Электроизоляционные материалы, применяемые в трансформаторостроении

В соответствии с воздействиями, которые испытывает изоляция трансформатора в эксплуатации, и требованиями к электрической и механической прочности изоляции, ее нагревостойкости и химической стойкости в трансформаторостроении нашло применение сравнительно небольшое число различных изоляционных материалов. Эти материалы, хорошо отвечая всем требованиям, одновременно являются дешевыми, а также требуют сравнительно несложной технологической обработки. Ниже приводятся краткие харктеристики этих материалов и область их применения в трансформаторостроении. В масляных трансформаторах для внутренней изоляции применяются главным образом изоляционные материалы класса нагревостойкости А.

1. Кабельная бумага (ГОСТ 23436-83). Обычная кабельная бумага марок К-080, К-120 и К-170 толщиной 80, 120 и 170 мкм; многослойная марок КМ-120 и КМ-170 и многослойная упроченная марки ЕМП-120 толщиной 120 и 170 мкм соответственно. Бумага изготовляется из сульфатной небеленой целлюлозы и выпускается в рулонах шириной 500, 650, 670, 700, 750 и 1000 мм (±3 мм) при диаметре рулона от 450 до 500 мм. В трансформаторах применяется бумага главным образом марки К-120 толщиной 120 мкм для изоляции обмоточного провода (на кабельном заводе); в виде полос разной ширины для междуслойной изоляции и в многослойных цилиндрических обмотках классов напряжения 6, 10, 20 и 35 кВ; в виде полосок шириной 20—40 мм, наматываемых вручную.

В обмотках классов напряжения ПО кВ и выше для изоляции провода и других целей применяется кабельная бумага по ГОСТ 645-79 высоковольтная многослойная марок КВМ-80, КВМ-120 и КВМ-170, а также высоковольтная многослойная стабилизированная уплотненная марок КВМСУ-80 и КВМСУ-120. Ширина рулонов 500, 650, 670 и 750 мм (±3 мм), диаметр рулона 450—800 мм. Плотность бумаги марок К, КМ, КМП и КВМ (720-770±50) кг/м³, плотность марки КВМСУ — 1100 + 50 кг/м³. При этих классах напряжения кабельная бумага используется также для изоляции отводов и элементов емкостной защиты. Кабельная бумага является одним из основных изоляционных материалов в масляных трансформаторах.

2. Телефонная бумага (ГОСТ 3553-73). Телефонная бумага марки КТ-50 изготовляется из сульфатной небеленой целлюлозы, выпускается в рулонах шириной 500, 700 и 750 мм (±3 мм) и диаметром 500— 650 мм при толщине 50 мкм; плотность 820 кг/м³. В трансформаторах применяется в качестве междуслойной изоляции и изоляции отводов и ответвлений некоторых обмоток, наматываемых из провода круглого сечения.

3. Лакоткань электроизоляционная (ГОСТ 2214-78). Вырабатывается из хлопчатобумажной ткани, прошедшей трехкратную пропитку масляным лаком. Выпускается в рулонах шириной от 800 до 920 мм. Класс нагревостойкости А (105°С). В масляных трансформаторах применяется главным образом лакоткань марки ЛХММ (лакоткань хлопчатобумажная на основе масляного лака, маслостойкая) толщиной 170, 200 и 240 мкм (допуск ±20 мкм). В виде лент шириной 2—3 см, наматываемых вручную, лакоткань находит применение для изоляции отводов, главным образом в местах, где требуются эластичность и механическая прочность, например на местах пайки, изгиба и т. д.

В других местах изоляции отводов лакоткань вытеснена менее эластичной, но столь же электрически прочной и значительно более дешевой кабельной и электроизоляционной крепированной бумагой.

3а. Стеклолакоткань электроизоляционная (ГОСТ 10156-78). В сухих трансформаторах, работающих при повышенной температуре и требующих изоляции повышенного класса нагревостойкости, может применяться электроизоляционная стеклолакоткань, изготовляемая из стеклоткани на основе кремнийорганического лака марки ЛСК-155/180 классов нагревостойкости F и Н и на основе битумно-масляного алкидного лака марки ЛСБ-120/130 классов нагревостойкости Е и В. Ширина рулона стеклолакоткани 690, 790, 890, 940, 990, 1060 и 1140 мм (±20 мм); толщина стеклолакоткани марки ЛСБ 120, 150, 170, 200 и 240 мкм; марки ЛСК — те же толщины и 50, 60, 80 и 100 мкм.

