Электротехнические материалы, применяемые в силовых трансформаторах

|ПЭВЛ |Высокопрочная эмаль и обмотка из лавсановой |0,02..|120 |

| |нити |.1,56 | |

|ПЭВТЛ-|Один слой высокопрочной полиуретановой эмали|0,05..|130 |

|1 | |.1,56 | |

|ПЭВТЛ-|Два слоя высокопрочной полиуретановой эмали |0,05..|130 |

|2 | |.1,56 | |

|ПЭВТЛК|Высокопрочная эмаль на основе полиуретана и |0,06..|130 |

| |полиамидной смолы |.0,35 | |

|ПЭЛ |Лак на масляной основе |0,02..|105 |

| | |.2,5 | |

|ПЭЛО |Лак на масляной основе и обмотка из |0,05..|105 |

| |полиэфирной нити |.1,56 | |

|ПЭЛЛО |Лак на масляной основе и обмотка из |0,06..|105 |

| |лавсановой нити |.1,56 | |

|ПЭЛР |Высокопрочная эмаль на основе полиамида и |0,06..|120 |

| |резольной смолы |.2,5 | |

|ПЭЛШКО|Лак на масляной основе и обмотка из |0,1...|105 |

| |капронового волокна |2,1 | |

|ПЭМ-1 |Один слой высокопрочной эмали ВЛ-941 |0,02..|105 |

| | |.2,5 | |

|ПЭМ-2 |Два слоя высокопрочной эмали ВЛ-941 |0,02..|105 |

| | |.2,5 | |

|ПЭС-1 |Один слой высокопрочного лака на основе |0,06..|105 |

| |поливинилформаля |.2,5 | |

|ПЭС-2 |Два слоя высокопрочного лака на основе |0,06..|105 |

| |поливинилформаля |.2,5 | |

|ПЭТЛО |Высокопрочный нагревостойкий лак на основе |0,06..|120 |

| |полиэфиров и обмотка из лавсановой нити |.0,52 | |

|ПСД |Два слоя обмотки из стекловолокна с |0,5...|155 |

| |пропиткой нагревостойким лаком |5,2 | |

|ПСДК |Два слоя обмотки из стекловолокта с |0,5...|180 |

| |пропиткой кремнийорганическим лаком |5,2 | |

|ПНЭТ |Высокопрочная нагревостойкая эмаль на основе|0,06..|220 |

| |полиамидов |.2,5 | |

|ПЭШО |Лак на масляной основе и один слой шелковых |0,05..|105 |

| |нитей |.1,56 | |

|ПЭБО |Лак на масляной основе и один слой |0,38..|105 |

| |хлопчатобумажной пряжи |.2,12 | |

Основные параметры обмоточных проводов круглого сечения для трансформаторов

|Номинальный|Сечение |Диа| | | | | |Сопротивле|Допусти|

| |провода |мет| | | | | |ние |мый |

|диаметр |по меди, |р | | | | | |1 м |ток при|

|провода |мм2 |про| | | | | |провода | |

|по меди, мм| |вод| | | | | |при 20°С, |плотнос|

| | |а с| | | | | |Ом |ти |

| | |изо| | | | | | |2 А/м2,|

| | |ляц| | | | | | |А |

| | |ией| | | | | | | |

| | |, | | | | | | | |

| | |мм | | | | | | | |

| | |ПЭВ|ПЭВ|ПЭЛ|ПЭТ|ПНЭ|ПЭЛ| | |

| | |-1 |-2 | |В |Т |ШО | | |

|0.02 |0.00031 |0.0|- |0.0|- |- |- |61.5 |0.0006 |

| | |27 | |35 | | | | | |

|0.025 |0.00051 |0.0|- |0.0|- |- |- |37.16 |0.001 |

| | |34 | |4 | | | | | |

|0.03 |0.00071 |0.0|- |0.0|- |- |- |24.7 |0.0014 |

| | |41 | |45 | | | | | |

|0.032 |0.0008 |0.0|- |0.0|- |- |- |22.4 |0.0016 |

| | |43 | |46 | | | | | |

|0.04 |0.0013 |0.0|- |0.0|- |- |- |13.9 |0.0026 |

| | |55 | |55 | | | | | |

|0.05 |0.00196 |0.0|0.0|0.0|- |- |0.1|9.169 |0.004 |

| | |62 |8 |7 | | |4 | | |

|0.06 |0.00283 |0.0|0.0|0.0|0.0|- |0.1|6.367 |0.0057 |

| | |75 |9 |85 |9 | |5 | | |

|0.063 |0.0031 |0.0|0.0|0.0|0.0|- |0.1|4.677 |0.0063 |

| | |78 |9 |85 |9 | |6 | | |

|0.07 |0.00385 |0.0|0.0|0.0|0.1|- |0.1|4.677 |0.0071 |

| | |84 |92 |92 | | |6 | | |

|0.071 |0.00396 |0.0|0.0|0.0|0.1|- |0.1|4.71 |0.0078 |

| | |88 |95 |95 | | |6 | | |

|0.08 |0.00503 |0.0|0.1|0.1|0.1|- |0.1|6.63 |0.0101 |

| | |95 |05 |05 |1 | |6 | | |

|0.09 |0.00636 |0.1|0.1|0.1|0.1|- |0.1|2.86 |0.0127 |

| | |05 |2 |15 |2 | |8 | | |

|0.1 |0.00785 |0.1|0.1|0.1|0.1|0.1|0.1|2.291 |0.0157 |

| | |22 |3 |25 |3 |25 |9 | | |

|0.112 |0.0099 |0.1|0.1|0.1|0.1|0.1|0.2|1.895 |0.021 |

| | |34 |4 |25 |4 |35 | | | |

|0.12 |0.0113 |0.1|0.1|0.1|0.1|0.1|0.2|1.591 |0.0226 |

| | |44 |5 |45 |5 |45 |1 | | |

|0.125 |0.0122 |0.1|0.1|0.1|0.1|0.1|0.2|1.4 |0.0248 |

| | |49 |55 |5 |55 |5 |15 | | |

|0.13 |0.0133 |0.1|0.1|0.1|0.1|0.1|0.2|1.32 |0.0266 |

| | |55 |6 |55 |6 |6 |2 | | |

|0.14 |0.0154 |0.1|0.1|0.1|0.1|0.1|0.2|1.14 |0.0308 |

