Awaria izolacji wewnętrznej transformatorów jest zawsze najpoważniejszym i najbardziej kosztownym problemem dla transformatorów. Wysoki poziom-siły zwarciowej w nowoczesnych sieciach elektroenergetycznych może spowodować poważne uszkodzenie transformatorów po uszkodzeniu izolacji. Jednak późniejsze straty, takie jak niezdolność dużych generatorów do dalszego wytwarzania energii elektrycznej, są często poważniejsze i mają większy wpływ niż uszkodzenie samych transformatorów.
Ciągły wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną doprowadził do zwiększenia wielkości generatorów i wzrostu napięcia przesyłowego. Odpowiednie wymagania wymagają ciągłego zwiększania pojemności znamionowej i napięcia transformatora, aby zachować synchronizację. Dlatego od lat pięćdziesiątych XX wieku zakres wymiarów fizycznych i ciężaru transportowego transformatorów był ograniczony. Od tego czasu napięcie znamionowe i moc transformatorów rosły, ale nie przekroczyły swoich granic zewnętrznych, co w całości przypisuje się lepszemu wykorzystaniu wymiarów wewnętrznych izolacji (metoda elementów skończonych może być wykorzystana do lepszej analizy rozkładu naprężeń dielektrycznych w izolacji). Ważnym aspektem izolacji jest żywotność transformatorów, która jest prawie całkowicie zależna od konstrukcji i stanu izolacji. Transformatory muszą być w stanie przystosować się do żywotności wynoszącej 40 lat lub więcej, co może wyjaśniać rosnący nacisk na przeprowadzanie testów udarności, pomiarów przepięć roboczych i wyładowań niezupełnych transformatorów. Z drugiej strony transformatory rozdzielcze zostały zmniejszone, a konkurencja cenowa między producentami staje się coraz bardziej zacięta. Dzięki udoskonaleniom i innowacjom w produkcji materiałów izolacyjnych i specjalistycznych komponentów izolacyjnych osiągnięto znaczne oszczędności kosztów.
Nowoczesne transformatory to prawie wszystkie transformatory zanurzone w oleju, ale wczesne transformatory wykorzystywały azbest, bawełnę i płytki dociskowe z papieru-niskiej jakości, a medium zewnętrznym było powietrze. W XX wieku zastosowanie impregnowanego papieru izolacyjnego oznaczało znaczny postęp technologiczny. Jednak wkrótce odkryto, że powietrze i impregnowany papier izolacyjny nie są w stanie spełnić wymagań dotyczących pojemności cieplnej nowo opracowanego transformatora zanurzonego w oleju. Te nowe transformatory izolowano papierem kraft i papierowymi płytami dociskowymi, a około 1915 roku dodano cylindry izolacyjne wykonane z rolek papieru kraft impregnowanego żywicą fenolową. Ten materiał izolacyjny to zwykle papier samoprzylepny na bazie żywicy syntetycznej, który był używany w większości transformatorów przed latami sześćdziesiątymi XX wieku i nadal ma różne zastosowania w transformatorach. Zwykle stosuje się go w obszarach o niskim natężeniu pola elektrycznego, ale dużej wytrzymałości mechanicznej.
1. Papier pakowy
Papier jest znany jako najtańszy i najlepszy materiał elektroizolacyjny. Papier do izolacji elektrycznej musi spełniać określone normy fizyczne i chemiczne, a także wymagania dotyczące parametrów elektrycznych. Ogólnie rzecz biorąc, parametry elektryczne zależą od właściwości fizycznych i chemicznych papieru. Ważne właściwości elektryczne papieru są następujące: ma wysoką wytrzymałość dielektryczną; Stała dielektryczna papieru izolacyjnego zanurzonego w oleju jest zbliżona do stałej dielektrycznej oleju; Niski współczynnik mocy (straty dielektryczne); Nie zawiera cząstek przewodzących.
