高電壓大容量變壓器絕緣技術的應用分析

董建平，馬 鵬

(內蒙古電力(集團)有限責任公司阿拉善電業(yè)局，內蒙古 阿拉善 750306)

0 引言

在技術不斷發(fā)展的今天，機電行業(yè)發(fā)展非常迅速，對過去高耗能的發(fā)展方式提出了更高的要求，需要在變壓器絕緣技術上不斷進行創(chuàng)新，需要認真做好機電絕緣結構的研究。通過對高壓設備采用絕緣技術，可以有效提升生產的經濟效益，真正實現低投入高效益，提升電力生產的環(huán)保程度。在應用絕緣技術之后，能夠降低火電投資的比例。

1 變壓器絕緣材料概述

在電氣設備實際使用的過程中，通常會將氣體作為絕緣材料。由于氣體的絕緣性能比較強，具有比較強的滅弧作用，冷卻效果也比較顯著。如果采用固體或者液體絕緣的過程中，往往都會有一定的氣體空隙。如果使用氣體作為絕緣材料，其應該滿足如下的條件，具有更好的絕緣強度、更低的液化溫度、熱導率更低、更低的價格、來源應該比較豐富。絕緣氣體主要包括空氣、氮氣、二氧化碳、六氟化硫、混合氣體等?？諝庠谧匀唤绲姆植际亲顬閺V泛的，價格也最為低廉，是一種非常普遍的氣體電介質，還具有液化溫度低、擊穿自愈能力強、物理化學性能穩(wěn)定等優(yōu)點，在斷路器中的使用比較多。相對于其它氣體，氮氣的化學性質會更加穩(wěn)定一些，不容易對金屬材料造成腐蝕現象，也不具有助燃效果，是一種非常常用氣體電介質材料。SF6作為一種電負性氣體，其擊穿場強相對比較高，滅弧性能也非常理想，其滅弧能力能力約為空氣的10倍左右[1]。純凈的SF6氣體的毒性相對比較弱，化學穩(wěn)定性也相對比較強，能夠在比較高的溫度下，依然保持比較強的化學穩(wěn)定性，也不容易與水、酸、堿發(fā)生化學反應，在各種電氣設備中的應用越來越多。如果采用混合氣體作為電介質，其電氣強度會更強一些，使用價格也相對更加便宜，例如SF6-N2就是一種比較理想的混合氣體。在通常的情況下，其絕緣電阻會更高一些，在發(fā)生絕緣破壞下，能夠及時恢復。同傳統(tǒng)的固體和液體材料相比，其主要的缺點是絕緣屈服值會更低一些。氣體絕緣材料在電氣設備運行的過程中，發(fā)揮著比較強的絕緣作用，且由于介電常數和損耗相對比較小，在高壓和高頻的領域也有應用。

電工用塑料。電工用塑料通常由合成樹脂、填料和添加劑制成，其通常會呈現粉末、顆粒、纖維狀。在一定的溫度和壓力作用下，并通過成型工藝，就可以制成絕緣零部件，可以直接作為電纜絕緣材料使用。合成樹脂是塑料的重要組成部分，會對塑料的特性產生直接的影響。按照樹脂類型的不同，這些塑料可以分為熱固性和熱塑性材料。在熱固性材料成型之后，其分子結構通常為網狀結構。熱塑性材料通常采用的是熱壓成型工藝，其分子結構通常為網狀，化學性質比較穩(wěn)定，可以反復成型使用[2]。

絕緣膠的種類非常多。在變壓器上使用的絕緣膠主要包括聚醋酸乙烯酯、酚醛樹脂、聚乙酸醇等。

2 高電壓大容量變壓器絕緣技術的發(fā)展

隨著社會的高速發(fā)展，絕緣技術當前發(fā)展非常迅速，交流電機小型化的趨勢越來越明顯，重量也越來越輕，對絕緣技術的應用提出了更高的要求，要求機電設備能夠在更加惡劣的環(huán)境中運行，能夠經受得住環(huán)境的考驗。隨著絕緣技術的不斷發(fā)展，對各種大容量變壓器的應用越來越多。在技術高速發(fā)展的今天，越來越多的交流電動機面臨著被淘汰的局面，很多大容量變壓器逐漸使用B級絕緣體系來代替F級絕緣體系，電機的額定容量也不斷提升。為了實現環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，各種低能耗技術逐漸得到應用，對電機提出了高導電、高導磁率的要求，這樣才能保證電機的空載率，這對變壓器絕緣技術的應用，提出了更高的要求。在相關研究中發(fā)現，雖然電動機采用了不同的絕緣材料，但絕緣結構基本是一樣的，根據制造工藝可以分為膠模絕緣和少膠浸漬絕緣體系。