| | |65 |7 |65 |7 |65 |3 | | |

|0.15 |0.01767 |0.1|0.1|0.1|0.1|0.1|0.2|0.99 |0.0354 |

| | |76 |9 |8 |9 |8 |4 | | |

|0.16 |0.02011 |0.1|0.2|0.1|0.2|0.1|0.2|0.873 |0.0402 |

| | |87 | |9 | |9 |5 | | |

|0.17 |0.0227 |0.1|0.2|0.2|0.2|0.2|0.2|0.773 |0.0454 |

| | |97 |1 | |1 | |6 | | |

|0.18 |0.02545 |0.2|0.2|0.2|0.2|0.2|0.2|0.688 |0.051 |

| | |1 |2 |1 |2 |1 |7 | | |

|0.19 |0.02835 |0.2|0.2|0.2|0.2|0.2|0.2|0.618 |0.0568 |

| | |2 |3 |2 |3 |2 |8 | | |

|0.2 |0.03142 |0.2|0.2|0.2|0.2|0.2|0.3|0.558 |0.0628 |

| | |3 |4 |3 |4 |3 | | | |

|0.21 |0.03464 |0.2|0.2|0.2|0.2|0.2|0.3|0.507 |0.0692 |

| | |4 |5 |5 |5 |5 |1 | | |

|0.224 |0.0394 |0.2|0.2|0.2|0.2|0.2|0.3|0.445 |0.079 |

| | |56 |7 |6 |7 |6 |2 | | |

|0.236 |0.0437 |0.2|0.2|0.2|0.2|0.2|0.3|0.402 |0.0875 |

| | |6 |85 |7 |8 |7 |3 | | |

|0.25 |0.04909 |0.2|0.3|0.2|0.3|0.2|0.3|0.357 |0.0982 |

| | |84 | |75 | |9 |5 | | |

|0.265 |0.0552 |0.3|0.3|0.3|0.3|0.3|0.3|0.318 |0.111 |

| | |05 |15 |05 |1 | |6 | | |

|0.28 |0.0615 |0.3|0.3|0.3|0.3|0.3|0.3|0.285 |0.124 |

| | |15 |3 |15 |3 |1 |9 | | |

|0.3 |0.0708 |0.3|0.3|0.3|0.3|0.3|0.4|0.248 |0.143 |

| | |4 |5 |4 |4 |3 |1 | | |

|0.315 |0.078 |0.3|0.3|0.3|0.3|0.3|0.4|0.225 |0.158 |

| | |5 |65 |52 |6 |5 |3 | | |

|0.335 |0.0885 |0.3|0.3|0.3|0.3|0.3|0.4|0.198 |0.179 |

| | |75 |85 |75 |8 |7 |5 | | |

|0.355 |0.099 |0.3|0.4|0.3|0.4|0.3|0.4|0.177 |0.2 |

| | |95 |14 |95 |1 |9 |7 | | |

|0.38 |0.1134 |0.4|0.4|0.4|0.4|0.4|0.5|0.155 |0.226 |

| | |2 |4 |2 |4 |2 | | | |

|0.4 |0.126 |0.4|0.4|0.4|0.4|0.4|0.5|0.14 |0.251 |

| | |4 |6 |42 |6 |4 |2 | | |

|0.425 |0.142 |0.4|0.4|0.4|0.4|0.4|0.5|0.124 |0.283 |

| | |65 |85 |7 |7 |6 |3 | | |

|0.45 |0.16 |0.4|0.5|0.4|0.5|0.5|0.5|0.11 |0.319 |

| | |9 |1 |95 | | |7 | | |

|0.475 |0.177 |0.5|0.5|0.4|0.5|0.5|0.6|0.099 |0.353 |

| | |25 |45 |95 |3 |1 | | | |

|0.5 |0.196 |0.5|0.5|0.5|0.5|0.5|0.6|0.09 |0.392 |

| | |5 |7 |5 |5 |3 |2 | | |

|0.53 |0.2206 |0.5|0.6|0.5|0.6|0.5|0.6|0.0795 |0.441 |

| | |8 | |78 | |8 |6 | | |

|0.56 |0.247 |0.6|0.6|0.6|0.6|0.6|0.6|0.071 |0.494 |

| | |1 |3 |1 |2 | |8 | | |

|0.6 |0.283 |0.6|0.6|0.6|0.6|0.6|0.7|0.062 |0.566 |

| | |5 |7 |5 |6 |4 |2 | | |

|0.63 |0.313 |0.6|0.7|0.6|0.6|0.6|0.7|0.056 |0.626 |

| | |8 | |8 |9 |7 |5 | | |

|0.67 |0.352 |0.7|0.7|0.7|0.7|0.7|0.8|0.05 |0.704 |

| | |2 |5 |2 |5 |2 | | | |

|0.71 |0.398 |0.7|0.7|0.7|0.7|0.7|0.8|0.044 |0.797 |

| | |6 |9 |7 |8 |5 |2 | | |

|0.75 |0.441 |0.8|0.8|0.8|0.8|0.8|0.8|0.039 |0.884 |

| | |1 |4 |1 |3 | |7 | | |

|0.8 |0.503 |0.8|0.8|0.8|0.8|0.8|0.9|0.035 |1.0 |

| | |6 |9 |6 |9 |6 |5 | | |

|0.85 |0.567 |0.9|0.9|0.9|0.9|0.9|1.0|0.031 |1.13 |

| | |1 |4 |1 |4 |1 | | | |

|0.9 |0.636 |0.9|0.9|0.9|0.9|0.9|1.0|0.0275 |1.27 |

| | |6 |9 |6 |9 |6 |5 | | |

|0.93 |0.6793 |0.9|1.0|0.9|1.0|0.9|1.0|0.0253 |1.33 |

| | |9 |2 |9 |2 |9 |8 | | |

|0.95 |0.712 |1.0|1.0|1.0|1.0|1.0|1.1|0.0248 |1.42 |

| | |1 |4 |2 |4 |1 | | | |

|1.0 |0.7854 |1.0|1.1|1.0|1.1|1.0|1.1|0.0224 |1.57 |

| | |7 | |7 |1 |6 |6 | | |

|1.06 |0.884 |1.1|1.1|1.1|1.1|1.1|1.2|0.0199 |1.765 |

| | |3 |6 |4 |6 |3 |1 | | |

|1.08 |0.9161 |1.1|1.1|1.1|1.1|1.1|1.2|0.0188 |1.83 |

| | |6 |9 |6 |9 |6 |4 | | |

|1.12 |0.9852 |1.1|1.2|1.2|1.2|1.2|1.2|0.0178 |1.97 |

| | |9 |2 | |3 | |8 | | |

|1.18 |1.092 |1.2|1.2|1.2|1.2|1.2|1.3|0.0161 |2.185 |

| | |6 |8 |6 |6 |5 |4 | | |

|1.25 |1.2272 |1.3|1.3|1.3|1.3|1.3|1.4|0.0143 |2.45 |

| | |3 |5 |3 |6 |3 |1 | | |

|1.32 |1.362 |1.4|1.4|1.4|1.4|1.3|1.4|0.0129 |2.72 |

| | | |2 | |2 |9 |7 | | |

|1.4 |1.5394 |1.4|1.5|1.4|1.5|- |1.5|0.0113 |3.078 |

| | |8 |1 |8 |1 | |6 | | |

|1.45 |1.6513 |1.5|1.5|1.5|1.5|- |1.6|0.0106 |3.306 |

| | |3 |6 |3 |6 | |1 | | |

|1.5 |1.7672 |1.5|1.6|1.5|1.6|- |1.6|0.0093 |3.534 |

| | |8 |1 |8 |1 | |8 | | |

|1.56 |1.9113 |1.6|1.6|1.6|1.6|- |1.7|0.00917 |3.876 |

| | |3 |7 |4 |7 | |4 | | |

