L'application des matériaux isolants dans les transformateurs

2021-08-09

1. Papier isolant

 

  Le papier en fibres végétales est divisé en fibres de bois, fibres de coton et fibres de chanvre. Parmi eux, le papier de fibres de pâte de bois au sulfate pur est le plus couramment utilisé. Sa matière première est le bois. Le bois de pin et de sapin est couramment utilisé dans les résineux, comme le pin jaune, le pin blanc et le pin rouge. Le bois comme le cèdre et le pin rouge, dont le composant principal est la cellulose, est un composé polymère naturel. Les méthodes de fabrication du papier isolant utilisent des méthodes chimiques, telles que la méthode au sulfate, dans laquelle le composant principal de la liqueur de cuisson est le sulfure de sodium (Na2S), qui est hydrolysé pour produire du sulfure d'hydrogène et de l'hydroxyde de sodium. L'hydrogène sulfuré de sodium peut être combiné avec du bois autre que la cellulose. L'élément réagit et le dissout dans la lessive. La liqueur de cuisson est relativement douce, le poids moléculaire de la cellulose diminue donc très peu. Les papiers isolants en cellulose végétale couramment utilisés dans les transformateurs comprennent : le papier pour câbles d'alimentation, le papier pour câbles haute tension et le papier isolant tour à tour pour transformateur.

 

  1) Papier pour câble : Le papier pour câble est composé de pâte au sulfate, de qualités DL08, DL12, DL17, d'épaisseurs de 0.08 mm, 0.12 mm et 0.17 mm, respectivement, fourni en rouleaux. Une fois le papier du câble imprégné d’huile de transformateur, sa résistance mécanique et sa résistance électrique seront considérablement améliorées. Par exemple, la résistance électrique du papier du câble d'alimentation dans l'air est de 6 à 9 × 103 kV/m, et la résistance électrique de l'huile de transformateur immergée sèche atteindra 70 à 90 × 103 kV/m. Le fonctionnement du papier de câble dans le transformateur Il a une stabilité thermique suffisante et est généralement utilisé comme isolant d'enroulement et isolant intercouche. Le papier pour câble comprend également le papier pour câble haute tension, le papier pour câble basse tension, le papier pour câble haute densité et le papier crêpe isolant. Le papier pour câbles haute tension convient aux transformateurs et transformateurs 110 ~ 330 kV, avec une faible valeur tangente de perte diélectrique ; le papier pour câbles basse tension est utilisé pour l'isolation des câbles d'alimentation et des transformateurs ou d'autres produits électriques de 35 kV et moins ; Le papier crêpe isolant est fabriqué à partir de papier isolant électrique. Il est fabriqué par traitement des rides et présente des rides dans sa direction transversale. Il se sépare lorsqu'il est étiré. Il est souvent utilisé pour l'isolation des enroulements de transformateurs immergés dans l'huile, tels que l'emballage isolant des têtes de bobines, des câbles et des dispositifs de blindage électrostatique ; Le papier câblé haute densité est également un type d'isolation. Un type de papier crépon, dont la résistance électrique est 100 % à 150 % supérieure à celle du papier crépon ordinaire, 50 % plus élevée en résistance mécanique, haute résistance électrique, résistance à l'huile, bonne élasticité, facile à étirer et peut être utilisé comme fil conducteur au lieu du ruban verni et comme isolation des connexions filaires et des pièces pliées.

 

  2) Papier téléphonique : Le papier téléphonique est également composé de pâte au sulfate. Il est couramment utilisé avec les câbles téléphoniques. Il a une faible résistance mécanique et est généralement utilisé comme isolant de fil, isolant de couche ou isolant de revêtement de conducteur.

 

  3) Papier condensateur : Le papier condensateur est divisé en type A et type B selon les exigences d’utilisation. Le papier pour condensateur de type A est utilisé pour les condensateurs diélectriques en papier métallisé dans l'industrie électronique. Le type B est principalement utilisé comme milieu inter-électrodes des condensateurs de puissance. Le papier condensateur se caractérise par une étanchéité élevée et une épaisseur fine. Généralement, les transformateurs de courant utilisent souvent du papier condensateur et les transformateurs sont moins utilisés.

