Materiały izolacyjne transformatorów w oleju i suchych transformatorach

Izolacja w olejowych transformatorach zanurzanych

W współczesnych olejowych transformatorach zanurzanych, izolacja wysokonapięciowych cewek jest podejmowana według szeroko przyjętego podejścia. Zwykle przewód jest pokryty emalią, a między każdą warstwą cewki wkładane jest papier kraftowy. Ta kombinacja zapewnia niezawodną elektryczną izolację i mechaniczną ochronę wysokonapięciowych cewek, chroniąc je przed przepałem elektrycznym i fizycznym uszkodzeniem.

Dla niskonapięciowych cewek stosuje się inną strategię izolacji. Tutaj, pasy przewodów mogą być pozostawione nagie, z papierową izolacją umieszczoną między warstwami. Ta metoda pozwala osiągnąć równowagę między efektywnością kosztową a niezbędnymi wymaganiami izolacyjnymi dla zastosowań niskonapięciowych.

Jednak krajobraz materiałów izolacyjnych do pasów przewodów w niskonapięciowych cewkach ewoluje. Tradycyjna praktyka owijania pasów przewodów papierem stopniowo wycofywana jest. Powłoki polimerowe syntetyczne i opakowania z tkaniny syntetycznej stają się preferowanymi alternatywami. Te nowoczesne materiały oferują zwiększoną trwałość, lepsze właściwości izolacji elektrycznej oraz poprawioną odporność na czynniki środowiskowe w porównaniu z tradycyjną papierową izolacją.

Wdrożenie drutu, pasów i taśmy aluminium, wraz z powłokami emaliowymi, stwarza unikalne wyzwania dla producentów transformatorów dystrybucyjnych. Aluminium ma charakterystyczną właściwość: pod wpływem powietrza samoczynnie tworzy izolującą warstwę tlenku na swojej powierzchni. Ta samotworząca się warstwa tlenku może utrudniać przewodność elektryczną. W związku z tym, gdy potrzebne są elektryczne połączenia z użyciem przewodów aluminiowych, producenci muszą opracować skuteczne metody usuwania tej warstwy tlenku lub zapobiegania jej powstawaniu w punktach połączeń. To wymaga ostrożnego wyboru materiałów, precyzyjnych procesów produkcyjnych oraz ścisłych środków kontroli jakości, aby zapewnić niezawodne działanie transformatorów dystrybucyjnych z komponentami aluminiowymi.

Wyzwania i rozwiązania związane z przewodami aluminiowymi w transformatorach, oraz izolacja w suchych transformatorach

Wyzwania i obsługa przewodów aluminiowych w olejowych transformatorach zanurzanych

Ponadto, aluminium klasy przewodników elektrycznych ma znacznie miękką strukturę. Gdy zastosowane jest mechaniczne zaciskanie, jest bardzo podatne na problemy takie jak przepływ zimny i różnicowy rozszerzalność. Przepływ zimny odnosi się do powolnej deformacji miękkiego aluminium pod wpływem naprężeń mechanicznych w czasie, podczas gdy różnicowa rozszerzalność występuje, gdy aluminium rozszerza się lub kurczy w innym tempie niż inne komponenty w zestawie, co potencjalnie prowadzi do luźnych połączeń lub awarii mechanicznych.

Aby sprostać potrzebom łączności przewodów aluminiowych, opracowano kilka specjalistycznych metod spawania. Spawanie można wykorzystać, choć wymaga ono specyficznych technik spawania i fluxów, aby zapewnić dobrą połączenie. Inne powszechne podejście to zaciskanie, które polega na użyciu specjalnych zacisków. Te zaciski są zaprojektowane, aby przebić zarówno emaliową powłokę na przewodzie, jak i naturalnie utworzoną warstwę tlenku na powierzchni aluminium. Tym samym tworzą one niezawodne połączenie elektryczne. Dodatkowo, izolują obszary kontaktowe od tlenu, zapobiegając dalszej utleniania i zapewniając długoterminową integralność połączenia.

Dla pasów lub taśmy aluminiowej, spawanie TIG (spawanie wolframowym elektrodą w gazie szlachetnym) oferuje skuteczną metodę łączenia. Ten proces spawania używa nietrwałej elektrody wolframowej i osłony gazowej, aby stworzyć wysokiej jakości, mocne połączenie między komponentami aluminiowymi. Ponadto, pasy aluminiowe mogą również być połączone z innymi konektorami miedzianymi lub aluminiowymi za pomocą technik spawania zimnego lub zaciskania. Spawanie zimne, w szczególności, tworzy połączenie w stanie stałym bez konieczności topienia materiałów, co jest korzystne dla utrzymania właściwości mechanicznych i elektrycznych przewodników. Nawet do tworzenia połączeń śrubowych z miękkim aluminium, o ile obszar połączenia jest starannie wyczyszczony z wszelkich tlenków lub zanieczyszczeń, można uzyskać bezpieczne i przewodzące elektrycznie połączenie.

Materiały izolacyjne w suchych transformatorach

W dziedzinie suchych transformatorów, standardową praktyką jest nałożenie ochronnego pieczętowania lub powłoki na cewki za pomocą żywicy lub lakieru. Służy to jako zabezpieczenie przed różnymi niekorzystnymi czynnikami środowiskowymi, takimi jak wilgoć, kurz i korodujące gazy, które mogą stopniowo degradować właściwości izolacyjne cewek transformatora i wpływać na ogólną wydajność i długość życia transformatora.