|1.6 |2.01 |1.6|1.7|1.6|1.7|- |- |0.0086 |4.03 |

| | |8 |1 |8 |1 | | | | |

|1.7 |2.2697 |1.7|1.8|1.7|1.8|- |- |0.0078 |- |

| | |8 |1 |8 |1 | | | | |

|1.74 |2.378 |1.8|1.8|1.8|1.8|- |- |0.00737 |- |

| | |2 |5 |2 |5 | | | | |

|1.8 |2.54468 |1.8|1.9|1.8|1.9|- |- |0.00692 |- |

| | |9 |2 |9 |2 | | | | |

|1.9 |2.8105 |1.9|2.0|1.9|2.0|- |- |0.00612 |- |

| | |9 |2 |9 |2 | | | | |

|2.0 |3.1415 |2.1|2.1|2.1|2.1|- |- |0.00556 |- |

| | | |2 | |2 | | | | |

|2.12 |3.5298 |2.2|2.2|2.2|2.2|- |- |0.00495 |- |

| | |1 |4 |2 |4 | | | | |

|2.24 |4.0112 |2.3|2.4|2.3|2.4|- |- |0.00445 |- |

| | |4 |6 |4 |6 | | | | |

|2.36 |4.3743 |2.4|2.4|2.3|2.4|- |- |0.00477 |- |

| | |6 |8 |6 |8 | | | | |

|2.5 |4.9212 |2.6|2.6|2.6|2.6|- |- |0.00399 |- |

| | | |3 | |2 | | | | |

Изоляторы.

Трансформаторные масла

Трансформаторные масла применяют для заливки силовых и измерительных

трансформаторов, реакторного оборудования, а также масляных выключателей. В

последних аппаратах масла выполняют функции дугогасящей среды.

Общие требования и свойства

Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом

угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая прочность трансформаторных

масел в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические

примеси и вода в маслах должны полностью отсутствовать. Низкая температура

застывания масел (-45 °С и ниже) необходима для сохранения их подвижности в

условиях низких температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла

трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре

вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150 °С для разных марок.

Наиболее важное свойство трансформаторных масел — стабильность против

окисления, т. е. способность масла сохранять параметры при длительной

работе. В России все сорта применяемых трансформаторных масел ингибированы

антиокислительной присадкой — 2,6-дитретичным бутилпаракрезолом (известным

также под названиями ионол, агидол-1 и др.). Эффективность присадки

основана на ее способности взаимодействовать с активными пероксидными

радикалами, которые образуются при цепной реакции окисления углеводородов и

являются основными ее носителями. Трансформаторные масла, ингибированные

ионолом, окисляются, как правило, с ярко выраженным индукционным периодом.

В первый период масла, восприимчивые к присадкам, окисляются крайне

медленно, так как все зарождающиеся в объеме масла цепи окисления

обрываются ингибитором окисления. После истощения присадки масло окисляется

со скоростью, близкой к скорости окисления базового масла. Действие

присадки тем эффективнее, чем длительнее индукционный период окисления

масла, и эта эффективность зависит от углеводородного состава масла и

наличия примесей неуглеводородных соединений, промотирующих окисление масла

(азотистых оснований, нафтеновых кислот, кислородсодержащих продуктов

окисления масла).

Окисление проводилось в аппарате, регистрирующем количество

поглощаемого маслом кислорода при 130 °С в присутствии катализатора (медной

проволоки) в количестве 1 см2 поверхности на 1 г масла с окисляющим газом

(кислородом) в статических условиях. Происходящее при очистке нефтяных

дистиллятов снижение содержания ароматических углеводородов, как и удаление

неуглеводородных включений, повышает стабильность ингибированного ионолом

трансформаторного масла.

Международная электротехническая комиссия разработала стандарт (Публикация

296) «Спецификация на свежие нефтяные изоляционные масла для

трансформаторов и выключателей». Стандарт предусматривает три класса

трансформаторных масел:

I — для южных районов (с температурой застывания не выше -30 °С),

II — для северных районов (с температурой застывания не выше -45 °С),

III — для арктических районов (с температурой застывания -60 °С).

