Во внутренней структуре трансформатора, хотя изолирующие детали, такие как железный сердечник и обмотка, не участвуют непосредственно в преобразовании электромагнитной энергии, они являются основными компонентами, обеспечивающими безопасную работу оборудования и продлевающими срок службы. Если железный сердечник обеспечивает магнитный путь, а обмотка — электрический путь, то изолирующая часть образует надежный изолирующий барьер для этих частей, находящихся под напряжением. Изоляторы изготавливаются из различных изоляционных материалов посредством определенных процессов обработки. В их функции входит не только предотвращение короткого замыкания или пробоя между проводниками с разными потенциалами, но и отвод тепла, охлаждение, поддержка, фиксация и защита проводников. Надежность трансформатора во многом зависит от целостности его системы изоляции, а качество изоляции напрямую определяет уровень работоспособности всей системы изоляции.
Система изоляции трансформатора обычно состоит из комбинации жидких и твердых изоляционных материалов. В масляном-трансформаторе изоляционное масло является основной жидкой изолирующей средой. Он заполняет все зазоры между железным сердечником, обмоткой и масляным баком, который не только служит изоляцией, но и берет на себя задачу проведения тепла, образующегося при работе, к радиатору. Твердые изоляционные детали – это детали различной формы, изготовленные из изоляционного картона, электроламината, эпоксидной стеклоткани и других материалов. Они тщательно располагаются между обмотками, обмоткой и железным сердечником, выводным проводом и концом обмотки, образуя физический изолирующий барьер. Эти два вида изоляционных материалов взаимодействуют друг с другом и незаменимы: изоляционное масло проникает в клетчаточное пространство твердых изолирующих деталей для достижения наилучших электрических характеристик всей системы изоляции; Твердый изолятор делит большой масляный зазор на ряд небольших масляных зазоров, тем самым значительно улучшая прочность изоляции масла.
В реальных трансформаторах имеется множество изоляционных частей различной формы. Если взять в качестве примера масляный-погружной трансформатор, то общие основные изолирующие детали включают изолирующий цилиндр, расположенный между обмотками высокого и низкого напряжения, угловое кольцо и концевое кольцо, установленные на конце обмотки, прокладку и опору для формирования канала потока масла, изолирующую трубку для защиты отходящей линии вывода и т. д. Изоляционный цилиндр является основным компонентом основной изоляционной конструкции, который непосредственно несет на себе всю разницу напряжений между обмоткой высокого-напряжения и обмоткой низкого-напряжения. обмотка; Угловое кольцо играет ключевую роль в увеличении пути утечки между концом обмотки и железным ярмом, что может эффективно предотвратить слишком высокую концентрацию концевого электрического поля. Кроме того, для механической поддержки и регулировки размеров используется множество деталей, таких как опорный блок катушки, блок фиксации железного сердечника и ламинированная балка, которые не только обеспечивают стабильность относительного положения между обмоткой и железным сердечником, но также оставляют необходимые каналы для циркуляции потока трансформаторного масла. В трансформаторах сухого-типа система изоляции в основном отлита или пропитана эпоксидной смолой, обмотка плотно обернута твердой смолой, а изолирующие детали выполняют двойную функцию: электрическую изоляцию и опору конструкции.
Процесс производства изоляционных деталей предъявляет чрезвычайно строгие требования к технологической среде и контролю качества. Если взять в качестве примера изоляционный картон, то сырьем является неотбеленное волокно сульфатной древесной массы. Этот материал сохраняет большое количество мелких пор между волокнами, обладает отличной воздухопроницаемостью и маслопоглощением. После сушки и масляной иммерсионной обработки электрические характеристики значительно улучшаются. Изоляционный картон после вырубки и резки необходимо спрессовать в формовочные детали различной формы под воздействием высокой температуры и высокого давления в специальной форме, такой как угловое кольцо, концевое кольцо и изоляционный цилиндр. Некоторые из более сложных форм изоляции формируются непосредственно из влажной целлюлозы, что делает ее геометрию идеально параллельной направлению линии электропередачи, создавая отличный масляный барьер. Во всем производственном процессе чистота изолирующих деталей является самым пренебрегаемым, но самым важным звеном: любая пыль, металлическая стружка и даже следы, оставленные карандашом, могут стать индукционной точкой частичного разряда. Поэтому в производственном цехе обычно требуется поддерживать высокий уровень чистоты, а обрабатываемые изоляционные детали также нуждаются в строгом осмотре и очистке перед сборкой.
Для внешнеторгового персонала трансформаторов знание базовых знаний об изолирующих деталях способствует более профессиональному суждению при выборе продукции и общении с клиентами. Различные национальные и региональные стандарты предъявляют разные требования к изоляционным материалам и изолирующим деталям. Например, система изоляции трансформатора сухого-типа должна быть сертифицирована UL на рынке Северной Америки, тогда как на европейском рынке больше внимания уделяется уровню изоляции и частичному разряду, указанным в стандартах IEC. Если заказчик выдвигает особые условия окружающей среды (например, высокая влажность, большая высота или сильно загрязненные районы), может потребоваться соответствующая корректировка материала и конструкции изолирующих деталей, чтобы обеспечить долгосрочную-надежную работу продукта в суровых условиях. В процессе технического уточнения с клиентами активно доводить схему системы изоляции, которая не только отражает профессиональный уровень предприятий-производителей, но и является эффективным способом снижения после-рисков послепродажного обслуживания и завоевания доверия клиентов.
