МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ИЗОЛЯЦИОННО-ОБМОТОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ, И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ
В производстве трансформаторов, как и электрических машин, применяют проводниковые и изоляционные материалы. В качестве проводников тока в обмотках трансформаторов применяется чистая электролитическая медь или алюминий.
Для обмоток масляных силовых трансформаторов применяют медный и алюминиевый изолированный провод круглого и прямоугольного сечений по ГОСТ 16512-70, 16513-70 и специальным ТУ кабельной промышленности. Применяются провода, изолированные лентами высоковольтной уплотненной кабельной бумаги, марок ПВО, ПБД, АПБД, ПЭБО, ПЭЛБО, а также провода, изолированные лентами кабельной или телефонной бумаги, марок ПБ и АПБ..
Номинальная диаметральная (удвоенная) толщина изоляции круглых проводов составляет: 0,3; 0,72; 0,96; 1,20 мм. Номинальная удвоенная толщина изоляции для проводов марок ГШ и АПБ составляет: 0,45; 0,55; 0,72; 0,96; 1,20; 1,36; 1,68; 1,92 мм; а для марок ПБУ и АПБУ 2,0; 2,48; 4,08; 4,4 мм.
За рубежом в качестве междувитковой изоляции проводов наряду с применением лучших сортов кабельной бумаги стали применять синтетические изоляционные материалы.
Для обмоток сухих трансформаторов применяют провода марок ПСД, ПСДК, ПДА (ГОСТ 7019-71).
При применении в обмотке проводов большой толщины (3—5 мм) и большого числа элементарных проводников в витке (более 100) очень важно ограничить добавочные потерн, вызываемые магнитным полем рассеивания и циркулирующими токами. В этом случае целесообразно применять специальные транспонированные провода.
Транспонированный провод (рис., а) состоит из нечетного числа прямоугольных изолированных проводников, расположенных в два ряда. Между рядами проводов проложена изоляция из кабельной бумаги толщиной 0,12 мм. Для изготовления транспонированных проводов применяются провода марки ПЭМП — провода медные прямоугольные эмалированные высокопрочные. Транспозиция элементарных проводников выполняется по принципу круговой перестановки по прямоугольному контуру. Поверх образованного таким образом провода накладывается общая бумажная изоляция из кабельной бумаги марки КМ-120 толщиной 0,12 мм для проводов марки ПТБ или нз кабельной бумаги К.ВУ толщиной 0,08 мм для проводов марки ПТБУ-С (провод транспонированный из элементарных эмалированных проводников в общей бумажной изоляции, специальный). Номинальная удвоенная толщина бумажной изоляции для транспонированных проводов 0,95 и 1,35 мм.
Специальные провода.
а — транспонированный марки ПТБ; 6 — подразделенный марки ПБП (двух- и трехжильный); в — подразделенный транспонированный марки ППТБ.
По сравнению с обычными обмоточными проводами марки ПБ транспонированные провода марки ПТБ имеют ряд преимуществ: снижается трудоемкость изготовления обмоток, так как в процессе намотки отпадает необходимость транспозиции отдельных проводников; значительно повышается коэффициент заполнения сечения обмотки медью, благодаря замене бумажной изоляции элементарных проводников более тонкой эмаль-изоляцией; уменьшаются размеры обмоток, что ведет к уменьшению вложения материалов, снижает габариты и массу трансформатора; снижаются добавочные потери от полей рассеяния благодаря более совершенной транспозиции и применению меньших сечений элементарных проводников.
В обмотках НН трансформаторов большой мощности применяется также транспонированный подразделенный провод марки ППТБ (рис. в).
Для снижения потерь успешно применяют другой вид специальных обмоточных проводов марок ПБП и ПБПУ, так называемые подразделенные провода (рис.,6). Провод образован 2—3 элементарными проводниками (жилами) с бумажной изоляцией толщиной 0,4 мм и общей (дополнительной) изоляцией
1,35; 1,68; 1,92; 2,48; 2,96 мм. Разделение проводника приводит к значительному (на 20—30 %) снижению добавочных потерь от полей рассеяния, благодаря чему уменьшается нагрев обмотки.
Одной из причин повреждения трансформаторов в эксплуатации является потеря устойчивости обмоток вследствие недостаточной механической прочности обмоточных проводов. Предполагается получение медного сплава, обладающего при относительно небольшом увеличении удельного сопротивления до 5 % существенно более высокими, чем у меди, механическими характеристиками (1,5—2 раза). Необходимы обмоточные провода (в том числе и транспонированные) с термореактивным изоляционным покрытием, которое, полимеризуясь при сушке обмоток, склеивает витки. Намечается увеличение выпуска проводов с эмалевой изоляцией Для применения в трансформаторах напряжением до 330 кВ включительно.
В последнее время за рубежом и в нашей стране в качестве проводникового материала для обмоток трансформаторов малой мощности (до 630 кВ-А) широко применяются медная и алюминиевая фольга и лента, что позволяет резко повысить коэффициент заполнения объема активным проводником. Медную фольгу изготавливают из меди марки М-1 (ГОСТ 859-78) толщиной 0,35— 0,065 мм; ленту толщиной 0,1С0; 0,080; 0,075; 0,050; 0,035 мм.