Stała dielektryczna papieru siarczanowego wynosi około 4,4, a stała dielektryczna oleju transformatorowego wynosi około 2,2. W systemach izolacyjnych składających się z różnych materiałów natężenie pola przenoszone przez każdy materiał jest odwrotnie proporcjonalne do jego stałej dielektrycznej. Na przykład w systemie izolacji transformatora wysokiego-napięcia do niskiego-napięcia natężenie pola w oleju będzie dwukrotnie większe niż w papierze (lub papierowej płycie dociskowej). Projektanci transformatorów mają nadzieję, że stała dielektryczna papieru będzie bliższa stałej dielektrycznej oleju, dzięki czemu natężenie pola przenoszonego przez te dwa elementy również będzie bliższe.
Papier pakowy wytwarzany jest z niebielonej miękkiej masy drzewnej poddanej działaniu siarczanów; Powodem, dla którego nie przeprowadza się wybielania, jest obawa, że resztki środka wybielającego zagrożą jego właściwościom elektrycznym. W wyniku tego procesu w papierze pozostają słabo alkaliczne substancje o wartości pH wynoszącej 7-9, która różni się od niedrogiej- obróbki siarczynem powszechnie stosowanej w produkcji gazet, w wyniku której powstaje kwaśna masa celulozowa. Zawartość kwasu doprowadzi do szybkiej degradacji cząsteczek włókien długołańcuchowych, co spowoduje spadek wytrzymałości mechanicznej do poziomu nieakceptowalnego jako izolacja elektryczna.
Kłody zostały najpierw rozdrobnione na fragmenty przy użyciu węglika krzemu lub podobnych tarcz szlifierskich w obszarach produkcyjnych w Skandynawii, Rosji i Kanadzie. Chemiczna obróbka siarczanami może wyeliminować większość innych składników drewna. Na przykład lignina, węglowodany, parafina itp., pozostawiając na końcu tylko celulozę. Celuloza dyfunduje do wody, pozostawiając po spuszczeniu warstwy miazgi drzewnej. Na tym etapie suchą masę celulozową można wysłać do wyspecjalizowanych papierni.
Procesy-wytwarzania papieru stosowane przez producentów materiałów izolacyjnych są różne i nawet w wyspecjalizowanych warsztatach-papierniczych metody przetwarzania będą zależeć od właściwości wymaganych dla gotowego produktu. Poniżej znajduje się przegląd procesu produkcyjnego specjalnej-fabryki tektury dociskowej wysokiej jakości w Wielkiej Brytanii, gdzie można zobaczyć niektóre elementy biorące udział w tym procesie. Jak sama nazwa wskazuje, papierowe płyty dociskowe mogą zwiększać swoją gęstość, poprawiać chropowatość powierzchni i zwiększać wytrzymałość mechaniczną poprzez pewne ściskanie podczas procesu produkcyjnego. Produkcja papierowej tektury dociskowej jest procesem ciągłym, podczas którego papier formowany jest na obracającym się wałku o drobnych oczkach, a następnie z wielu warstw papieru powstają grube arkusze. Innym prostszym procesem jest produkcja pojedynczych arkuszy tektury na poziomym stole siatkowym bez jakiejkolwiek obróbki formującej lub walcowania, ale zgodnie z oczekiwaniami, im bardziej złożony jest proces produkcyjny, tym bardziej niezawodna i stabilna jest jakość powstałej tektury.
Cały proces rozpoczyna się od ponownego ubicia. Celem wrzucania wiązek suchej masy celulozowej do dużej ilości wody jest wyeliminowanie wszelkich śladowych substancji chemicznych pozostających w niej na etapie produkcji suchej masy celulozowej. Poszczególne włókna muszą być sprasowane i rafinowane w stanie wilgotnym, aby odsłonić większą powierzchnię na działanie wody. O wytrzymałości papieru lub tektury decyduje głównie siła wiązania pomiędzy włóknami, a stan naprężenia samych włókien jest znacznie niższy niż ich granica wytrzymałości. Te fizyczne i chemiczne siły wiązania nazywane są „wiązaniami wodorowymi” i powstają pomiędzy cząsteczkami celulozy. Wpływ na nie ma przede wszystkim forma i stopień procesu oczyszczania.
