Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

Опыт применения новейшей технологии анализа трансформаторного масла
 

Литая изоляция в трансформаторах

Сергей Рычков ведущий специалист отдела маркетинга ОАО «СЗТТ»

 

 

 

Существующая на сегодняшний день конкуренция на рынке измерительных трансформаторов до 35 кВ неизбежно привела многих потребителей к вопросу: какая изоляция лучше для применения в литых трансформаторах – на основе эпоксидных компаундов или полиуретанов? Несмотря на внешнее сходство в готовых изделия, структура и свойства этих материалов сильно различаются. И эти, не очевидные на первый взгляд различия, могут значительно отразиться на эксплуатационных характеристиках трансформаторов. Сегодня мы берем этот вопрос более подробно.  

Полиуретаны — материалы, хорошо зарекомендовавшие себя в различных областях промышленности, благодаря износоустойчивости, теплоизоляционным свойствам, а также отличному сочетанию прочности и гибкости, и ряду других, до 90% при меняем полиуретанов — пенополиуретаны, используемые в строительстве, производстве мебели, автомобилестроении. Именно здесь ценятся главные их свойства — высокая теплоизолирующая способность в сочетании с износостойкостью и небольшим весом.

Наиболее широкое применение в промышленности получили литьевые полиуретановые эластомеры, из которых изготовляют как крупногабаритные изделия, так и изделия средних размеров, славящиеся своей долговечностью. Так, например, массивные шины для внутризаводского транспорта, изготовленные из эластомеров, в 6-7 раз надежнее, чем шины из углеводородных каучуков. Кроме того, эластомеры используются в горнодобывающей промышленности в деталях устройств для транспортирования абразивного шлама, флотационных установок, гидроциклонов и трубопроводов.

Литьевые полиуретанановые эластомеры используют также для получения приводных ремней, конвейерных лент, разнообразных уплотнительных деталей, деталей машин, валиков, уплотнений гидравлических устройств и масляно пневматических амортизаторов железно дорожного транспорта.

Применение же полиуретанов в качестве основной изоляции в трансформаторах не получило широкого распространения по следующим причинам:

1. Меньший срок службы под напряжением свыше 10кВ, в сравнении с эпоксидными компаундами.

2. Более высокая стоимость по сравнению с другими материалами.

3. Более узкий температурный интервал работы трансформаторов с полиуретановой изоляцией.

4. Более низкие показатели по классу нагревостойкости и теплопроводности, чем у эпоксидных компаундов.

Чтобы оценить влияние свойств изолирующего материала на надежность оборудования, рассмотрим процессы, происходящие с трансформатором при работе в ячейке.

При длительной работе трансформатора, особенно на больших токах, происходит нагрев обмоток трансформатора. При этом высокие теплоизоляционные свойства полиуретана препятствуют отводу тепла и способствуют дальнейшему перегреву изоляции. В результате, при отсутствии кислорода происходит термическое разложение перегретого материала с образованием сажи и выделением газа. Сажа уменьшает электроизоляционные способности полиуретана и способствует дальнейшему разложению материала, являясь одновременно отличным теплоизолирующим компонентом. В результате происходит деструкция полиуретана под воздействием температуры и электрического пробоя, что ведет к разрушению трансформатора. Это особенно проявляется при работе трансформатора на предельных нагрузках.

Вторая опасность в ячейках — это режим короткого замыкания. Температура электрической дуги может достигать 3000°С, что в замкнутом пространстве ячейки приведет к горению полиуретановой изоляции трансформатора с выделением опасных для здоровья цианидов или, при более низких температурах горения (ниже 600°С), к образованию удушающего желтого дыма, который содержит диизоцианаты. Последствия отравления диизоцианатами хорошо известны по аварии на химзаводе Бхопал в Индии, когда при аварийном выбросе этого вещества по гибло несколько сотен человек.

При воздействии электрической дуги на трансформатор с эпоксидной изоляцией, видимого разрушения не происходит.

Эпоксидные смолы. Отвержденные смолы характеризуются высокой адгезией к металлам, стеклу, бетону и другим материалам, механической прочностью, водо- и химической стойкостью, хорошими диэлектрическими показателями. Эпоксидные смолы способны отверждаться в обычных условиях, а также при пониженных (до -15ºС) или повышенных (+60...+125°С) температурах. В качестве отвердителей используются полиамины, многоосновные кислоты и их ангидриды, многоатомные фенолы, третичные амины. Отличительная особенность эпоксидных смол при отверждении — отсутствие выделения летучих веществ и малая усадка (0,1—3%). Эти смолы применяются в электротехнической и радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, а также в строительстве — как компонент заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков.

