유변침적 변압기 및 건식 변압기의 절연 재료

유전유체변압기의 절연

현대 유전유체 변압기에서 고전압 와인딩의 절연은 널리 채택된 접근법을 따릅니다. 일반적으로 와이어는 에나멜로 코팅되고, 각 와인딩층 사이에 크래프트 종이가 삽입됩니다. 이러한 조합은 고전압 와인딩에 대해 신뢰성 있는 전기적 절연과 기계적 보호를 제공하여 전기적 파괴와 물리적 손상을 방지합니다.

저전압 와인딩의 경우 다른 절연 전략이 사용됩니다. 여기서는 스트립 도체를 베어 두고, 각 층 사이에 종이 절연재를 배치합니다. 이 방법은 저전압 응용 분야에서 필요한 절연 요구사항과 비용 효율성을 균형있게 맞춥니다.

그러나 저전압 와인딩의 스트랩 도체를 위한 절연 재료의 경향은 변화하고 있습니다. 전통적인 종이로 스트랩 도체를 감싸는 방법은 점차 사라지고 있습니다. 합성 폴리머 코팅과 합성 천으로 만든 래핑이 선호되는 대안으로 부상하고 있습니다. 이러한 현대적인 재료들은 전통적인 종이 절연재보다 내구성이 뛰어나고, 더 좋은 전기적 절연 특성과 환경 요인에 대한 저항력을 제공합니다.

알루미늄 와이어, 스트랩, 스트립 도체 및 에나멜 코팅의 도입은 배전 변압기 제조업체에게 독특한 도전 과제를 제시했습니다. 알루미늄은 공기에 노출되면 표면에 자동으로 절연 산화층을 형성하는 특성이 있습니다. 이 자발적으로 형성된 산화 코팅은 전기 도전성을 방해할 수 있습니다. 따라서 알루미늄 도체를 사용하여 전기 연결이 필요할 때마다 제조업체는 이 산화층을 제거하거나 연결 지점에서 그 형성을 방지하기 위한 효과적인 방법을 개발해야 합니다. 이를 위해서는 신중한 재료 선택, 정밀한 제조 공정, 그리고 엄격한 품질 관리 조치가 필요하며, 알루미늄 기반 구성 요소를 가진 배전 변압기의 신뢰성 있는 작동을 보장해야 합니다.

변압기에서의 알루미늄 도체의 문제와 해결책, 건식 변압기의 절연

유전유체 변압기에서의 알루미늄 도체의 문제와 처리

더욱이 전기 도체 등급의 알루미늄은 매우 부드러운 질감을 가지고 있습니다. 기계적 클램핑이 적용될 때, 차가운 유동과 차등 팽창 등의 문제가 발생하기 쉽습니다. 차가운 유동은 시간이 지남에 따라 부드러운 알루미늄이 기계적 스트레스 하에서 천천히 변형되는 것을 의미하며, 차등 팽창은 알루미늄이 조립물의 다른 구성 요소보다 다른 속도로 팽창하거나 수축할 때 발생하여 느슨한 연결이나 기계적 실패를 초래할 수 있습니다.

알루미늄 와이어의 연결 요구사항을 해결하기 위해 여러 전문 스플라이싱 방법이 개발되었습니다. 소테링을 사용할 수 있지만, 좋은 결합을 위해 특정 소테링 기법과 플럭스가 필요합니다. 또 다른 일반적인 방법은 크림핑으로, 특수한 크림핑을 사용합니다. 이러한 크림핑은 와이어의 에나멜 코팅과 알루미늄 표면의 자연적으로 형성된 산화층을 관통하도록 설계되어 신뢰성 있는 전기적 연결을 설정합니다. 또한 접촉 영역을 산소로부터 차단하여 추가적인 산화를 방지하고, 연결의 장기적인 무결성을 보장합니다.

알루미늄 스트랩 또는 스트립 도체의 경우 TIG(텅스텐 불활성 가스) 용접이 효과적인 결합 솔루션을 제공합니다. 이 용접 프로세스는 녹지 않는 텅스텐 전극과 불활성 가스 실드를 사용하여 알루미늄 구성 요소 간에 고품질이고 강력한 결합을 생성합니다. 더욱이 알루미늄 스트립은 냉간 용접 또는 크림핑 기술을 통해 구리 또는 알루미늄 커넥터와 연결될 수도 있습니다. 특히 냉간 용접은 재료를 녹이지 않고 고체 상태의 결합을 생성하여 도체의 기계적 및 전기적 특성을 유지하는 데 유익합니다. 또한 부드러운 알루미늄에 볼트 연결을 하는 경우에도, 연결 영역이 철저하게 청소되어 산화물이나 오염물질이 제거되면 안정적이고 전기적으로 도전적인 연결을 달성할 수 있습니다.

