1. Общие сведения
До последнего времени высоковольтное аппаратостроение практически пользовалось теми же видами изоляционных материалов, что и 30—40 лет назад: фарфор, фенопласты, бумажномасляная изоляция, иногда дерево.
Технология этих материалов непрерывно совершенствовалась, качество и конструктивные возможности повышались. Тем не менее уже давно возникла настоятельная потребность в изоляцион ных материалах нового типа, которые позволили бы принципиально изменить конструкцию аппаратов и технологию их изготовления, сделать их более простыми, дешевыми, уменьшить их габариты и вес.
В результате настойчивой работы научно-исследовательских лабораторий и производственников как за рубежом, так и в Советском Союзе, за последние десять лет были разработаны новые виды изоляции, новые технологические методы создания изоляции высокого напряжения и, соответственно, новые материалы:
- Прессованная изоляция из резины, метакрилатов и пр. Опрессовка изделий изоляцией производится при повышенной температуре (120—150°) и высоком давлении (сотни атмосфер).
- Изоляция, наносимая по методу литья под давлением из ре зины, метакрилатов, полиамидов и пр. Температура наносимой массы и давление такое, как в п. 1.
- Литая изоляция низкого давления из эпоксидной смолы, полиэфиров, диизоцианатов, бутил-метакрилатов. Литейные формы заполняются жидкой изоляционной массой, которая потом твердеет. Процесс ведется при атмосферном давлении или комбинации вакуума с последующим небольшим избыточным давлением.
2. Особенности и преимущества литой изоляции
Наибольшее распространение в качестве новой изоляции высокого напряжения получила в настоящее время литая изоляция, особенно, на основе эпоксидной смолы. В момент заливки эта смола (обычно с наполнителем) является жидкотекучей. Под влиянием добавки так называемого отвердителя в ней происходит химическое преобразование, между цепочками молекул возникают поперечные связи и смола твердеет. Эта реакция является необратимой, отвердевшая смола уже не может перейти вновь в жидкое состояние ни под влиянием повышенной температуры, ни под влиянием других воздействий. Она становится также практически нерастворимой в известных до сих пор растворителях.
Основное технологическое свойство литьевых смол низкого давления — их жидкотекучесть в момент заливки. Это не значит, что небольшое избыточное давление или вакуум не могут быть применены в процессе заливки. Небольшое избыточное давление извне и вакуум внутри формы иногда применяются как для ускорения заливки, так и для получения более плотного, без пузырей, литья.
По рабочей температуре заливки и отверждения различают литьевые смолы горячего и холодного отверждения. Процесс литья смол горячего отверждения проходит при температурах 100—150°. Смолы холодного отверждения могут быть использованы в литье при комнатной температуре. Однако для ускорения процесса отверждения их иногда подогревают до 60—80°.
Литые смолы низкого давления обладают рядом особенностей и преимуществ:
- Они дают сухую изоляцию не только для генераторных, но и для более высоких напряжений. Использование литой изоляции позволяет в некоторых случаях отказаться от применения маслонаполненных конструкций.
- Они обеспечивают влагостойкую и погодостойкую изоляцию. Уже известны конструкции трансформаторов тока с литой изоляцией, которые без какой-либо защиты работают под открытым небом [Л. 17-1].
- Литая изоляция сама приспосабливается к очертаниям жизненно важных частей аппарата и принимает наиболее выгодную для конструкции форму, занимая не больше места, чем это безусловно необходимо. Вследствие этого габариты аппарата, например, трансформатора тока в ряде случаев могут быть резко уменьшены.
- Применение литой изоляции для трансформаторов тока дает то добавочное преимущество, что использование минимальных зазоров между первичной и вторичной обмотками позволяет сократить среднюю длину магнитного пути, что уменьшает сечение сердечника. Это дает дополнительное уменьшение размеров и веса трансформатора тока. Так, например, трансформатор тока с литой изоляцией типа ТПОЛ-20 на 20 кВ 1000 а весит 19 кг, а аналогичный трансформатор тока старой конструкции на основе фарфорового изолятора типа ТПОФ-20 весит 100 кг.
- Отверждение литой изоляции (главным образом на основе эпоксидной смолы) происходит без отщепления каких-либо летучих веществ, вследствие чего пузыри в отливке отсутствуют. Разумеется, при литье должны быть приняты меры против механического занесения пузырей воздуха в литьевую массу при ее переливке, перемешивании и т. д.
- Литая изоляция не требует сложного или громоздкого оборудования. Производство аппаратов высокого напряжения с литой изоляцией может быть крупносерийным производством. Возможна автоматизация ряда операций.
