Materials d'aislament per a transformadors en immersió d'oli i de tipus sec

Aïllament en transformadors immersos en oli

En els transformadors immersos en oli actuals, l'aïllament de les bobines d'alta tensió segueix un enfocament ampliament adoptat. Normalment, el fil s'aïlla amb esmalte, i es col·loca paper de Kraft entre cada capa de la bobina. Aquesta combinació proporciona un aïllament elèctric fiable i protecció mecànica per a les bobines d'alta tensió, protegint-les contra la ruptura elèctrica i els danys físics.

Per a les bobines de baixa tensió, es fa servir una estratègia d'aïllament diferent. En aquest cas, els conductors en forma de cinta poden quedar sense cobrir, amb aïllament de paper col·locat entre les capes. Aquest mètode equilibra la rentabilitat amb els requisits d'aïllament necessaris per a les aplicacions de baixa tensió.

No obstant això, el panorama dels materials d'aïllament per als conductors en forma de cinta en les bobines de baixa tensió està evolucionant. La pràctica tradicional de revestir els conductors en forma de cinta amb paper es va deixant de banda gradualment. Les cobertures de polímer sintètic i els revestiments de tela sintètica estan emergint com alternatives preferides. Aquests materials moderns oferixen una durabilitat millorada, propietats d'aïllament elèctric millors i una resistència millorada a factors ambientals en comparació amb l'aïllament de paper tradicional.

La incorporació de fils, cintes i conductors en forma de cinta d'alumini, juntament amb cobertures d'esmalte, ha presentat reptes únics als fabricants de transformadors de distribució. L'alumini té una propietat distintiva: quan queda expós a l'aire, forma espontàniament una capa d'òxid insulant a la seva superfície. Aquesta capa d'òxid autogenerada pot impedir la conductivitat elèctrica. Com a resultat, sempre que calguin fer connexions elèctriques utilitzant conductors d'alumini, els fabricants han de desenvolupar mètodes efectius per eliminar aquesta capa d'òxid o prevenir-ne la formació en els punts de connexió. Això requereix una selecció cuidadosa dels materials, processos de fabricació precisos i mesures estrictes de control de qualitat per assegurar el funcionament fiable dels transformadors de distribució amb components basats en alumini.

Reptes i solucions amb conductors d'alumini en transformadors, i aïllament en transformadors de tipus sec

Reptes i manipulació de conductors d'alumini en transformadors immersos en oli

Més endavant, l'alumini de grau conductor elèctric posseeix una textura notablement suau. Quan es fa un apretament mecànic, és molt susceptible a problemes com el flux fred i l'expansió diferencial. El flux fred es refereix a la deformació lenta del alumini suau sota estrès mecànic a llarg termini, mentre que l'expansió diferencial ocorre quan l'alumini s'expandeix o contracta a un ritme diferent dels altres components de l'assembleig, potencialment conduint a connexions floxes o faltes mecàniques.

Per atendre les necessitats de connectivitat dels fils d'alumini, s'han desenvolupat diversos mètodes especialitzats de confecció. Es pot utilitzar la soldadura, encara que requereix tècniques de soldadura específiques i fluxos per assegurar una bona unió. Un altre enfocament comú és el crimpatge, que implica l'ús de crimps especials. Aquests crimps estan dissenyats per penetrar tant la cobertura d'esmalte del fil com la capa d'òxid naturalment formada a la superfície de l'alumini. Fent-ho, estableixen una connexió elèctrica fiable. A més, isolen les àrees de contacte de l'oxigen, prevenint la oxidació addicional i assegurant la integritat a llarg termini de la connexió.

Per a cintes o conductors en forma de cinta d'alumini, la soldadura TIG (tungstè inerte gas) ofereix una solució d'unió eficaz. Aquest procés de soldadura utilitza un electrodo de tungstè no consumible i un escut de gas inert per crear una unió d'alta qualitat i forta entre els components d'alumini. A més, les cintes d'alumini també es poden unir a altres connectors de cobre o alumini mitjançant tècniques de soldadura a fred o crimpatge. La soldadura a fred, en particular, crea una unió d'estat sòlid sense la necessitat de fundir els materials, el que és beneficiós per mantenir les propietats mecàniques i elèctriques dels conductors. Fins i tot per fer connexions amb bolts a alumini suau, sempre que l'àrea de la junta s'alliberi meticulosament de qualsevol òxid o contaminants, es pot aconseguir una connexió segura i condutora elèctricament.