3 高電壓大容量變壓器絕緣技術類型

1)多膠模壓絕緣體系。該體系是由模壓成型、多膠粉云母連續(xù)式繞包組成的絕緣體系，在我國電機行業(yè)中的應用相對比較多，種類也相對比較多，在制造業(yè)中的使用相對比較多，還有一種被稱為VPI的體系，實際應用也比較多。隨著經濟的高速發(fā)展，各個國家之間的技術交流越來越普遍，我國和很多國際知名大公司都有合作，并開展了大量的技術引進工作，提供了大量的材料，為絕緣體系的建設，打下了非常好的基礎。當前是一個技術高速發(fā)展的年代，技術更新換代的速度非?？欤鞣N新型的材料被先后投入使用，新產品的研發(fā)工作也越來越多[3]。例如當前研制出來一種LD-F體系。在該材料的制作過程中，使用了大量的鱗片材料，其屬于一種補強定量鱗片材料，另外一種材料是聚酯薄膜材料。云母具有含量高、滲透性強的優(yōu)點，在實際使用的過程中，可以有效避免材料流失現象

的發(fā)生，是一種性能比較好的固化樹脂，在很多變壓器當中都有使用。

2)絕緣漆管。絕緣漆管是最近幾年開發(fā)出來的材料，在高壓領域應用相對比較多，絕緣漆管的底材通常為玻璃纖維或者棉紗，其種類相對比較多，主要包括改性聚氯乙烯樹脂、醇酸清漆、油性絕緣清漆、硅橡膠漿。在實際使用過程中，需要認真做好漆管的浸漬工作，保證漆膜的完整性，在通常的情況下，其可以承受5 kV左右的電壓，擊穿電壓也相對比較低，可以維持在2 kV左右，在受潮的狀態(tài)下，其擊穿電壓也會大于1.5 kV。

LDF絕緣體系實際應用時間已經比較長，研發(fā)人員在該材料的研發(fā)工作中，投入了非常大的力度，在低壓機電絕緣領域中的應用比較多，廣泛應用在同步電機、變頻電機當中。我們都知道，LDF絕緣體系的使用性能比較突出，絕緣層的厚度也相對比較薄，具有比較強的耐熱性、穩(wěn)定性，電氣性能也非常突出。通過該絕緣體系的使用，可以降低出現安全隱患的概率，設備運行的安全程度會更高一些，絕緣工藝使用相對比較簡單，有利于工程技術人員的掌握。在具體的使用過程中，為了保證節(jié)能效果，應該盡量做到凈化生產。通過該技術的應用，絕緣厚度越來越薄，相信經過該技術的進一步發(fā)展，其厚度可以降低到1 mm 。通過該體系的應用，可以有效滿足生產的實際需要，材料體系也相對比較豐富，能夠滿足市場發(fā)展的實際需要。

3)少膠粉云母脂環(huán)氧VPI絕緣體系。在該體系實際應用的過程中，需要在其中加入一部分TMEIC絕緣，再輔以一定量的VB2645樹脂，這樣才可以將體系的作用充分發(fā)揮出來。在該絕緣體系的實際使用過程中，需要加入一定的稀釋劑，并經過合成工藝制作而成，通常需要在其內部加入固化劑、浸漬樹脂，并通過特殊工藝制作成成品。此外，還有其它一些的絕緣體系，其合成材料差異比較大，在實際應用中發(fā)揮的功能也各不相同。

4 結語

隨著時代的不斷發(fā)展，對大容量變壓器的使用，提出了更高的要求。在高壓的環(huán)境當中，對絕緣技術的應用，有著更高的要求，這就需要認真做好絕緣材料的使用工作，合理應用當前的條件，保證技術持續(xù)得到進步，滿足時代發(fā)展的要求。