变压器绝缘材料_3.doc

变压器绝缘材料第4O卷第5期2003年5月变压器Vo1.40MoyNo520033.2绝缘皱纹纸绝缘皱纹纸是由电工用绝缘纸经起皱加工而制成的.沿其横向有皱纹,拉伸时皱纹被拉开.因起皱加工程序不同,可制成伸长率不同的皱纹纸.绝缘纸的厚度一般为0.05mm-0.12mm,伸长率范围为5%200%.绝缘皱纹纸常用于油浸式变压器的绕包绝缘,如绕组出头,引线及静电屏的绝缘包扎.绝缘皱纹纸的起皱度如下式所示.起皱度=【(沿皱折方向拉伸的最大长度一皱纹纸原长度)/皱纹纸原长度】100%表37规定了绝缘皱纹纸各项性能指标.目前,国外的绝缘皱纹纸的起皱度分别为15%,20%,30%,50%,100%,200%和300%等.底纸分为低密度和高密度两种纤维绝缘纸.底纸为高密度纤维绝缘纸的是具有单方向20%引伸率的皱纹纸(底纸厚度在0.075mm左右),具有很高的抗张强度,一般可达到130N(15ram),几乎是国内某些绝缘皱纹纸的6倍,其一般用于绑扎换位导线.底纸为低密度的纤维绝缘纸制成的具有双方向引伸率的皱纹纸一般用作引线绝缘.其底纸的厚度为0.1mm.包括底纸在内,起皱高度在0.45ram左右.长度方向引伸率为50%,垂直于长度方向引伸率为20%.表37绝缘皱纹纸性能指标指标名称荤位规定值原料硫酸盐木浆厚度mmo.35-,-0.05定量g/mm.600.1灰分,%0.7水分,%8乙醚抽出物,%0-3水抽出物PH值6.5-8抗张力N(15mm)22起皱度%5060拉伸平褴一层浸变kV24器油后工频击穿电压3.3丹尼森纸为了提高纤维素纤维纸的热稳定性,近年来,国外在绝缘纸改性方面做了大量的研究工作,研制出了耐热绝缘纸.该绝缘纸被称为氰化纸,其在造纸的过程中,在纸浆中加入双氰胺,乙烯氰等,与纤维素起反应而得的耐热性大为提高的氰化纸.普通纤维素分子中,最容易老化的是第一羟基.而在氰化纸中,第一羟基被氰乙基置换了,提高了热稳定性.研究表明,经氰化处理的绝缘纸,其使用温度可提高15(220(2.如果使用温度不变,可延长使用寿命,并且采用这种纸可减少变压器的质量.此种绝缘纸由美国丹尼森公司生产,所以又称为丹尼森纸.通常在变压器行业使用的型号有22HCC和12HCC等.该纸起皱后,要经过压光.经过压光的皱纹纸具有较好的机械强度和适当的延伸率,是大型变压器绕组匝绝缘的理想材料,用它来包扎换位导线可保证包紧而不会出现胀包的现象.丹尼森纸的性能指标如表3-8所示.丹尼森纸型号中H表示高密度,C表示压光,CC表示两次压光.型号中第一位数字为底纸厚度,第二,三位数字乘以10为伸长率.在产品的性能指标中,伸长率的值是最低值,实际产品能提高20%左右.产品的伸长率为20%35%.在空气中和在油中的击穿电压的单位kV/mm是由kV/mil换算而来(1mil=0.0254mm),灰分含量小于1%.含水量最大值为7%,通常值为5%.12HCC,22HCC薄而抗拉强度高,通常用来包扎换位导线;35HCC,55HC作引线绝缘,并能附铝箔以作电屏用;510HC抗弯折较好,作层式绕组端部绝缘用.53HCW中的W含义为Waxed,即表面被涂腊,在油浸变压器中未曾使用过.3.4Nomex纸3.4.1芳香聚酰胺的分子结构Nomex纸是由美国杜邦公司生产的耐热合成纤维纸.Nomex是这种纤维纸的商品名称.Nomex纸的第5期王树森:变压器绝缘材料(7)表38丹尼森纸性能指标指标数据指标名称l2HCC22HCC35HC55HC5lOHC75HClO6HC53HCW厚度/mm0.048-0.0580.0740.0860.152-0.2030.2540.305O.3O5O-38l0.2670.3l80.483加.5330.229-0.279抗拉强度/N.15mm72_3l34lO2l6ll47214201201伸长率/%l5l55050l0o505030定鼍/g?113.5576l2O2o2269265265l99紧度/g?CIII.1.O21.O5O.67O.72O.78O-89O.52O.78MV/m9.85.O85.352.543.6空气中kV/层O.75O.191.51.41.7击穿电压k,/3层2.O2.64-44.14_8MV/m7443.737.429.936.2油中击k,l5.67.810-4lO.7l1.O穿电压kV/3层l5-323.O30.031.O28.7主要成份为芳香聚酰胺.其分子结构为:HH00+JJ一在此结构中,由于与氮原子相连的是苯环而不是脂肪烃,而苯环耐热,耐氧化性较好,因此芳香聚酰胺纸具有很好的热老化性.其可在220C温度下长期使用,属于C级绝缘材料.3.4.2Nomex纸的制造与型号芳香聚酰胺纤维纸是把聚合物制成两种纤维,一种是短纤维,另一种是层析纤维.短纤维与层析纤维在一种水基浆料中混合,再由专门的制纸机制成连续的片状结构.刚从机器中出来的纸密度较低,只有中等的机械和电气性能.随后通过高温轧光来实现致密化及内部粘结.这样生产出来的纸具有较高的机械强度,较好的柔性和良好电气性能,而且在较高的温度下能保持其性能.Nomex纸的型号有410型,411型,414型,418型,419型,E56型和H196型.以下分别叙述其性能.410型Nomex纸这是Nomex纸的原型,广泛应用于电力设备中,其厚度为0.05ram0.76ram,密度为0.7g/era.-1.2g/cm.