Буква А в обозначении класса указывает на то, что масло содержит ингибитор

окисления, отсутствие буквы означает, что масло не ингибировано.

Трансформаторные масла работают в сравнительно «мягких» условиях.

Температура верхних слоев масла в трансформаторах при кратковременных

перегрузках не должна превышать 95 °С. Многие трансформаторы оборудованы

пленочными диафрагмами или азотной защитой, изолирующими масло от кислорода

воздуха. Образующиеся при окислении некоторые продукты (например,

гидроперекиси, мыла металлов) являются сильными промоторами окисления

масла. При удалении продуктов окисления срок службы масла увеличивается во

много раз. Этой цели служат адсорберы, заполненные силикагелем,

подключаемые к трансформаторам при эксплуатации. Срок службы

трансформаторных масел в значительной мере зависит также от использования в

оборудовании материалов, совместимых с маслом, т. е. не ускоряющих его

старение и не содержащих нежелательных примесей. Для высококачественных

сортов трансформаторных масел срок службы без замены может составлять 20–25

лет и более.

Перед заполнением электроаппаратов масло подвергают глубокой термовакуумной

обработке. Согласно действующему РД 34.45-51.300–97 «Объем и нормы

испытаний электрооборудования» концентрация воздуха в масле, заливаемом в

трансформаторы с пленочной или азотной защитой, герметичные вводы и

герметичные измерительные трансформаторы не должна превышать 0,5 % (при

определении методом газовой хроматографии), а содержание воды 0,001 % (мас.

доля). В силовые трансформаторы без пленочной защиты и негерметичные вводы

допускается заливать масло с содержанием воды 0,0025 % (мас. доля).

Содержание механических примесей, определяемое как класс чистоты, не должно

быть хуже 11-го для оборудования напряжением до 220 кВ и хуже 9-го для

оборудования напряжением выше 220 кВ. При этом показатели пробивного

напряжения в зависимости от рабочего напряжения оборудования должны быть

равны (кВ):

|Рабочее напряжение |Пробивное напряжение |

|оборудования |масла |

|До 15 (вкл.) |30 |

|Св. 15 до 35 (вкл.) |35 |

|От 60 до 150 (вкл.) |55 |

|От 220 до 500 (вкл.) |60 |

|750 |65 |

Непосредственно после заливки масла в оборудование допустимые значения

пробивного напряжения на 5 кВ ниже, чем у масла до заливки. Допускается

ухудшение класса чистоты на единицу и увеличение содержания воздуха на 0,5

%.

В этом же РД указаны значения показателей масла, по которым состояние

эксплуатационного масла оценивается как нормальное. При превышении этих

значений должны быть приняты меры по восстановлению масла или устранению

причины ухудшения показателя. Помимо этого даны значения показателей, при

которых масло подлежит замене. В табл. 5.4 приведены требования к

эксплуатационным маслам. Сорбенты в термосифонных и адсорбционных фильтрах

трансформаторов согласно РД 34.20.501–95 «Правила технической эксплуатации

электрических станций и сетей Российской Федерации» следует заменять в

трансформаторах мощностью свыше 630 кВ·А при кислотном числе масла более

0,1 мг КОН/г, а также при появлении в масле растворенного шлама,

водорастворимых кислот и (или) повышении тангенса угла диэлектрических

потерь выше эксплуатационной нормы. В трансформаторах мощностью до 630 кВ·А

адсорбенты в фильтрах заменяют во время ремонта или при эксплуатации при

ухудшении характеристик твердой изоляции. Содержание влаги в сорбенте перед

загрузкой в фильтры не должно превышать 0,5 %.

Ассортимент трансформаторных масел

Нефтеперерабатывающая промышленность выпускает несколько сортов

трансформаторных масел (см. таблицу). Они различаются по используемому

сырью и способу получения.

Масло ТКп (ТУ 38.101890–81) вырабатывают из малосернистых нафтеновых нефтей

методом кислотно-щелочной очистки. Содержит присадку ионол. Рекомендуемая

область применения — оборудование напряжением до 500 кВ включительно.

Масло селективной очистки (ГОСТ 10121–76) производят из сернистых

парафинистых нефтей методом фенольной очистки с последующей

низкотемпературной депарафинизацией; содержит присадку ионол. Рекомендуемая

область применения — оборудование напряжением до 220 кВ включительно.

Масло Т-1500У (ТУ 38.401-58-107-97) вырабатывают из сернистых парафинистых

нефтей с использованием процессов селективной очистки и гидрирования.

Содержит присадку ионол. Обладает улучшенной стабильностью против

окисления, имеет невысокое содержание сернистых соединений, низкое значение

тангенса угла диэлектрических потерь. Рекомендовано к применению в

электрооборудовании напряжением до 500 кВ и выше.

Масло ГК (ТУ 38.1011025–85) вырабатывают из сернистых парафинистых нефтей с

использованием процесса гидрокрекинга. Содержит присадку ионол. Полностью

удовлетворяет требованиям стандарта МЭК 296 к маслам класса IIА. Обладает

хорошими диэлектрическими свойствами, высокой стабильностью против

окисления и рекомендовано к применению в электрооборудовании высших классов

напряжении.

Масло ВГ (ТУ 38.401978–98) вырабатывают из парафинистых нефтей с

применением гидрокаталитических процессов. Содержит присадку ионол.

Удовлетворяет требованиям стандарта МЭК 296 к маслам класса IIА. Обладает

хорошими диэлектрическими свойствами, высокой стабильностью против

окисления и рекомендовано к применению в электрооборудовании высших классов

напряжений.

Масло АГК (ТУ 38.1011271–89) вырабатывают из парафинистых нефтей с

применением гидрокаталитических процессов. Содержит присадку ионол. По

низкотемпературной вязкости и температуре вспышки является промежуточным

между маслами классов IIА и IIIА стандарта МЭК 296. Обладает хорошими

диэлектрическими свойствами, высокой стабильностью против окисления.

