagningsvätskan natriumsulfid (Na2S). Natriumsulfiden hydrolyseras för att generera natriumvätesulfid och natriumhydroxid. Natriumvätesulfid kan reagera med annat trä än cellulosa. Cellulosan reagerar och löser den i alkalilösningen. Kokvätskan är relativt mild, så cellulosans molekylvikt minskar mycket lite. Vanligt använda isoleringspapper för växtcellulosa i transformatorer inkluderar: kraftkabelpapper, högspänningskabelpapper och transformatorintervridisoleringspapper, etc.
1) Kabelpapper: Kabelpapper är tillverkat av sulfatmassa. Betygen är DL08, DL12 och DL17. Tjockleken är 0.08 mm, 0,12 mm respektive 0,17 mm. Den levereras i rullar. Efter att kabelpapperet har impregnerats med transformatorolja kommer dess mekaniska styrka och den elektriska styrkan att förbättras avsevärt. Till exempel är den elektriska styrkan hos kraftkabelpapper i luften 6~9×103kV/m, och efter torkning och impregnering av transformatorolja når dess elektriska styrka 70~90×103kV/m. Den har tillräcklig värmestabilitet och används vanligtvis som lindningsisolering och mellanskiktsisolering. Kabelpapper inkluderar även högspänningskabelpapper, lågspänningskabelpapper, högdensitetskabelpapper och isolerande kräpppapper. Högspänningskabelpapper är lämpligt för 110-330kV transformatorer och transformatorer, med lågt tangentvärde för dielektriska förluster; lågspänningskabelpapper används för isolering av kraftkablar och transformatorer eller andra elektriska produkter på 35kV och lägre; isolerande kräpppapper är tillverkat av elektriskt isoleringspapper Tillverkat av skrynkelbearbetning, det finns rynkor längs dess tvärgående riktning och det dras isär när det sträcks. Det används ofta för att omsluta isolering av oljenedsänkta transformatorer, såsom isolering av spolhuvuden, ledningar och elektrostatiska skärmningsanordningar; kabelpapper med hög densitet är också ett isolerande material. Ett slags kräpppapper, dess elektriska styrka är 100% till 150% högre än vanligt kräpppapper, och dess mekaniska styrka är 50% högre. Den har hög elektrisk hållfasthet, bra oljebeständighet, bra elasticitet och är lätt att sträcka. Den kan användas som bly istället för lackerad tygtejp. och isolering av trådanslutningar och böjar.
2) Telefonpapper: Telefonpapper är också tillverkat av sulfatmassa och används ofta i telefonkablar. Den har dålig mekanisk hållfasthet och används vanligtvis som svängisolering, skiktisolering eller täckisolering av ledare.
3) Kondensatorpapper: Kondensatorpapper är uppdelat i klass A och klass B enligt användningskrav. Klass A kondensatorpapper används för metalliserat papper dielektriska kondensatorer inom elektronikindustrin. Klass B används huvudsakligen som interelektroddielektrikum för kraftkondensatorer. Kondensatorpapper kännetecknas av hög täthet och tunn tjocklek. Generellt används kondensatorpapper ofta för strömtransformatorer och mindre ofta för transformatorer.
4) Sårisoleringspapper: Sårisoleringspapper används som baspapper för det självhäftande papperet. Det självhäftande papperet används för att linda den isolerande cylindern (röret) och den kapacitiva bussningen. Dess kännetecken är att vattenabsorptionshöjden är högre än kabelpapprets och lägre än det impregnerade papperets. Papper. Gummipapper delas upp i enkelsidigt eller dubbelsidigt lim (fenol- eller epoxiharts), som härdas vid låg temperatur. Vid rullning av pappersrör eller pressning av laminerade produkter härdas limmet slutligen när det värms och trycksätts. , rullen använder vanligtvis enkelsidig tejp, och den pressade tejpbrädan använder dubbelsidig tejp. Dessutom finns diamantprickat klisterpapper (grid-dot adhesive paper), som används för mellanskiktsisolering av oljenedsänkta folielindade spolar. Efter härdning säkerställer den vidhäftningen mellan isolering och mellan isolering och folie, vilket förbättrar den har god styrka och god oljegenomsläpplighet.
Vanligt använda isoleringspapper för transformatorer är kabelpapper, kräpppapper och rombprickade papper, som används i transformatorer som isolering mellan varv, mellanskiktsisolering, blybindning, etc. I allmänhet är priserna på olika typer av isolerpapper ca. samma. Den blir för stor, cirka 20 yuan/kg.