由于经过轧光处理,其电气性能非常好,机械特性,柔韧性和弹性都很高.411型Nomex纸未经轧光处理.其厚度为0.13ram0.58ram,密度为0.3g/cm.电气及机械性能相对较低.此产品多应用于电机相绝缘及变压器绕组的端绝缘.与410型产品相比,41J型产品较易渗透饱和.414型Nomex纸其电气及耐热性能与410型Nomex纸相近,只是在不同的条件下轧光.414型成品纸强度高,但较柔软而且适应性好.其厚度为0.09ram0.38ram,应用于手绕电机绕组中的槽绝缘,导线的匝绝缘以及油浸式变压器和干式变压器的主绝缘.418型Nomex纸在制纸的过程中添加50%的云母,与短纤维和层析纤维充分搅拌制成.其厚度为0.08ram0.36ram.应用于电机电线及绕组的绝缘,变压器层间绝缘.418型是轧光制品,与410型相比较,418型产品的绝缘耐压性更好.419型Nomex纸本产品仅有0.18ram和0.33ram两种厚度,密度为0.5g/cna.E56型Nomex纸产品密度为0.7g,/em3,厚度为0.13ram0.5lmm.这种轧光的纸,其机械及电气性能介于410型和411型之间.H196型Nomex纸其特点是表面有很多毛细管,能够在树脂和清漆中迅速浸透.此种轧光纸是用改良的制纸机生产,短纤维与层析纤维的比值较高.产品密度为0.7g/cm,厚度范围与410型纸相似.多用于箔式变压器层间绝缘.3.4.3Nomex纸的特性3.4.3.1固有的介电强度致密型Nomex纸能耐18kV/mm一40kV/mm的短时场强.有较低的介电常数(在1.5-2.5之间),较低的介质损耗因数tanS(在0.4%一0.7%之间).3.4.3.2机械韧性致密的Nomex纸强度非常高,且弹性好.较薄级别的产品则具有较好的柔韧性,抗撕裂性和耐磨性.3.4.3.3热稳定性Nomex纸在温度不高于200C,电气性能及机械性能所受其影响极小.即使连续在220C温度下,也能够长期保持其机械及电气性能至少l0年.兰3.4.3.4低温J哇能变珏篆第40卷由于Nomex纸具有独特的分子结构,因此可以用于各种低温状况下.3.4.3.5耐潮湿J哇能Nomex纸在相对湿度为95%的环境中,其介电强度为完全干燥状态下的90%.3.4.3.6耐辐射Jl生能电离辐射强度即使达到很高时,Nomex纸也基本上不受其影响,而且在受到多次辐射后,仍保持其有效的机械性能及电气性能3.4.3.7无毒,耐燃Jl生到目前为止,未发现Nomex纸对人或动物有毒性反应.Nomex纸在空气中不熔化,不助燃,而且在220时其限氧指数大于2O.8,因此它不会燃烧.Nomex纸符合UL94VO规定的耐燃要求.3.4.4410型Nomex纸的性能指标410型Nomex纸的性能指标见表3-9.表3-9中的交流电压快速升高时的击穿电压值反映的是在频率为60Hz的情况下能够承受10s20s时的电场强度水平,而非长期高电压杜邦公司建议,在变压器设计时选用场强不要超过1.6kV/mm,以便将局部放电的危险降低到最小程度.表3-9中的全波冲击电压值,是在诸如层间和围屏之类的平板材料上所测得的数据系统结构的几何形状会影响材料实际冲击强度值这些介电强度数据是典型值,并非是作为设计用的推荐值.3.4.5湿度对410型Nonlex纸(0.25mm)电气性能的影响表3100.25mm410型Nomex纸的电气性能与温度的关系相对湿度/%_F燥5096击穿电压/MV?11333.532.1,30.7介电常数.60Hz2.52.73.2介质损耗因数/%O,6O.61.1体积电阻率/It?am6x1O2x1O2xlO”从表310中可以看出,当湿度为96%时,其击穿电压是干纸的91.6%,介电常数是干纸的128%,介质损耗因数是干纸的183%,体积电阻率是干纸的0-3%.3.4,6温度对410型Nomex纸(0.25nma厚)电气性能的影响410型0.25ram厚的Nomex纸的电气性能与温度的关系见图31,32和3-3.从图31,3-2和33可以看出,温度在200以下时,其介电常数,击穿电压,介质损耗因数,体积电阻率和表面电阻率与常温比较无多大差别.目前,许多变压器厂采用0.05ram厚的Nomex纸作为H级干式变压器的匝绝缘纸.由于H级干式变压器采用Nomex纸,再加上真空压力浸漆,浸漆后干燥固化处理,所以其具有很高的机械强度和较好的电气性能.王树森(沈阳变压器有限责任公司,辽亍沈阳110025)收稿日期:20020731(待续)表39410型Nomex纸的性能指标_环稍:J度/ram0.050.O8O.13O.18O.25O.3OO.38O.51O.61O.650.73O.76E穿电【交流帙l7一一27333232333231293027述)/MV-In波脉冲/MV?m.3939555563555549介电常数,60Hz1.61.62.42.72.72.93.23.43.73.73.7介质损耗因数/%0.4O.5O.6O.6O.6O.7O.7O.7O.7O.7O.7定鼙/g?m.:4l63I16l752493o9397547693696854847密度/g?(2In.O.72O.8O0.87O.95O.961.o01.O31.061.O81.131.171.1O抗拉强度纵向3965l3721928537845960674175886o841/N?clll一横向l