Materiały izolacyjne wykorzystywane do pierwotnych i wtórnych cewek suchych transformatorów można sklasyfikować na następujące odrębne kategorie:

• Cewka zlewana: W tym typie, cewka jest zanurzona w zlewanej żywicy, która zapewnia solidną i trwałą strukturę izolacyjną. Zlewna żywica nie tylko otula przewodniki, ale także oferuje doskonałą wytrzymałość mechaniczną i izolację elektryczną, co sprawia, że jest odpowiednia dla zastosowań, gdzie wymagana jest wysoka niezawodność i ochrona.

• Zakapsułowana pod ciśnieniem próżni: Ta metoda polega na zakapsułowaniu cewek w warunkach ciśnienia próżni. Usuwając powietrze i inne zanieczyszczenia z procesu izolacji, zapewnia bardziej jednolitą i wolną od pustek warstwę izolacyjną, co zwiększa wydajność elektryczną i termiczną transformatora.

• Nasiąknięta pod ciśnieniem próżni: Tutaj, cewki są zanurzone w izolacyjnej żywicy pod ciśnieniem próżni. Ten proces pozwala żywicy głęboko wniknąć w strukturę cewki, wypełniając wszystkie szczeliny i porę. W rezultacie zapewnia to zwiększoną izolację i zdolność do odprowadzania ciepła, co przyczynia się do efektywnej pracy transformatora.

• Pokryta: Proste techniki pokrywania polegają na nałożeniu warstwy materiału izolacyjnego, takiego jak lakier lub specjalny składnik pokrywczy, bezpośrednio na cewki. Ten rodzaj izolacji jest stosunkowo prosty i tanie, odpowiedni dla zastosowań, gdzie wymagania izolacyjne są mniej surowe.

Cewka zlewana

W metodzie izolacji cewki zlewanej, cewka jest najpierw wzmocniona, jeśli jest to konieczne, lub umieszczona w formie. Następnie jest zlewana w żywicy w warunkach ciśnienia próżni. Ten proces oferuje wiele istotnych korzyści. Skoro cewka jest całkowicie otulona solidną izolacją, skutecznie redukuje poziom hałasu podczas działania. Dodatkowo, proces zlewania pod ciśnieniem próżni wypełnia cewkę żywicą, całkowicie eliminując wszelkie puste miejsca. Te puste miejsca, jeśli byłyby obecne, mogłyby prowadzić do roju koronowego, który mógłby degradować izolację i powodować problemy elektryczne w czasie. Dzięki swojemu solidnemu systemowi izolacji, cewka zlewana cechuje się wyjątkową wytrzymałością mechaniczną, umożliwiającą jej wytrzymywanie na naprężenia mechaniczne. Ma również wybitną wytrzymałość na krótkie zwarcia, zapewniając niezawodne działanie podczas awarii elektrycznych. Ponadto, ten typ cewki jest bardzo odporny na wilgoć i zanieczyszczenia, chroniąc wewnętrzne komponenty transformatora i przedłużając jego żywotność.

Zakapsułowana pod ciśnieniem próżni

Dla izolacji zakapsułowanej pod ciśnieniem próżni, cewka jest zakapsułowana w żywicy pod ciśnieniem próżni. Podobnie jak w procesie zlewania, zakapsułowanie cewki żywicą w ten sposób skutecznie eliminuje wszelkie puste miejsca, które mogłyby prowadzić do roju koronowego. W rezultacie, cewka korzysta z doskonałej wytrzymałości mechanicznej, pozwalającej jej wytrzymać na wstrząsy mechaniczne i wibracje. Wykazuje również wysoką wytrzymałość na krótkie zwarcia, zapewniając stabilne działanie podczas nietypowych warunków elektrycznych. Ta metoda izolacji zapewnia solidną ochronę przed penetracją wilgoci i zanieczyszczeń, zachowując integralność cewki i ogólnej wydajności transformatora.

Nasiąknięta pod ciśnieniem próżni

W technice izolacji nasiąkniętej pod ciśnieniem próżni, cewka jest nasączona lakierem pod ciśnieniem próżni. Proces nasiąknięcia pokrywa cewkę kompleksowo, tworząc warstwę ochronną, która chroni ją przed wilgocią i zanieczyszczeniami. Pomaga to zachować właściwości elektryczne i mechaniczne cewki, zapewniając niezawodne działanie transformatora w różnych warunkach środowiskowych. Chociaż poziom ochrony może być stosunkowo mniej kompleksowy w porównaniu z niektórymi innymi metodami, nadal oferuje wystarczającą ochronę dla wielu zastosowań.

Pokryta

Metoda izolacji pokrytej polega na zanurzeniu cewki w lakierze lub żywicy. Pokryta cewka zapewnia podstawowy poziom ochrony przed wilgocią i zanieczyszczeniami, co sprawia, że jest odpowiednia do użytku w umiarkowanych środowiskach, gdzie ryzyko ekspozycji na surowe elementy jest stosunkowo niewielkie. Choć może nie oferować tak wysokiego poziomu ochrony jak bardziej rozbudowane metody izolacji, jest to kosztowna i prosta w realizacji metoda dla zastosowań z mniej wymagającymi wymogami izolacyjnymi.