Предназначено для применения в трансформаторах арктического исполнения.

Масло МВТ (ТУ 38.401927–92) вырабатывают из парафинистых нефтей с

применением гидрокаталитических процессов. Содержит присадку ионол.

Удовлетворяет требованиям стандарта МЭК 296 к маслам класса IIIА. Обладает

уникальными низкотемпературными свойствами, низким тангенсом угла

диэлектрических потерь и высокой стабильностью против окисления.

Рекомендовано к применению в масляных выключателях и трансформаторах

арктического исполнения.

|Характеристики | | | | | | | | |

|трансформаторных | | | | | | | | |

|масел | | | | | | | | |

|Показатели |ТКп |Масло |Т-1500У |ГК |ВГ |АГК |МВТ | |

| | |селектив| | | | | | |

| | |ной | | | | | | |

| | |очистки | | | | | | |

|Кинематическая | | | | | | | | |

|вязкость, мм2/с, | | | | | | | | |

|при температуре: | | | | | | | | |

|50 °С |9 |9 |- |9 |9 |5 |- | |

|40 °С |- |- |11 |- |- |- |3,5 | |

|20 °С |- |28 |- |- |- |- |- | |

|-30 °С |1500 |1300 |1300 |1200 |1200 |- |- | |

|-40 °С |- |- |- |- |- |800 |150 | |

|Кислотное число, |0,02 |0,02 |0,01 |0,01 |0,01 |0,01 |0,02 | |

|мг КОН/г, не | | | | | | | | |

|более | | | | | | | | |

|Температура, °С: | | | | | | | | |

|вспышки в |135 |150 |135 |135 |135 |125 |95 | |

|закрытом тигле, | | | | | | | | |

|не ниже | | | | | | | | |

|застывания, не |-45 |-45 |-45 |-45 |-45 |-60 |-65 | |

|выше | | | | | | | | |

|Содержание: | | | | | | | | |

|водорастворимых |Отсутств| |- |- |- |- |- | |

|кислот и щелочей |ие | | | | | | | |

|маханических |Отсутств| |- |Отсутств| |- |Отсутств| |

|примесей |ие | | |ие | | |ие | |

|фенола |- |Отсутств|- |- |- |- |- | |

| | |ие | | | | | | |

|серы, % (мас. |- |0,6 |0,3 |- |- |- |- | |

|доля) | | | | | | | | |

|сульфирующихся |- |- |- |- |- |- |10 | |

|веществ, % (об.),| | | | | | | | |

|не более | | | | | | | | |

|Стабильность, | | | | | | | | |

|показатели после | | | | | | | | |

|окисления, не | | | | | | | | |

|более: | | | | | | | | |

|осадок, % (мас. |0,01 |Отсутств| |0,015 |0,015 |Отсутств| | |

|доля) | |ие | | | |ие | | |

|летучие |0,005 |0,005 |0,05 |0,04 |0,04 |0,04 |0,04 | |

|низкомолекулярные| | | | | | | | |

|кислоты мг КОН/г | | | | | | | | |

|кислотное число, |0,1 |0,1 |0,2 |0,1 |0,1 |0,1 |0,1 | |

|мг КОН/г | | | | | | | | |

|Стабильность по |- |- |- |150 |120 |150 |150 | |

|методу МЭК, | | | | | | | | |

|индукционный | | | | | | | | |

|период, ч, не | | | | | | | | |

|менее | | | | | | | | |

|Прозрачность |- |Прозрачн| |- |- |- |- | |

| | |о | | | | | | |

| | |при 5 °С|При 20 | | | | | |

| | | |°С | | | | | |

|Тангенс угла |2,2 |1,7 |0,5 |0,5 |0,5 |0,5 |0,5 | |

|диэлектрических | | | | | | | | |

|потерь при 90 °С,| | | | | | | | |

|%, не более | | | | | | | | |

|Цвет, ед. ЦНТ, не|1 |1 |1,5 |1 |1 |1 |- | |

|более | | | | | | | | |

|Коррозия на |Выдержив|- |Выдержив| | | | | |

|медной пластинке |ает | |ает | | | | | |

|Показатель |1,505 |- |- |- |- |- |- | |

|преломления, не | | | | | | | | |

|более | | | | | | | | |

|Плотность при 20 |895 |- |885 |895 |895 |895 |- | |

|°С, кг/м3, не | | | | | | | | |

|более | | | | | | | | |

Примечание. Условия окисления при определении стабильности по методу ГОСТ

981-75:

|Масло |Температура|Длительност|Расход кислорода, мл/мин |

| |, °С |ь, ч | |

|ТКп и масло селективной|120 |14 |200 |

|очистки | | | |

|Т-1500У |135 |30 |50 |

|ГК и АГК |155 |14 |50 |

|ВГ |155 |12 |50 |

Трансформаторная бумага.

Получение:

Трансформаторную бумагу получают из целлюлозы:

Целлюлоза ЭКБ

(ТУ 5411-002-00279143-94)

Варка осуществляется по температурному режиму, позволяющему получить

целлюлозу с высокой степенью делигнификации и нормируемой сорностью.

Применяется для изготовления кабельной бумаги и электроизоляционного

тонкого картона марок ЭВ, ЭВС-ЭВТ, ЭВПМ для изоляции электроизделий,

работающих в воздушной среде, используется для электроизоляционного

картона, применяемого в трансформаторах и аппаратах с масляным заполнением,

трансформаторной бумаги, многослойной кабельной на напряжение до 35 кВт.

Целлюлоза Э-2

(ТУ 5411-003-00279143-94)

Варка производится по мягкому режиму с медленным подъемом температуры в

котле, что позволяет получить полуфабрикат с высокими бумагообразующими

свойствами.