 

  4) Papier isolant d'enroulement : Le papier isolant d'enroulement est utilisé comme papier inférieur du papier collant, et le papier collant est utilisé pour enrouler le tube isolant (tube) et le manchon capacitif. Sa caractéristique est que la hauteur d'absorption d'eau est supérieure à celle du papier câble et inférieure à celle du papier d'imprégnation. Le papier collé est divisé en colle simple face ou double face (résine phénolique ou époxy), qui durcit à basse température. Lorsque du papier collé est utilisé pour rouler des tubes en papier ou presser des stratifiés, la colle durcira finalement lorsqu'elle sera chauffée et pressurisée. , Le rouleau utilise généralement du ruban adhésif simple face et du ruban adhésif double face est utilisé pour le carton pressé. De plus, il existe du papier distributeur en losange (papier distributeur de type maillé), qui est utilisé pour l'isolation intercouche des bobines d'enroulement en feuille immergée dans l'huile. Après durcissement, il peut assurer l'adhérence entre l'isolation et entre l'isolation et la feuille, et renforcer la résistance et la bonne perméabilité à l'huile.

 

  Le papier câble, le papier crêpé et le papier distributeur rhombique sont couramment utilisés dans le papier isolant pour transformateur conventionnel. Ils sont utilisés dans les transformateurs comme isolant entre spires, isolant entre couches, liant en plomb, etc. Généralement, les prix des différents papiers isolants ne sont pas différents. Ce sera trop gros, environ 20 yuans/kg.

 

2. Matériaux composites électriques

   

  Les films minces électriques et les matériaux composites électriques ont d'excellentes propriétés diélectriques et appartiennent tous deux à des matériaux isolants en feuille. Les films électriques comprennent un film polyester et un film polyimide, qui peuvent également être utilisés pour l'isolation des fils et l'isolation intercouche dans les transformateurs. Un matériau composite électrique est un produit composite fabriqué en liant des matériaux fibreux sur une ou les deux faces d'un film. Il peut être utilisé comme couche d'isolation intermédiaire dans les transformateurs, en particulier dans les bobines enroulées en feuille changées à sec. Les bobines basse tension sont généralement préfabriquées avec des matériaux composites. Après avoir été imprégné de résine, il est utilisé comme isolant intercalaire. Les matériaux composites couramment utilisés incluent le DMD, les GES, etc.

 

  Le nom complet de DMD est un matériau composite souple non tissé en fibre de polyester à film polyester, qui est divisé en DMD préimprégné et DMD non pré-imprégné. Il s'agit d'une couche de film polyester (M) collée des deux côtés d'un tissu non tissé en fibre de polyester (D) Matériau composite souple à trois couches fabriqué. Le DMD présente une excellente isolation électrique, une excellente résistance à la chaleur, une résistance mécanique et une excellente imprégnation.

 

  Le nom complet de GHG est un matériau composite souple en fibre de verre de résine de qualité H pré-imprégné d'un film de polyimide, qui est un matériau composite souple à trois couches constitué d'une couche de film de polyimide (H) collé avec fibres de verre tissu (G) des deux côtés . Comparé au DMD, il a une meilleure résistance à la chaleur et peut être utilisé pour l'isolation intercouche des bobines basse tension enroulées en feuille des transformateurs de type sec isolés de classe H.

 

  Le nom complet de RHN est un matériau composite souple en papier de fibre de polyaramide à film de polyimide, fabriqué en liant du papier de fibre de polyamide (Nomex) avec un adhésif de qualité H sur les deux faces du film de polyimide. Le RHN est actuellement le matériau isolant en couche mince de la plus haute qualité, avec une excellente résistance à la chaleur, de meilleures propriétés diélectriques, une absorption d'eau moindre et une excellente résistance à l'humidité. Il appartient au matériau isolant de classe H et peut être utilisé pour l’isolation intercouche des transformateurs de type sec de classe H.

 

3. Matériaux composites électriques

 

  Les films minces électriques et les matériaux composites électriques ont d'excellentes propriétés diélectriques et appartiennent tous deux à des matériaux isolants en feuille. Les films électriques comprennent un film polyester et un film polyimide, qui peuvent également être utilisés pour l'isolation des fils et l'isolation intercouche dans les transformateurs. Un matériau composite électrique est un produit composite fabriqué en liant des matériaux fibreux sur une ou les deux faces d'un film. Il peut être utilisé comme couche d'isolation intermédiaire dans les transformateurs, en particulier dans les bobines enroulées en feuille changées à sec. Les bobines basse tension sont généralement préfabriquées avec des matériaux composites. Après avoir été imprégné de résine, il est utilisé comme isolant intercalaire. Les matériaux composites couramment utilisés incluent le DMD, les GES, etc.