4. Бумага электроизоляционная крепированная (ГОСТ 12796-76). Изготовляется из сульфатной небеленой целлюлозы, толщина крепированной бумаги (440±90) мкм. Поставляется в рулонах шириной 1000 и диаметром 700—800 мм, удлинение 70%, масса 1 м²—(130±10)г. В трансформаторах успешно применяется вместо лакоткани в виде лент шириной 20—40 мм для изоляции отводов.

5. Хлопчатобумажные ленты (ГОСТ 4514-78). Киперная лента толщиной (0,45 + 0,02) мм при ширине 8, 10, 12, 15, 25, 30, 35, 40 и 50 мм, марки лент К-8-1 до К-50-17. Тафтяная лента толщиной (0,16 + ±0,02) мм и (0,25+0,02) мм при ширине от 10 до 50 мм марок от Т-10-18 до Т-50-39. В трансформаторах применяются только для механического крепления витков обмотки, изоляции отводов и т. д. При электрическом расчете изоляции во внимание не принимаются.

6. Картон электроизоляционный для трансформаторов и аппаратов с масляным заполнением (ГОСТ 4194-83). Он изготовляется из сульфатной небеленой целлюлозы. Выпускается следующих марок: AM — картон эластичный гибкий с высокой стойкостью к действию поверхностных разрядов, применяется для изготовления деталей главной изоляции высоковольтных трансформаторов напряжением от 750 кВ и выше; А — картон эластичный гибкий с повышенной стойкостью к действию поверхностных разрядов, применяется для изготовления деталей главной изоляции трансформаторов напряжением до 750 кВ включительно; Б — картон средней плотности с повышенными электрическими характеристиками, применяется для изготовления деталей главной изоляции трансформаторов до 220 кВ включительно и для деталей уравнительной и ярмовой изоляции трансформаторов всех классов напряжения; В — картон повышенной плотности с малой сжимаемостью под давлением и высокой электрической прочностью, применяется для изготовления продольной и главной изоляции трансформаторов; Г — картон средней плотности с повышенным сопротивлением расслаиванию, применяется для получения склеенного картона и изготовления изоляционных деталей.

Толщина листов картона марок AM, А и В— (2,00±0,15); (2,50± ±0,20) и (3,00±0,20) мм; картона марки Б—1,00; 1,50; 2,0; 2,50; 3,00; 4,00; 5,00 и 6,00 мм при допуске от ±0,10 до ±0,40 мм по мере возрастания толщины листов картона и марки Г — 0,50; 1,00; 1,50; 2,00; 2,50 и 3,00 мм при допуске от ±0,05 до ±0,20 мм.

Размеры листов картона марок AM, А, Б и В —3000х4000, 3000 х2000, 1500х1020 и 1000х1020 мм; картона марки Г —850x1100 мм. Картон марки Г толщиной 0,50 мм должен выпускаться также в рулонах шириной (1000±5) мм. Плотность картона марки AM — 880—1000, марок А, Б и Г — 900—1000 и марки В — 1250 кг/м³. Электроизоляционный картон применяется как материал для намотки цилиндров между обмотками, изготовления перегородок, щитов, шайб, ярмовой изоляции (главная изоляция), междукатушечных прокладок, реек (продольная изоляция).

В сухих трансформаторах рекомендуется применять картон марки ЭВ (ГОСТ 2824-75) толщиной 1,0; 1,25; 1,50; 1,75; 2,0; 2,5 и 3,0 мм, выпускаемый в листах размерами по соглашению заказчика с поставщиком. Плотность картона при толщине 1,0—1,5 мм—1000 кг/м³, при толщине 1,75—3,0 мм — 950 кг/м³.