건식 변압기의 절연 재료

건식 변압기의 영역에서는 보호 씰 또는 코팅을 수지 또는 바니시를 사용하여 와인딩에 적용하는 것이 표준 관행입니다. 이는 습기, 먼지, 부식성 가스와 같은 다양한 악화된 환경 요인으로부터 보호하는 역할을 하며, 이러한 요인들은 점진적으로 변압기 와인딩의 절연 특성을 저하시키고 변압기의 전체 성능과 수명을 위협할 수 있습니다.

건식 변압기의 일차 및 이차 와인딩을 위한 절연 매체는 다음과 같이 구분할 수 있습니다:

• 캐스트 코일: 이 유형에서는 와인딩이 캐스트 수지를 통해 고정되며, 견고하고 내구성 있는 절연 구조를 제공합니다. 캐스트 수지는 도체를 포장하는 것뿐만 아니라 우수한 기계적 강도와 전기적 절연을 제공하여 높은 신뢰성과 보호가 필요한 응용 분야에 적합합니다.

• 진공-압력 포장: 이 방법은 진공-압력 조건 하에서 와인딩을 포장하는 것입니다. 절연 과정에서 공기 및 기타 오염물을 제거함으로써 보다 균일하고 공극 없는 절연층을 확보하여 변압기의 전기적 및 열적 성능을 향상시킵니다.

• 진공-압력 침투: 여기서는 와인딩을 진공-압력 하에서 절연 수지에 잠깁니다. 이 과정은 수지가 와인딩 구조 깊숙이 침투하여 모든 간극과 모공을 채우므로, 향상된 절연과 열 방산 능력을 제공하여 변압기의 효율적인 작동에 기여합니다.

• 코팅: 단순 코팅 기법은 바니시 또는 특수 코팅 화합물을 직접 와인딩에 도포하는 것을 포함합니다. 이러한 종류의 절연은 비교적 간단하고 비용 효율적이며, 덜 엄격한 절연 요구사항이 필요한 응용 분야에 적합합니다.

캐스트 코일

캐스트 코일 절연 방법에서는 먼저 필요한 경우 와인딩을 강화하거나 금형 내에 위치시키고, 그 다음 진공-압력 조건 하에서 수지로 캐스트합니다. 이 프로세스는 몇 가지 중요한 장점을 제공합니다. 와인딩이 고체 절연재로 완전히 포장되기 때문에, 작동 중에 소음 수준을 효과적으로 줄입니다. 또한, 진공-압력 캐스팅 프로세스는 와인딩에 수지를 충분히 채워, 공극을 완전히 제거합니다. 이러한 공극이 존재할 경우, 코로나 방전이 발생하여 절연을 저하시키고 시간이 지남에 따라 전기적 문제를 일으킬 수 있습니다. 고체 절연 시스템을 갖춘 캐스트 코일 와인딩은 뛰어난 기계적 강도를 자랑하여 기계적 스트레스를 견딜 수 있으며, 또한 뛰어난 단락 회로 강도를 가지고 있어 전기적 고장 시 신뢰성 있는 성능을 보장합니다. 더욱이, 이러한 유형의 와인딩은 습기와 오염물질에 매우 저항적이어서 변압기의 내부 구성 요소를 보호하고 수명을 연장합니다.

진공-압력 포장

진공-압력 포장 절연의 경우, 와인딩은 진공-압력 하에서 수지로 포장됩니다. 캐스트 코일 프로세스와 유사하게, 이러한 방법으로 수지로 와인딩을 포장하면 코로나를 일으킬 수 있는 공극을 효과적으로 제거합니다. 결과적으로, 와인딩은 기계적 충격과 진동을 견딜 수 있는 뛰어난 기계적 강도를 얻습니다. 또한, 높은 단락 회로 강도를 가지며, 비정상적인 전기 조건에서도 안정적인 작동을 보장합니다. 이 절연 방법은 습기 침입과 오염물질의 침입으로부터 견고한 보호를 제공하여 와인딩의 무결성과 변압기의 전체 성능을 유지합니다.

진공-압력 침투

진공-압력 침투 절연 기법에서는 와인딩을 진공-압력 하에서 바니시로 침투시킵니다. 침투 과정은 와인딩을 철저히 코팅하여 습기와 오염물질로부터 보호하는 보호층을 생성합니다. 이는 와인딩의 전기적 및 기계적 특성을 보존하여 다양한 환경 조건에서 변압기의 신뢰성 있는 작동을 보장합니다. 다른 방법들에 비해 보호 수준이 상대적으로 덜 포괄적이더라도, 많은 응용 분야에서 충분한 보호를 제공합니다.

코팅

코팅 절연 접근법은 와인딩을 바니시 또는 수지에 담근 것입니다. 코팅된 와인딩은 습기와 오염물질로부터 기본적인 수준의 보호를 제공하여, 혹독한 요소에 노출될 위험이 상대적으로 낮은 온화한 환경에서 사용하기에 적합합니다. 이 방법은 더 복잡한 절연 방법만큼 높은 수준의 보호를 제공하지는 않지만, 덜 엄격한 절연 요구사항이 필요한 응용 분야에 있어서는 비용 효율적이고 간단한 솔루션입니다.