Целлюлоза используется для производства конденсаторной бумаги вида КОН

толщиной от 5 до 7 и от 9 до 30 микрон, трансформаторной бумаги марок ТВ-

120, ТВУ-080, электролитической бумаги с малым содержанием токопроводящих

включений КЭ-13, КЭ-15, КЭ-20, предназначенной для изготовления прокладок в

высоковольтных оксидно-электрических конденсаторах и для работы в

устройствах - накопителях электроэнергии, для конденсаторной бумаги высокой

плотности для металлизации КОН Зм-8, КОН Зм-10, для малогабаритных

металлобумажных конденсаторов, для импульсных конденсаторов.

Также существует кабельная бумага, которая также применяется в

качестве изоляционного материала в силовых трансформаторах:

К – 080 Кабельная обыкновенная. Применяют для изоляции жил

К – 120 кабелей напряжением до 35 кВ включительно и для

К – 170 внутренней изоляции вводов на все классы напряжений.

КМ – 120 Кабельная четырехслойная с повышенной механической

КМ – 170 прочностью. Область применения та же, что и у бумаги К.

КВ – 030 Кабельная высоковольтная. Применяют для изоляции жил

КВ – 045 кабелей напряжением от 35 кВ и выше для внутренней

КВ – 080 изоляции вводов.

КВ – 120, КВ – 170, КВ – 240

КВУ – 015 Кабельная высоковольтная уплотненная. Область

КВУ – 020 применения та же, что и у бумаги КВ

КВУ – 030, КВУ – 045, КВУ – 080, КВУ – 120

КВМ – 080 Кабельная высоковольтная многослойная. Применяют для

КВМ – 120 изоляции жил кабелей напряжением от 110 кВ и выше.

КВМ – 170, КВМ – 240

КВМУ – 080 То же, но уплотненная. Область применения та же,

КВМУ – 120 что и у бумаги КВУ.

КП – 045 Полупроводящая бумага с содержанием сажи. Применяют

КП – 080 для экранирования жил кабелей и сердечников вводов.

КП – 120

КПД – 080 То же, но сажа вводится в один слой бумаги. Область

КПД – 120 применения та же, что и бумаги КП.

ЭН –30, (бумага намоточная) Применяют для намоточных

ЭН – 70 электроизоляционных изделий и для внутренней изоляции

маслонаполненных вводов на напряжения 110 – 150 кВ.

ЭКТ (бумага крепированная) Применяют для изоляции отдельных узлов

маслонаполненных трансформаторов.

Картон электроизоляционный для аппаратов с масляным заполнением

А Эластичный гибкий картон. Применяют в аппаратах напряжением до

750 кВ включительно.

Б То же, но применяют в аппаратах напряжением до 220 кВ.

В Картон твердый с малой сжимаемостью, с повышенным

Г сопротивлением расслаиванию (марка Г). Применяют в продольной

изоляции трансформаторов и других изделий.

Заключение.

История трансформатора

Александр Семенов

Сто лет назад это неприметное устройство позволило осуществить на

практике распределение электроэнергии. Хотя современная электротехника и

телекоммуникации немыслимы без этого устройства, оно остается одним из

"невоспетых героев" в истории технического прогресса.

Научно-техническая революция, определявшая развитие цивилизации в

течение двух последних столетий, явилась следствием фундаментальных

открытий и изобретений в области электротехники и связи. Такие технические

средства, как телефон и телевизор, прочно вошли в нашу повседневную жизнь.

А вот изобретение, благодаря которому мы получили доступ к электроэнергии,

остается в тени, хотя и играет в нашей жизни очень важную роль. Это

устройство неприметно, оно не движется, работает практически бесшумно и,

как правило, скрыто от наших глаз в отдельных помещениях или за

экранирующими перегородками.

Речь идет о трансформаторе. Изобретенный в XIX веке трансформатор

является одним из ключевых компонентов современной электроэнергетической

системы и радиоэлектронных устройств. Он преобразует высокие напряжения в

низкие (и наоборот) почти без потерь энергии.

Трансформатор - важный элемент многих электрических приборов и

механизмов. Зарядные устройства и игрушечные железные дороги,

радиоприемники и телевизоры - всюду трудятся трансформаторы, которые

понижают или повышают напряжение. Среди них встречаются как совсем

крошечные, не более горошины, так и настоящие колоссы массой в 500 тонн и

более.

Явление, лежащее в основе действия электрического трансформатора, было

открыто английским физиком Майклом Фарадеем в 1831 г. при проведении им

основополагающих исследований в области электричества. Спустя примерно 45

лет появились первые трансформаторы, содержавшие все основные элементы

современных устройств. Это событие стало настоящей революцией в молодой

тогда области электротехники, связанной с созданием цепей электрического

освещения. На рубеже веков электроэнергетические системы переменного тока

стали уже общепринятыми, и трансформатор получил ключевую роль в передаче и

распределении электроэнергии. А в дальнейшем он также занял существенное

место как в технике электросвязи, так и в радиоэлектронной аппаратуре.

Современные трансформаторы превосходят своих предшественников,

созданных к началу XX столетия, по мощности в 500, а по напряжению - в 15

раз; их масса в расчете на единицу мощности снизилась приблизительно в 10

раз, а коэффициент полезного действия близок к 99%.

В своих экспериментах Фарадей опирался на результаты датского физика

Ханса Кристиана Эрстеда, который в 1820 г. установил, что ток, проходящий

по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. Открытие Эрстеда было

воспринято с большим интересом, поскольку электричество и магнетизм

считались до этого проявлениями совершенно различных и независимых друг от

друга сил. И уж если электрический ток мог порождать магнитное поле, то

казалось вполне вероятным, что магнитное поле в свою очередь могло

порождать электрический ток.

В 1831 г. Фарадей показал, что для порождения магнитным полем тока в

проводнике необходимо, чтобы поле было переменным. Фарадей изменял

напряженность магнитного поля, замыкая и прерывая электрическую цепь,

порождающую поле. Тот же эффект достигается, если воспользоваться

переменным током, т. е. током, направление которого меняется со временем.

Это явление взаимодействия между электрическими и магнитными силами

получило название электромагнитной индукции.