Materials d'aïllament en transformadors de tipus sec

En el món dels transformadors de tipus sec, una pràctica estàndard és aplicar un sel protector o cobertura a les bobines utilitzant resina o vernís. Això serveix com a protecció contra diversos factors ambientals adversos, com la humitat, el pols i els gasos corrosius, tots els quals poden degradar gradualment les propietats d'aïllament de les bobines del transformador i comprometre el rendiment general i la vida útil del transformador.

Els mitjans aïllants utilitzats per a les bobines primària i secundària dels transformadors de tipus sec es poden classificar en les següents categories distinctes:

• Bobina de colada: En aquest tipus, la bobina s'incrusta en una resina de colada, que proporciona una estructura d'aïllament robusta i duradora. La resina de colada no només encapsula els conductors, sinó que també ofereix una força mecànica excel·lent i aïllament elèctric, fent-la adequada per a aplicacions on es requereixen alta fiabilitat i protecció.

• Encapsulat sota vaci i pressió: Aquest mètode implica encapsular les bobines en condicions de vaci i pressió. Eliminant l'aire i altres contaminants del procés d'aïllament, assegura una capa d'aïllament més uniforme i sense boides, millorant el rendiment elèctric i tèrmic del transformador.

• Impregnat sota vaci i pressió: Aquí, les bobines s'immergeixen en una resina aïllant sota vaci i pressió. Aquest procés permet que la resina penetri profundament en l'estructura de la bobina, omplint totes les separacions i pores. Com a resultat, proporciona un aïllament millorat i capacitats de dissipació de calor, contribuint a l'operació eficient del transformador.

• Cobert: Les tècniques simples de cobertura impliquen aplicar una capa de material aïllant, com vernís o un compost de cobertura especialitzat, directament sobre les bobines. Aquest tipus d'aïllament és relativament simple i econòmic, adequat per a aplicacions on es necessiten menys requisits d'aïllament estrictes.

Bobina de colada

En el mètode d'aïllament de bobina de colada, primer es reforça la bobina si cal o es posiciona dins d'un molde. Després, es col·loca en resina sota condicions de vaci i pressió. Aquest procés ofereix diverses avantatges significatives. Ja que la bobina queda totalment incrustada en aïllament sòlid, això reduïu eficacement el nivell de soroll durant l'operació. A més, el procés de colada sota vaci i pressió omple la bobina amb resina, eliminant completament qualsevol boida. Aquestes boides, si hi fossin, podrien donar lloc a descàrregues de corona, que podrien degradar l'aïllament i causar problemes elèctrics a llarg termini. Amb el seu sistema d'aïllament sòlid, la bobina de colada posseeix una força mecànica excepcional, permetent-li resistir tensions mecàniques. També té una força de curto circuit remarcable, assegurant un rendiment fiable durant els faults elèctrics. A més, aquest tipus de bobina és altament resistente a la humitat i els contaminants, protegint els components interns del transformador i prolongant la seva vida útil.

Encapsulat sota vaci i pressió

Per a l'aïllament encapsulat sota vaci i pressió, la bobina s'incrusta en resina sota vaci i pressió. Similar al procés de bobina de colada, encapsular la bobina amb resina d'aquesta manera elimina efectivament qualsevol boida que podrien donar lloc a descàrregues de corona. Com a resultat, la bobina beneficia d'una força mecànica excel·lent, permetent-li resistir impactos i vibracions mecàniques. També presenta una força de curto circuit elevada, assegurant un funcionament estable durant condicions elèctriques anòmals. Aquest mètode d'aïllament proporciona una protecció robusta contra la ingressió d'humitat i la intrussió de contaminants, mantenint la integritat de la bobina i el rendiment general del transformador.

Impregnat sota vaci i pressió

En la tècnica d'aïllament impregnat sota vaci i pressió, la bobina s'impregna amb vernís sota vaci i pressió. El procés d'impregnació cobreix la bobina de manera completa, creant una capa protectora que la protegeix de la humitat i els contaminants. Això ajuda a preservar les propietats elèctriques i mecàniques de la bobina, assegurant un funcionament fiable del transformador en diverses condicions ambientals. Encara que el nivell de protecció pot ser relativament menys complet en comparació amb alguns altres mètodes, encara ofereix suficient protecció per a moltes aplicacions.

Cobert

L'enfocament d'aïllament cobert implica sumergir la bobina en vernís o resina. Una bobina coberta proporciona un nivell bàsic de protecció contra la humitat i els contaminants, fent-la adequada per a utilitzar en entorns moderats on el risc d'exposició a elements severes és relativament baix. Encara que pot no oferir el mateix nivell de protecció que mètodes d'aïllament més elaborats, és una solució econòmica i simple per a aplicacions amb requisits d'aïllament menys exigents.