 

  Le nom complet de DMD est un matériau composite souple non tissé en fibre de polyester à film polyester, qui est divisé en DMD préimprégné et DMD non pré-imprégné. Il s'agit d'une couche de film polyester (M) collée des deux côtés d'un tissu non tissé en fibre de polyester (D) Matériau composite souple à trois couches fabriqué. Le DMD présente une excellente isolation électrique, une excellente résistance à la chaleur, une résistance mécanique et une excellente imprégnation. Le DMD non pré-imprégné peut être utilisé comme isolation intercouche des transformateurs immergés dans l'huile, et le DMD pré-imprégné peut être utilisé comme isolation inter-couche des bobines enroulées en feuille basse tension des transformateurs de type sec de classe F.

 

  Le nom complet de GHG est un matériau composite souple en fibre de verre en résine de qualité H pré-imprégné d'un film polyimide, qui est un matériau composite souple à trois couches constitué d'une couche de film polyimide (H) collée avec un tissu en fibre de verre (G) des deux côtés. Comparé au DMD, il a une meilleure résistance à la chaleur et peut être utilisé pour l'isolation intercouche des bobines basse tension enroulées en feuille des transformateurs de type sec isolés de classe H.

 

  Le nom complet de RHN est un matériau composite souple en papier de fibre de polyaramide à film de polyimide, fabriqué en liant du papier de fibre de polyamide (Nomex) avec un adhésif de qualité H sur les deux faces du film de polyimide. Le RHN est actuellement le matériau isolant en couche mince de la plus haute qualité, avec une excellente résistance à la chaleur, de meilleures propriétés diélectriques, une absorption d'eau moindre et une excellente résistance à l'humidité. Il appartient au matériau isolant de classe H et peut être utilisé pour l’isolation intercouche des transformateurs de type sec de classe H.

 

4. Carton isolant

 

  Le carton isolant est fabriqué à partir de papier de pâte de bois au sulfate pur. Il peut être utilisé pour les tampons d'espacement d'huile, les supports d'espacement d'huile, les cloisons, les tubes en carton, le papier ondulé, l'isolation des jougs en fer, l'isolation des clips et les plaques de pression d'enroulement d'isolation d'extrémité pour les enroulements de gâteaux. L'épaisseur habituelle est de 1.0 mm, 1.5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm. Le carton isolant est divisé en carton de faible densité, carton de densité moyenne et carton de haute densité selon la densité. Le papier basse densité est généralement appelé carton souple T3. Entre 0.75 g/cm3 et 0.9 g/cm3, la résistance est faible. Il est souvent utilisé pour plier des pièces ou fabriquer des pièces étirées après mouillage, telles que la formation d'anneaux d'angle, de pièces d'anneaux et de tubes en papier souple. Le carton basse densité a une absorption d'huile élevée, une bonne formabilité, mais de mauvaises propriétés mécaniques ; le carton de densité moyenne est généralement appelé carton T1, avec une densité de 0.95 g/cm3 ~ 1.15 g/cm3, utilisé comme bloc d'espacement, etc. ; Le carton haute densité est généralement appelé carton T4, avec une densité de 1.15 g/cm3 à 1.3 g/cm3, utilisé comme tube en carton isolant, plaque de pressage isolante et anneau d'extrémité. Dans la structure d'espacement des panneaux huilés composée de tubes de papier multicouches de bobines haute tension, du carton ondulé peut également être utilisé à la place des supports en carton pour former un espace d'huile, ce qui peut économiser des matériaux tout en garantissant les performances d'isolation.

 

5. Film polypropylène

 

  Le film de polypropylène est constitué d'une feuille épaisse extrudée en résine de polypropylène (PP) et orientée et étirée. Ses caractéristiques sont : 1) La densité est faible, peut être étirée jusqu'à 0.06 mm ou même plus fine, et sa densité est de 0.89 g/cm3 ~ 0.92 g/cm3. 2) Il a de bonnes propriétés électriques et une bonne stabilité chimique, le coefficient diélectrique relatif est de 2 ~ 2.2 et la pression de claquage est supérieure à 150 MV/m ; 3) Il a de bonnes propriétés mécaniques et sa résistance à la traction est supérieure à 100 MPa. 4) Il peut être utilisé pendant une longue période à 125°C et appartient à l'isolation de classe E ; 5) Il est hydrophobe et a une forte capacité à empêcher l’absorption d’eau, et peut être utilisé pour l’isolation des fils des transformateurs immergés dans l’huile.