Włókna są w ten sposób oczyszczane, a następnie mieszane z większą ilością wody, a wielostopniowe-urządzenie do separacji odśrodkowej służy do głębokiego oczyszczania w celu wyeliminowania małych grudek włókien, których nie można całkowicie rozbić lub które mogą się utworzyć. Oczyszczone włókna można dalej oczyszczać. Separacja może również wyeliminować obce substancje, takie jak cząstki metalu przeniesione w procesie oczyszczania. Następnie mieszanina włókien i wody trafia do szerokiego, obrotowego, cylindrycznego sita filtrującego. Kiedy woda przepływa przez sito filtra, włókna zostają odfiltrowane i tworzą warstwę papieru. Wyjmij papierową rurkę z okrągłego filcowego filtra taśmowego i przenieś ją na wałek kształtujący. Pasek filcowy dodatkowo usunie wilgoć z włókien i może ułożyć razem pięć lub sześć warstw masy celulozowej przed przesłaniem na wałek kształtujący. Następnie kontynuuj usuwanie wilgoci i wytwarzaj papier o wymaganej grubości, wytrzymałości i zawartości wilgoci pod wpływem ciepła i nacisku podczas obracania się rolek. Na tym etapie można wybrać proces w zależności od właściwości papieru, np. proces CLUPAK, który może zwiększyć wydłużenie papieru lub poprawić stopień rozprowadzenia „stabilizatora”. „Stabilizator” odnosi się do związków zawierających azot,-takich jak melamina, które mogą poprawić odporność papieru na ciepło. W kolejnych rozdziałach szczegółowo omówię te dwie kwestie. Jasność i gęstość papieru można uzyskać poprzez kalandrowanie papieru. Przy kontrolowanej wysokiej wilgotności papier jest zwijany na ciężkich stalowych wałkach, a następnie suszony poprzez ogrzewanie bez ciśnienia.
W stanie suchym warstwy masy celulozowej wzajemne wiązanie włókien może uzyskać jedynie właściwości celulozy. Celuloza jest węglowodanem o dużej masie cząsteczkowej, złożonym z wielu monomerów glukozy, o stopniu polimeryzacji około 2000.
Cząsteczki półwłókna są drugim głównym składnikiem oczyszczonej masy celulozowej. Są to węglowodany o stopniu polimeryzacji poniżej 200. W pewnym stężeniu przyspieszają proces wiązania wodorowego, natomiast jeśli stężenie przekracza 10%, wytrzymałość mechaniczna papieru maleje. Inną wadą cząsteczek hemicelulozy jest to, że mogą „zatrzymywać” wodę, co utrudnia suszenie papieru.
Włókno korkowe najlepiej nadaje się do produkcji materiałów elektroizolacyjnych, ponieważ ma długość włókna 1-4 mm, co zapewnia mu maksymalną wytrzymałość mechaniczną. Jednak do masy korkowej można również dodać niewielką ilość pulpy z twardego drewna, podobnie jak w przypadku stopów, a uzyskana mieszanina ma zazwyczaj lepsze właściwości w porównaniu z dowolnym pojedynczym składnikiem.
2. Włókno bawełniane
Włókno bawełniane to bardzo czysta celuloza stosowana w Wielkiej Brytanii od wielu lat. W celu wytworzenia papieru izolacyjnego o lepszej wytrzymałości elektrycznej i właściwościach mechanicznych niż czysty papier kraft, wyprodukowano materiał zwany „ścierką do wycierania”. Bawełna ma dłuższe włókna niż masa celulozowa, ale jej wewnętrzna siła wiązania molekularnego nie jest zbyt dobra. Bawełna jest włóknem gładszym od drewna, dlatego wymaga większego wysiłku na etapach kruszenia i oczyszczania, aby wytworzyć rozgałęzione związki, zapewnić niezbędne miejsca łączenia i osiągnąć wymaganą wytrzymałość mechaniczną papieru izolacyjnego. Już sam ten rodzaj obróbki sprawia, że jest on droższy niż inne materiały i nie obejmuje kosztów surowców.
