Изоляционные материалы трансформаторов в маслонаполненных и сухих трансформаторах

Изоляция в масляных трансформаторах

В современных масляных трансформаторах изоляция высоковольтных обмоток следует широко распространенному подходу. Обычно провод покрывается эмалью, а между слоями обмотки вставляется крафт-бумага. Такая комбинация обеспечивает надежную электрическую изоляцию и механическую защиту высоковольтных обмоток, защищая их от электрического пробоя и физического повреждения.

Для низковольтных обмоток используется другая стратегия изоляции. Здесь полосовые проводники могут оставаться голыми, с бумажной изоляцией, помещенной между слоями. Этот метод обеспечивает баланс между экономичностью и необходимыми требованиями к изоляции для низковольтных применений.

Однако ландшафт материалов для изоляции полосовых проводников в низковольтных обмотках меняется. Традиционная практика обертывания полосовых проводников бумагой постепенно выходит из употребления. Синтетические полимерные покрытия и оболочки из синтетической ткани становятся предпочтительными альтернативами. Эти современные материалы предлагают повышенную долговечность, лучшие электроизоляционные свойства и улучшенное сопротивление воздействию окружающей среды по сравнению с традиционной бумажной изоляцией.

Использование алюминиевых проводов, полос и лент, а также эмалевых покрытий, представляет собой уникальные вызовы для производителей распределительных трансформаторов. Алюминий имеет особое свойство: при контакте с воздухом на его поверхности спонтанно образуется изолирующий оксидный слой. Этот самопроизвольно образующийся оксидный слой может препятствовать электропроводимости. В результате, когда необходимо установить электрические соединения с использованием алюминиевых проводников, производители должны разработать эффективные методы либо удаления этого оксидного слоя, либо предотвращения его образования в точках соединения. Это требует тщательного выбора материалов, точных производственных процессов и строгих мер контроля качества, чтобы обеспечить надежную работу распределительных трансформаторов с алюминиевыми компонентами.

Вызовы и решения с использованием алюминиевых проводников в трансформаторах, а также изоляция в сухих трансформаторах

Вызовы и управление алюминиевыми проводниками в масляных трансформаторах

Кроме того, алюминий, используемый в качестве электропроводящего материала, обладает заметно мягким текстурным качеством. При механическом зажиме он крайне подвержен таким проблемам, как холодное течение и дифференциальное расширение. Холодное течение относится к медленному деформированию мягкого алюминия под механическим напряжением со временем, а дифференциальное расширение происходит, когда алюминий расширяется или сжимается с другой скоростью, чем другие компоненты в сборке, что потенциально может привести к ослаблению соединений или механическим отказам.

Для решения задач соединения алюминиевых проводов разработано несколько специализированных методов спайки. Можно использовать пайку, хотя это требует специальных техник пайки и флюсов для обеспечения хорошего соединения. Другой распространенный подход — опрессовка, которая включает использование специальных опрессовочных наконечников. Эти наконечники предназначены для проникновения через эмалевое покрытие провода и естественно образующийся оксидный слой на поверхности алюминия. Таким образом, они обеспечивают надежное электрическое соединение. Кроме того, они герметизируют контактные области от кислорода, предотвращая дальнейшее окисление и обеспечивая долговременную целостность соединения.

Для алюминиевых полос или лент эффективным методом соединения является сварка TIG (argon-dуговая сварка). Этот сварочный процесс использует неплавкий вольфрамовый электрод и инертный газовый экран для создания высококачественного и прочного соединения между алюминиевыми компонентами. Кроме того, алюминиевые полосы также можно соединять с другими медными или алюминиевыми контактами с помощью холодной сварки или опрессовки. Холодная сварка, в частности, создает твердотельное соединение без необходимости плавления материалов, что полезно для сохранения механических и электрических свойств проводников. Даже для создания болтовых соединений с мягким алюминием, если область соединения тщательно очистить, удалив любые оксиды или загрязнения, можно достичь надежного и электропроводного соединения.