7. Трубки электротехнические бумажно-бакелитовые (ГОСТ 8726-80). Изготовляются путем намотки из электроизоляционной пропиточной или намоточной бумаги, предварительно покрытой пленкой бакелитового лака с последующей лакировкой и полимеризацией лака. Выпускаются трубки марки ТБ. Длительно допустимые рабочие температуры от —60 до +105^оС. Трубки обладают высокой электрической и механической прочностью. В трансформаторах для изоляции отводов применяются трубки внутренним диаметром от 6 до 30 мм, толщиной стенки от 1,5 до 10 мм и длиной от 200 до 950 мм.

Для изоляции цилиндрических обмоток между собой и внутренней обмотки от стержня магнитной системы применяются цилиндры. Выпускаются цилиндры при внутреннем диаметре от 85 до 500 мм (значения диаметра кратны 5 мм) и при диаметре от 510 до 1200 мм (значения диаметра кратны 10 мм). Длина цилиндров 200—1500 мм при диаметре от 85 до 400 мм и 505—2200 мм при диаметре от 405 до 1200 мм. Толщина стенок при внутреннем диаметре от 85 до 350 мм кратна 1 мм и при диаметрах от 355 до 1200 мм кратна 2 мм. Трубки бумажно-бакелитовые применяются также в качестве изоляционных деталей в переключающих устройствах ПБВ и РПН.

8. Гетинакс (ГОСТ 2718-74). Изготовляется из пропитанной бакелитовым лаком бумаги, спрессованной при повышенной температуре, выпускается в виде досок различной толщины, обладает высокой электрической и механической прочностью. Плотность 1280—1400 кг/м³. В масляных трансформаторах применяются марки V, V-I и V-II с толщиной листов от 5 до 50 мм, главным образом для досок зажимов, дисков переключателей и крепления на крышке трансформатора проходных шин.

9. Дерево. В масляных и сухих трансформаторах применяется для реек, прокладываемых между обмотками и изоляционными цилиндрами или между слоями обмоток при рабочем напряжении не свыше 10 кВ, а также для стержней и реек, забиваемых между стержнем магнитной системы и внутренней обмоткой, и для изготовления несущей конструкции крепления отводов. Дерево в виде многослойных плит, склеенных из шпона, применяется для изготовления прессующих колец обмоток и ярмовых балок. Могут быть использованы только породы дерева, не содержащие смол и кислот, такие, как белый и красный бук, береза, но не сосна, ель, дуб и др.

10. Фарфор. Применяется в масляных трансформаторах в виде проходных изоляторов (вводов). Фарфор может применяться также в качестве деталей крепления отводов трансформаторов напряжением НО кВ и более и в качестве деталей опорной изоляции обмоток и изоляции отводов сухих трансформаторов.

11. Масло трансформаторное ГОСТ 982-80. Является основным изоляционным материалом, обеспечивает электрическую прочность всей изоляции трансформатора при классах напряжения от 10—35 до 750— 1150 кВ, применяется в качестве жидкого диэлектрика для заливки масляных трансформаторов. Будучи прекрасным изолятором, обеспечивает интенсивное отведение тепла от обмоток и магнитной системы трансформатора путем конвекции. Требует постоянного ухода — очистки, фильтрации, сушки, смены.

По ГОСТ 982-80 масло выпускается трех марок: ТК без присадки, поставляется по спецзаказам; Т-750 и Т-1500 с антиокислительной присадкой и гарантированным пределом кинематической вязкости при —30 и +50°С.

12. Синтетические жидкие диэлектрики (совтол и др.). Негорючие жидкости имеют преимущество перед трансформаторным маслом, обеспечивая пожарную безопасность трансформаторных установок. Их недостатками являются высокая цена при высокой плотности (до 1450— 1500 кг/м3) и токсичность их паров и особенно продуктов разложения, получающихся при возникновении электрической дуги, чем резко ограничивается область их применения.

13. Материалы с повышенной нагревостойкостью. Они применяются в сухих трансформаторах для повышения допустимой температуры обмоток и других частей и уменьшения массы и размеров трансформатора. К этим материалам относятся дельта-асбестовая (марка провода ПДА) и стекловолокнистая (марка провода ПСД) изоляция обмоточного провода класса нагревостойкости В; стеклолакоткани на кремний-органических и других лаках классов Н и В; стеклотекстолит класса В (марка СТ) и др.