16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/126/9728.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 10 (126) май 2009 года

Литая изоляция в трансформаторах

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 из полиуретанов?

Несмотря на внешнее сходство в готовых изделиях, структура и свойства этих материалов сильно различаются. И эти, не очевидные на первый взгляд различия могут значительно отразиться на эксплуатационных характеристиках трансформаторов. Сегодня мы разберем этот вопрос более подробно.



Полиуретаны: за и против

Полиуретаны – материалы, хорошо зарекомендовавшие себя в различных областях промышленности благодаря износоустойчивости, теплоизоляционным свойствам, а также отличному сочетанию прочности и гибкости. До 90 процентов применяемых 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 полиуретановые эластомеры используют также для получения приводных ремней, конвейерных лент, разнообразных уплотнительных деталей, деталей машин, валиков, уплотнений гидравлических устройств и масляно-пневматических амортизаторов железнодорожного транспорта.

Применение же полиуретанов в качестве основной изоляции в трансформаторах не получило широкого распространения по следующим причинам:
• меньший срок службы под напряжением свыше 10 кВ по сравнению с эпоксидными компаундами;
• более высокая стоимость по сравнению с другими материалами;
• более узкий температурный интервал работы трансформаторов с полиуретановой изоляцией;
• более низкие показатели по классу нагревостойкости и теплопроводности, чем у эпоксидных компаундов.



Материал и оборудование

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 (фото 1). Это особенно проявляется при работе трансформатора на предельных нагрузках.

Вторая опасность в ячейках – это режим короткого замыкания. Температура электрической дуги может достигать 3000ºС, что в замкнутом пространстве ячейки приведет к горению полиуретановой изоляции трансформатора с выделением опасных для здоровья цианидов или, при более низких температурах горения (ниже 600ºС), 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 погибло несколько сотен человек.

При воздействии электрической дуги на трансформатор с эпоксидной изоляцией видимого разрушения не происходит (фото 2).



Эпоксидный вариант

Отвержденные эпоксидные 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 -15°С) 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 процента). 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 эпоксидно-диановых 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.



Надежное решение

Решить проблему использования трансформаторов из эпоксидно-дианового компаунда для наружной установки помогло применение наружной полиуретановой изоляции.

В данном решении, примененном в ОАО «СЗТТ» (Свердловский завод трансформаторов тока) для трансформаторов наружной установки, сочетаются положительные 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 несколько десятков тысяч трансформаторов наружной установки на 6, 10 и 35 кВ.

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 изоляцией. Область применения полиуретановых систем для изготовления трансформаторов находится на стадии экспериментального применения. Точнее говоря, «бум» на полиуретановые системы в Европе пришелся на середину 90‑х годов. Такие известные компании, как ABB Calor EMAG, Ritz Messwandler, Arteche, 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.

Испытания, проводимые в 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.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 10 (126) май 2009 года:

  • Атомщики соберутся в Москве

    ЧТО: Международная выставка и форум «Атомэкспо-2009». ГДЕ: Россия, Москва, «Экспоцентр». КОГДА: 26–28 мая 2009 года. ...

  • Что кроется под аббревиатурой ССО?
    Что кроется под аббревиатурой ССО?

    Качественная инсталляция и надежная работа современного электротехнического оборудования невозможны без налаженной системы сервисного обслуживания со стороны производителей оборудования. Служба сервисного обслуживания (ССО) является одним из ключевых подразделений концерна «Высоковольтный союз». ...

  • Новый участник «Северного потока»
    Новый участник «Северного потока»

    Французская компания GDF Suez до конца лета станет акционером оператора строительства газопровода «Северный поток» (Nord Steam). Об этом заявил заместитель главы правления «Газпрома» Александр Медведев. ...

  • Нефтегазовые планы могут пересмотреть

    Министерство топлива и энергетики Украины допускает возможность пересмотра финансового плана НАК «Нефтегаз Украины», как того требует президент Виктор Ющенко. Изменения должны коснуться средств, предусмотренных на обеспечение закачки газа в подземные хранилища. Об этом сообщил глава Минтопэнерго Украины Юрий Продан. ...

  • «Техносерв» и Navita объединяют усилия
    «Техносерв» и Navita объединяют усилия

    Крупнейший российский системный интегратор «Техносерв» и ведущий мировой поставщик систем для торговли и управления рисками в области энергетики Navita Systems AS объявляют о создании стратегического альянса. ...