Эпоксидно-диановые литьевые компаунды применяются с наполнителями, улучшающими пожаробезопасность и снижающими себестоимость продукции. Основное применение компаунды получили в производстве электротехнической продукции: измерительных и силовых трансформаторов, изоляторов, пропитки для якорей и катушек специальных электрических машин. Герметическая или литая изоляция хорошо цементирует витки обмотки, обеспечивая высокие механическую и электрическую прочности, влагостойкость, малые термические коэффициенты расширения и теплопроводности. Слабым местом эпоксиднодиановых компаундов является плохая устойчивость ультрафиолетовому излучению. Поэтому такие компаунды не применяются для оборудования наружного исполнения. Но даже и воздействие солнечного излучения — это длительный процесс. Например, на киевском направлении Московской железной дороги уже более пяти лет успешно работает силовой трансформатор ОЛС с эпоксидной изоляцией, установленный на столбе вместо трансформатора ОЛ наружной установки.

Решить проблему использования транс форматоров из эпоксидно-дианового компаунда для наружной установки по могло применение наружной полиуретановой изоляции.

В данном решении, примененном на ОАО «С3ТТ» для трансформаторов наружной установки, сочетаются положи тельные свойства эпоксидных компаундов для внутренней (основной) изоляции и наружной оболочки из полиуретана, устойчивого к воздействию солнечного излучения. Эффективность этого способа успешно подтверждается уже в течение 15 лет — за этот период завод выпустил нескольких десятков тысяч транс форматоров наружной установки на 6, 10 и 35кВ.

Так какая изоляция является более надежной? На этот вопрос сегодня можно ответить однозначно. В то время как срок службы трансформаторов с эпоксидной изоляцией достигает тридцати и более лет, что подтверждено многолетней эксплуатацией трансформаторов, нет никаких данных, подтверждающих аналогичный срок службы для трансформаторов в полиуретановой изоляции. Область применения полиуретановых систем для изготовления трансформаторов находится на стадии экспериментального приме нения. Точнее говоря, бум на полиуретановые системы в Европе пришелся на середину 90-х годов. Такие известные компании как: Ritz Messwandler и ряд других изготавливали трансформаторы из полиуретановой изоляции, но по прошествии 8-10 лет эксплуатации данных трансформаторов, получив результаты практических применений, отказались от этой идеи и вернулись к изготовлению трансформаторов с эпоксидной изоляцией. Причиной тому послужили упомянутые результаты исследований, показавшие значительное снижение диэлектрической и механической прочности полиуретановых компаундов после 7-8 лет работы трансформаторов под напряжением.

Согласно ГОСТ 8865-93 п.п. 3 и 4 сказано, что «общепринятой основой оценки нагревостойкости электроизоляционных материалов являются испытания и опыт эксплуатации. … При оценке нагревостойкости систем изоляции предпочтительно основываться на соответствующем опыте эксплуатации». В данных случаях реальный опыт и показал, что по нагревостойкости полиуретановая изоляция хуже эпоксидной в применении к производству трансформаторов.

Есть специалисты, которые считают, что качество изоляции и срок полностью зависит от величины частичных разрядов. С этим утверждением можно полностью согласиться с оговоркой на ГОСТ 7746- 2001, в котором предусмотрено измерение величины частичных разрядов для трансформаторов с изоляцией класса «а». Трансформаторы с полиуретановой изоляцией изготавливаются, и изоляцией  «а», и с изоляцией «б». Трансформаторы с эпоксидной изоляцией в основном изготавливаются с изоляцией класса «б» имеющей более жесткие параметры. И то еще один пример преимуществ эпоксидной изоляции.

Испытания, проводимые на ОАО «СЗТТ» в течение ряда лет, подтвердили, что в настоящее время эпоксидные смолы являются лучшим из существующих материалов для изготовления трансформаторов тока и напряжения внутренней установки с литой изоляцией.

 
 
Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  © Сергей Рычков ведущий специалист отдела маркетинга ОАО «СЗТТ». Литая изоляция в трансформаторах. Энерго Info, №  9,  2009.– С.50-51.
Материал размещен на   www.transform.ru: 18.11.2009 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????