Материалы для изоляции в сухих трансформаторах

В сфере сухих трансформаторов стандартной практикой является нанесение защитного покрытия или лака на обмотки. Это служит защитой от различных неблагоприятных факторов окружающей среды, таких как влага, пыль и коррозионные газы, которые могут постепенно ухудшать изоляционные свойства обмоток трансформатора и снижать общую производительность и срок службы трансформатора.

Изоляционные материалы, используемые для первичных и вторичных обмоток сухих трансформаторов, можно классифицировать следующим образом:

• Заливная обмотка: В этом типе обмотка заливается в отверждаемую смолу, что обеспечивает прочную и долговечную изоляционную структуру. Заливочная смола не только заключает проводники, но и обеспечивает отличную механическую прочность и электрическую изоляцию, делая ее подходящей для применения, где требуется высокая надежность и защита.

• Вакуумно-давление заключенная: Этот метод включает заключение обмоток под вакуумно-давлением. Удаление воздуха и других загрязнений из процесса изоляции обеспечивает более равномерный и свободный от пустот изоляционный слой, улучшая электрические и тепловые характеристики трансформатора.

• Вакуумно-давление пропитанная: Здесь обмотки погружаются в изоляционную смолу под вакуумно-давлением. Этот процесс позволяет смоле глубоко проникнуть в структуру обмотки, заполняя все зазоры и поры. В результате обеспечивается улучшенная изоляция и теплоотвод, способствуя эффективной работе трансформатора.

• Покрытая: Простые методы покрытия включают нанесение слоя изоляционного материала, такого как лак или специальный покрытийный состав, непосредственно на обмотки. Этот тип изоляции относительно прост и экономически эффективен, подходящий для применения, где менее строгие требования к изоляции.

Заливная обмотка

В методе заливной изоляции обмотка сначала усиливается по мере необходимости или размещается в форму, затем заливается смолой под вакуумно-давлением. Этот процесс предлагает несколько значительных преимуществ. Поскольку обмотка полностью заключена в твердую изоляцию, это эффективно снижает уровни шума во время работы. Кроме того, процесс заливки под вакуумно-давлением заполняет обмотку смолой, полностью устраняя любые пустоты. Эти пустоты, если они присутствуют, могут привести к коронному разряду, который со временем может ухудшить изоляцию и вызвать электрические проблемы. С твердой изоляционной системой заливная обмотка обладает исключительной механической прочностью, позволяя ей выдерживать механические нагрузки. Она также имеет замечательную прочность на короткое замыкание, обеспечивая надежную работу при электрических авариях. Более того, этот тип обмотки высоко устойчив к влаге и загрязнителям, защищая внутренние компоненты трансформатора и продлевая его срок службы.

Вакуумно-давление заключенная

Для вакуумно-давление заключенной изоляции обмотка встраивается в смолу под вакуумно-давлением. Аналогично процессу заливки, заключение обмотки в смолу таким образом эффективно удаляет любые пустоты, которые могли бы вызвать коронный разряд. В результате обмотка получает отличную механическую прочность, позволяющую ей выдерживать механические удары и вибрации. Она также обладает высокой прочностью на короткое замыкание, обеспечивая стабильную работу при аномальных электрических условиях. Этот метод изоляции обеспечивает надежную защиту от проникновения влаги и загрязнителей, поддерживая целостность обмотки и общую производительность трансформатора.

Вакуумно-давление пропитанная

В методе вакуумно-давление пропитанной изоляции обмотка пропитывается лаком под вакуумно-давлением. Процесс пропитки тщательно покрывает обмотку, создавая защитный слой, который защищает ее от влаги и загрязнителей. Это помогает сохранить электрические и механические свойства обмотки, обеспечивая надежную работу трансформатора в различных условиях окружающей среды. Хотя уровень защиты может быть относительно менее комплексным по сравнению с некоторыми другими методами, он все равно обеспечивает достаточную защиту для многих применений.

Покрытая

Метод покрытой изоляции включает погружение обмотки в лак или смолу. Покрытая обмотка предоставляет базовый уровень защиты от влаги и загрязнителей, делая ее подходящей для использования в умеренных условиях, где риск воздействия жестких элементов относительно низкий. Хотя она может не предлагать такой же уровень защиты, как более сложные методы изоляции, это экономически эффективное и простое решение для применений с менее строгими требованиями к изоляции.