Алюминиевая фольга и лента, предназначенные для обмоток трансформаторов, изготавливаются из алюминия марки АЕ по ГОСТ 11069-74. Толщина фольги 0,2—0,02, толщина ленты 2,0—0,22 мм.
Основное назначение электроизоляционных материалов — надежно изолировать токоведущие части трансформаторов между собой и от заземленных частей, для чего эти материалы должны обладать определенными свойствами. Наиболее важными из них являются электрическая и механическая прочность, диэлектрическая проницаемость, электропроводность, гигроскопичность и нагревостойкость.
В современных силовых трансформаторах применяется твердая изоляция в сочетании с электроизоляционным (нефтяным) маслом. Жидкие диэлектрики, т. е. минеральное трансформаторное масло или синтетические жидкости (совтол 10), кроме изоляции служат также охлаждающей средой.
В качестве основной твердой изоляции масляных трансформаторов в настоящее время применяют волокнистые материалы из целлюлозы. К ним относятся электроизоляционные картоны и бумаги.
Важнейшими характеристиками электроизоляционного картона являются высокие электрические показатели — стойкость к воздействию поверхностных разрядов и электрическая прочность. Особенности конструкции трансформаторов, механические и электрические воздействия, имеющие место при их работе, приводят к необходимости применять для деталей изоляции электроизоляционный картон с различными свойствами. Так, для цилиндров главной изоляции трансформаторов и изоляционных перегородок нужен мягкий картон. Он должен быть эластичен, иметь повышенную масловпитываемость и минимальную усадку по длине при высокой механической прочности на разрыв. Основными электрическими характеристиками мягкого картона должны быть его стойкость к поверхностному разряду и высокая электрическая прочность (на пробой по толщине).
Для элементов продольной изоляции — дистанционных прокладок, ярмовой и уравнительной изоляции —нужен твердый картон, хорошо работающий на сжатие. Он должен иметь минимальную усадку по толщине, улучшенную механическую прочность на сжатие и хорошо обрабатываться методом вырубки (штамповки) и резания. Кроме электроизоляционных картонов, обрабатываемых: методом резки и штамповки, нужно иметь электроизоляционные картоны специальных марок для изготовления деталей сложной конфигурации методом горячей формовки на прессах или вытяжки в пресс-формах.
Электроизоляционный картон, выпускаемый промышленностью, изготавливается в соответствии с ГОСТ разных марок и толщин.
Картон марки А — эластичный, гибкий, с высокой стойкостью к действию поверхностных разрядов в масле. Этот картон предназначен для изготовления; деталей главной изоляции высоковольтных масляных трансформаторов с напряжением до 1200 кВ включительно. Электроизоляционный картон марки М. (с добавкой в композицию картона хлопковой целлюлозы) имеет более высокие показатели (в 2 раза выше марки А) по стойкости к воздействию поверхностных разрядов; предназначен для главной изоляции трансформаторов напряжением 750 кВ и выше.
Картон марки Б — средней плотности с повышенными электрическими свойствами — применяется для изготовления деталей главной изоляции масляных трансформаторов напряжением до 220 кВ включительно. Изготавливаемый в настоящее время электроизоляционный картон марки Б плотностью 950— 1100 кг/м2 неполностью обеспечивает надежную электродинамическую стойкость, обмоток, особенно трансформаторов, подвергающихся частым электродинамическим воздействиям, поэтому для элементов продольной изоляции применяют «жесткий» картон плотностью 1250—1350 кг/м2 и сжимаемостью при давлении 20 МПа до 3,5 % без остаточных деформаций после снятия давления.
Картон марки В — твердый, с малой сжимаемостью под давлением, высокой электрической прочностью (перпендикулярно поверхности), используется для изготовления деталей продольной изоляции трансформаторов.
Картон марки Г — средней плотности с повышенным сопротивлением расслаиванию, применяется как основа для получения склеенного картона и изготовления изоляционных деталей масляных трансформаторов.
Электроизоляционные бумаги (телефонная и кабельная) применяются в< трансформаторах в качестве витковой и дополнительной изоляции обмоточного» провода.
Кабельная бумага согласно ГОСТ 645-67 применяется марок К-080, К-120,.. К-170 толщиной соответственно 0,08; 0,12; 0,17 мм и КВУ (уплотненная) толщиной 0,08 мм, а телефонная — марок КТ-04 и КТ-05. В настоящее время применяется нагревостойкая бумага марок КМТ-125 и КМТУ-80 (ГОСТ 18448-73),. применение которой допускает увеличение нагрузочной способности трансформаторов на 1С—15 %, что эквивалентно увеличению мощности. Крепированная электроизоляционная бумага марки ЭКТМ (ГОСТ 12769-76) благодаря поперечному крепу (гофрировке) при натяжении дает удлинение до 70%; ее применение обеспечивает плотную изоляцию мест соединений и изгибов.
Лакоткань электроизоляционная (ГОСТ 2214-78) применяется для изоляции концов обмоток и отводов масляных трансформаторов.
В качестве вспомогательных материалов применяют: ленты хлопчатобумажные (ГОСТ 4514-78), электроизоляционные лаки и клеи, припои мягкие и твердые (для пайки емкостных колец, отводов обмоточных проводов), парафин (для обеспечения лучшего скольжения деталей и провода) и др.