В трансформаторе обмотка из витков провода, подключенная к источнику

питания и порождающая магнитное поле, называется первичной. Другая обмотка,

в которой под действием этого поля возникает электродвижущая сила (ЭДС),

называется вторичной. Индукция между первичной и вторичной обмоткой

взаимна, т. е. ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует ЭДС в

первичной точно так же, как первичная обмотка индуцирует ЭДС во вторичной.

Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные

силовые линии, в них самих возникает ЭДС. Это явление, называемое

самоиндукцией, наблюдается также и во вторичной обмотке.

На явлении взаимной индукции и самоиндукции основано действие

трансформатора. Для эффективной работы этого устройства необходимо, чтобы

между его обмотками существовала связь и каждая из них обладала высокой

самоиндукцией. Этим условиям можно удовлетворить, намотав первичную и

вторичную обмотки на железный сердечник так, как это сделал Фарадей в своих

первых экспериментах. Железо увеличивает количество силовых линий

магнитного поля приблизительно в 10 000 раз. О материалах, обладающих таким

свойством, говорят, что они имеют высокую магнитную проницаемость. Кроме

того, железный сердечник локализует поток магнитной индукции, благодаря

чему обмотки трансформатора могут быть пространственно разделены и все же

оставаться индуктивно связанными.

В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки

обеих обмоток, и поскольку изменяющееся магнитное поле порождает одну и ту

же ЭДС в каждом витке, суммарная ЭДС, индуцируемая в обмотке,

пропорциональна полному числу ее витков. Если в трансформаторе не

происходит потери энергии, мощность в цепи вторичной обмотки должна быть

равна мощности, подводимой к первичной обмотке. Другими словами,

произведение напряжения на силу тока во вторичной обмотке должно быть равно

произведению напряжения и тока в первичной. Таким образом, токи оказываются

обратно пропорциональными отношению напряжений в двух обмотках и,

следовательно, отношение токов обратно пропорционально отношению числа

витков в обмотках. Такой подсчет мощности справедлив лишь в том случае,

если токи и напряжения совпадают по фазе; условие высокой самоиндукции

обеспечивает пренебрежимо малую величину токов, не совпадающих по фазе.

Идеальный трансформатор представляет для инженеров-электриков

инструмент, аналогичный рычагу в механике, но вместо преобразований силы и

перемещения трансформатор преобразует напряжение и ток. Вместо отношения

плеч силы количественной характеристикой трансформатора является отношение

между числом витков в его обмотках. Конечно, идеального трансформатора не

существует, но практически реализованные устройства очень близки к

идеальным. Железный сердечник является непременной составной частью всех

современных силовых трансформаторов, а медь благодаря своему низкому

электрическому сопротивлению была и остается основным материалом, из

которого изготовляют провод для обмоток.

После своего открытия Фарадей не стал детально исследовать открытое

явление, полагая, что его работу продолжат другие. Однако в

действительности оказалось, что в течение нескольких последующих

десятилетий устройства, подобные трансформаторам, не нашли широкого

практического применения. Особый интерес представляли первые эксперименты с

"индукторами", состоящими из провода, намотанного на железный сердечник, в

частности, изучение способности этих устройств порождать искры, когда ток в

обмотке прерывался. Среди известных ученых, занимавшихся этим явлением, был

американец Джозеф Генри, первый секретарь и директор Смитсоновского

института. Впоследствии его именем была названа единица индуктивности.

В этих экспериментах выяснилось, что токи, циркулирующие в сплошных

металлических сердечниках, рассеивали энергию. Чтобы свести к минимуму эти

так называемые вихревые токи, сердечники стали делать непроводящими в

направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям трансформатора.

Теперь сердечники представляли собой "связку" изолированных железных

проводов.

В то время в качестве источников питания для работы с трансформаторами

использовались батареи, а чтобы получить необходимые изменения тока,

первичная цепь периодически прерывалась и замыкалась. После того как в 60-х

годах XIX была изобретена динамо-машина - генератор электроэнергии, также

основанный на открытиях Фарадея, - появилась возможность использовать

переменный ток. Первый, кто подсоединил трансформатор к источнику

переменного тока, был Уильям Гроув, которому для его лабораторных опытов

понадобился источник высокого напряжения. Но этот опыт оставался

незамеченным до тех пор, пока Томас Альва Эдисон не начал работать над

осуществлением идеи электрического освещения в 1880-х годах.

К этому времени уже существовали электрические лампы с платиновыми

нитями накала и лампы на основе электрической дуги, или дугового разряда

между двумя электродами. Лампы обоих типов работали неплохо, однако их

электрические характеристики накладывали некоторые ограничения на способы

их включения в электрическую цепь. В частности, все лампы подключались

последовательно, подобно елочным гирляндам, поэтому они загорались и гасли

одновременно.

Хотя такой способ был приемлем, например, для уличного освещения,

невозможность включать и выключать отдельные лампы в произвольные моменты

времени, а также высокое напряжение, необходимое при последовательном

соединении большого числа осветительных приборов, препятствовали его

применению в жилых домах и на небольших предприятиях. Способ же

параллельного соединения, в котором каждая лампа работает в своей

собственной цепи, требовал слишком толстых медных проводов для подведения

достаточно сильного тока к лампам, имевшим в то время относительно низкое

сопротивление. Одним из главных изобретений Эдисона была лампа накаливания

с угольной нитью, открывшей благодаря своему высокому сопротивлению путь к

практической реализации систем параллельного подключения осветительных

приборов. Используя эти лампы накаливания и генератор постоянного тока,

Эдисон в 1882 г. создал в Нью-Йорке первую промышленную систему

электрического освещения.

Приблизительно в то же время трансформаторы были впервые применены в

системах электрического освещения в Англии. Французский изобретатель Люсьен

Х. Голар и английский промышленник Джон Д. Гиббс воспользовались

трансформаторами для подсоединения ламп накаливания к осветительной системе

на дуговых лампах. Поскольку дуговые лампы соединялись последовательно,

первичные обмотки трансформаторов находились в последовательном соединении

с дуговыми лампами. В 1882 г. Голар и Гиббс получили патент на свое

устройство, названное ими вторичным генератором. Его работу они

продемонстрировали в 1883 г. в Англии, а в 1884 г. - в Италии. Вторичный

генератор не нашел широкого применения, однако он стимулировал создание

других устройств.