 

6. Autres matériaux isolants

 

  L'huile de transformateur et le papier isolant sont les principaux matériaux isolants pour les bobines de transformateur immergées dans l'huile. La résine, le papier isolant et les matériaux composites sont les principaux matériaux isolants pour les bobines de transformateur de type sec. En plus de ces matériaux, les matériaux isolants suivants sont couramment utilisés dans les transformateurs : (Bois lamellé, stratifié, peinture isolante, colle isolante, ruban de coton, ruban rétractable, ruban sans trame, etc.

 

  1) Stratifiés : les stratifiés électriques sont des matériaux isolants avec une structure en couches composée de papier, de tissu et de placage de bois comme substrat, imprégnés (ou enduits) de différents adhésifs et pressés à chaud (ou roulés). Selon les exigences de l'application, les produits stratifiés peuvent être transformés en produits présentant d'excellentes propriétés électriques et mécaniques, une résistance à la chaleur, une résistance à l'huile, une résistance à la moisissure, une résistance à l'arc et une résistance corona. Les produits stratifiés comprennent principalement des panneaux stratifiés, du bois stratifié, des tubes stratifiés, des tiges, des noyaux de boîtier de condensateur et d'autres profilés spéciaux. Les performances des stratifiés dépendent de la nature du substrat, de l'adhésif et de son procédé de moulage. Selon les différentes matières premières et adhésifs, les stratifiés sont divisés en stratifiés isolants (carton, utilisé pour la vidange d'huile), carton phénolique (communément appelé bakélite, carton imprégné de résine phénolique, utilisé pour la vidange d'huile), et Drap de coton laminé phénolique 3026 (Chiffon en coton imprégné de résine phénolique, souvent utilisé pour la vidange), Feuille FR4 (tissu en fibre de verre avec résine époxy comme adhésif, peut être utilisé pour le changement à sec ou le changement d'huile de qualité F), panneau de tissu de verre à base d'éther diphénylique modifié (le tissu en fibre de verre utilise une résine d'éther diphénylique modifiée comme liant, qui peut être utilisé pour la classe H changement à sec), panneau en tissu de verre bismaléimide (le tissu en fibre de verre utilise de la résine bismaléimide comme liant, peut être utilisé pour le changement à sec de classe H). Les stratifiés ont généralement de bonnes propriétés de résistance mécanique et d'isolation et sont souvent utilisés comme isolant de serrage et comme support externe dans les transformateurs.

 

  2) Tube d'isolation (tube) : Le tube d'isolation dans le transformateur est principalement utilisé entre les bobines intérieures et extérieures, entre la bobine et le noyau, et est utilisé pour le squelette du revêtement de la bobine. Le fil est directement enroulé sur le tube isolant. Dans le même temps, le tube isolant peut également être utilisé pour l'isolation principale, augmenter le nombre de lacunes d'huile d'isolation principale et améliorer l'isolation. Les cylindres d'isolation sont divisés en cylindres en papier phénolique (généralement utilisés pour la transformation de l'huile), en cylindres en tissu de verre époxy (généralement utilisés pour la transformation de l'huile ou la transformation à sec de qualité F) et en cylindres en tissu de verre à base d'éther diphénylique modifié (généralement utilisés pour le changement à sec de qualité H), tube en plastique renforcé de fibre de verre (généralement utilisé pour le changement à sec de qualité H), tube en tissu de verre bismaléimide (généralement utilisé pour le changement à sec de qualité H), etc.

 

  3) Bois lamellé : utilisez du bois dur de haute qualité pour le bois lamellé électrique, comme le bouleau, le hêtre, etc., et faites-le cuire deux fois entre 70°C et 80°C pour éliminer l'acide et la graisse du bois. Le panneau est séché puis enduit de résine adhésive. Après pré-durcissement, il est formé par assemblage et empilement répétés. Il a une bonne résistance isolante et une bonne résistance mécanique. Il peut être utilisé comme coussin, anneau d'angle, etc. lors du changement d'huile.

 

  4) Sangles de fixation : les sangles pour transformateurs sont équipées de ruban de coton, de ruban rétractable, de ruban en maille semi-sec sans trame, de ruban en tissu de verre, de ruban en polyester, etc., qui sont utilisés pour attacher et serrer les noyaux et les bobines de fer.

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