Среди тех, кто заинтересовался работой Голара и Гиббса, были три

венгерских инженера из будапештской фирмы Ganz and Company. Они

присутствовали при демонстрации действия вторичного генератора в Италии и

пришли к выводу, что последовательное соединение имеет серьезные

недостатки. По возвращении в Будапешт Макс Дери, Отто Т. Блажи и Карл

Циперовский сконструировали и изготовили несколько трансформаторов для

систем параллельного соединения с генератором. Их трансформаторы (с

замкнутыми железными сердечниками, которые значительно лучше подходили для

параллельного соединения, чем "связки" железных проводов с открытыми

концами) были двух типов. В первом типе провод наматывался на тороидальный

сердечник, во втором, наоборот, железные провода сердечника наматывались

вокруг тороидальной "связки" проводников.

В мае 1885 г. Дери, Блажи и Циперновски продемонстрировали на

национальной выставке в Будапеште свою систему, которую принято считать

прототипом современных осветительных систем. Она состояла из 75 параллельно

соединенных трансформаторов, подводивших питание к 1067 лампам накаливания

Эдисона от генератора переменного тока с напряжением 1350 В. Трансформаторы

имели тороидальные железные сердечники.

Система Голара и Гиббса произвела также впечатление на американца по

имени Джордж Вестингауз. В 80-х годах Вестингауз был уже признанным

изобретателем и промышленником. В то время он работал над системой

распределения природного газа для освещения. После успехов, достигнутых

Эдисоном, Вестингауз заинтересовался новым источником энергии, но

сомневался в возможности ее широкого применения. Его скептицизм был в

достаточной степени оправданным. В параллельных системах увеличение

нагрузки требовало увеличения силы тока, а нагрузка в масштабах целого

города потребовала бы колоссальных токов. Однако передача электроэнергии

при больших токах неэффективна. Нужно было либо передавать ток по очень

толстым медным проводам, либо строить электростанции в непосредственной

близости от потребителя, разбросав множество мелких генераторов по всей

территории города.

Многие специалисты искали способы передачи электроэнергии при более

высоком напряжении по сравнению с тем, которое требовалось в потребляющих

устройствах. В 1884 г. Вестингауз нанял молодого инженера Уильяма Стэнли, у

которого возникла идея воспользоваться трансформатором для решения проблемы

передачи электроэнергии. Узнав о работе Голара и Гиббса, он посоветовал

Вестингаузу приобрести патенты на трансформатор. Стэнли был убежден в

преимуществах параллельных схем соединения, и к началу лета 1885 г. им уже

было создано несколько трансформаторов с сердечниками замкнутой формы.

Вскоре в связи с ухудшившимся состоянием здоровья Стэнли вынужден был

уехать вместе со своей лабораторией из промышленного задымленного

Питтсбурга. С одобрения Вестингауза он переселился в Грейт-Бэррингтон, шт.

Массачусетс, где продолжал работать над трансформаторами. Тем временем

Вестингауз, еще не до конца убежденный в эффективности параллельного

соединения, экспериментировал с различными комбинациями вторичных

генераторов Голара и Гиббса вместе с другим пионером в области

электротехники Оливером Б. Шелленбергером.

К декабрю 1885 г. успехи, достигнутые Стэнли, наконец, убедили

Вестингауза и он вместе с Шелленбергом и еще одним блестящим инженером

Альбертом Шмидомм приступил к усовершенствованию трансформатора Стэнли, с

тем чтобы он (в отличие от венгерского торроидального устройства) стал

простым и дешевым в производстве. Сначала сердечник изготавливался из

тонких железных пластин в форме буквы Н. Обмотки из изолированной медной

проволоки наматывались на горизонтальную часть сердечника, свободные концы

которого замыкались дополнительными слоями железных полосок. Стэнли

предложил изготавливать железные пластины в форме буквы Ш, чтобы

центральный стержень можно было легко вставлять в заранее намотанную

катушку. Ш-образные пластины укладывались в чередующихся противоположных

направлениях, а на концы пластин укладывались прямые железные полоски для

замыкания магнитной цепи. Эта конструкция трансформатора применяется и в

наши дни.

Сердечники первых трансформаторов Стэнли - Вестингауза состояли из

тонких пластин листовой стали и характеризовались значительными потерями на

гистерезис - так называется эффект "запоминания" в магнитных материалах,

уменьшающий коэффициент полезного действия трансформатора. Эти потери

постепенно стали снижаться за счет тщательного подбора сортов стали. В

начале 1900-х годов английский исследователь-металлург Роберт Хедфилд

провел серию экспериментов для установления влияния добавок на свойства

железа. Лишь через несколько лет ему удалось поставить заказчикам первую

тонну трансформаторной стали с добавками кремния.

Следующий крупный скачок в технологии производства сердечников был

сделан в начале 30-х годов XX в, когда американский металлург Норман П.

Гросс установил, что при комбинированном воздействии проката и нагревания у

кремнистой стали появляются незаурядные магнитные свойства в направлении

прокатки: магнитное насыщение увеличивалось на 50%, потери на гистерезис

сокращались в 4 раза, а магнитная проницаемость возрастала в 5 раз.

Впрочем, усовершенствование трансформаторов и схем электропитания

радиоэлектронных устройств, основанных на их применении, продолжается по

сей день.

Литература.

1. Афанасьев В. В. «Трансформаторы тока». Энергоатомиздат 1989 г.

2. Могузов В. Ф. «Обслуживание силовых трансформаторов».

Энергоатомиздат 1991 г.

3. Никулин Н. В. «Справочник молодого электрика по электротехническим

материалам и изделиям». Высшая школа 1976 г.

4. Интернет:

Библиотека Мошкова

http://lib.ru

Документация. Электроника – электротехника.

http://www.happytown.ru

Новосибирский Технологический университет

http://power.nstu.ru

История трансформатора

http://www.computer-museum.ru/technlgy/

Страницы: 1, 2