Kiedy w latach trzydziestych XX wieku po raz pierwszy zastosowano ten rodzaj papieru do izolacji elektrycznej, włókna bawełniane pozyskiwano ze skrawków fabryk odzieżowych z przędzy bawełnianej, które w pewnym stopniu utrzymywały konkurencyjną cenę w porównaniu z czystym papierem kraft. W ostatnich latach zaprzestano tej praktyki, ponieważ tkanina bawełniana zawiera pewną ilość włókien syntetycznych i innych substancji, co sprawia, że skład rozdrobnionej tkaniny nie gwarantuje czystości i-wolności od zanieczyszczeń. Dlatego ludzie znaleźli nowe źródło surowców papierniczych. Włókno to krótkie włókno pochodzące z zakładów przetwórstwa bawełny, będące pozostałością długoodcinkowej bawełny po przędzeniu i tkaniu. Włókno aksamitne to włókno otrzymywane bezpośrednio z długich cięć bawełnianych, a jego długość i jakość nadają się do produkcji wysokiej-jakości materiałów izolacyjnych. Można je stosować jako „składniki” lub surowce w wyżej wymienionym procesie wytwarzania papieru, jako czyste włókna bawełniane lub jako odpadowe włókna bawełniane przędzone z nowej bawełny. Włókna bawełniane można również mieszać z masą papierniczą kraft, uzyskując papier izolacyjny, który łączy w sobie zalety właściwości elektrycznych i mechanicznych, a także maksymalną zdolność absorpcji oleju. Bardzo istotne jest wymaganie dotyczące zdolności papieru do pochłaniania oleju. W przypadku izolacji papierowej między uzwojeniami wysokiego i niskiego napięcia oraz międzywarstwowej izolacji papierowej uzwojeń-wysokiego napięcia transformatorów rozdzielczych wymagana jest zdolność do całkowitej penetracji oleju nawet w warunkach wysokiej próżni, które są trudne do całkowitej penetracji.
Inne włókna, takie jak konopie manilskie i juta, można również wykorzystać do produkcji papieru o specjalnych parametrach, spełniającego określone wymagania elektryczne, np. w kondensatorach i kablach. Brytyjska norma BS5626 „Papier włóknisty do celów elektrycznych” to obszerny dokument powiązany z normą IEC60554, która zawiera listę podstawowych typów i właściwości papieru izolacyjnego. Obszernym dokumentem jest także europejska norma EN60641 „Tektura i cienka tektura do zastosowań elektrycznych”.
3. Papier specjalny
Wcześniej opisano różne rodzaje papieru izolacyjnego, każdy z nich ma swoje specyficzne właściwości, które mogą zaspokoić potrzeby specjalnych zastosowań. Przed zakończeniem tej treści konieczne jest bardziej szczegółowe zapoznanie się z rozwojem i powiązanymi właściwościami czterech innych papierów specjalnych, na które warto zwrócić uwagę, w celu zaspokojenia specjalnych potrzeb przemysłu transformatorowego. Te cztery rodzaje papieru to: papier pomarszczony, papier o wysokim wydłużeniu, papier odporny na wysokie temperatury i papier samoprzylepny z siatką rombową.
Papier marszczony jest najwcześniejszym papierem specjalistycznym. Wykonany jest z nieregularnych zmarszczek w celu zwiększenia grubości i wydłużenia w kierunku długości papieru. Zwykle jest cięty na pasek o szerokości 25 mm, który szczególnie nadaje się do ręcznego nawijania na pierścień elektrostatyczny pomiędzy przyłączami przewodów lub wewnętrznymi plackami końcowymi uzwojenia. Jego rozciągliwość pozwala na ścisłe owinięcie wokół nieregularnych kształtów lub zgięcie w razie potrzeby, na przykład w celu owijania złączy kranowych i przewodów kranowych. Wadą pomarszczonego papieru jest to, że z czasem traci on swoją elastyczność. Dlatego po kilku latach eksploatacji pomarszczony papier owinięty wokół styków transformatora nie będzie już tak ciasny jak przy pierwotnym owinięciu. W wielu przypadkach lepszym rozwiązaniem jest użycie papieru o dużym wydłużeniu. Jednym z rodzajów tego materiału jest papier izolacyjny o dużej rozciągliwości CLUPAK, a proces produkcji papieru bazowego jest taki sam, jak proces opisany powyżej. Na etapie formowania tłocznego działanie rolki dociskowej oraz ciepła i wilgoci polega na ściskaniu włókien osiowo wzdłuż kierunku długości, zwiększając w ten sposób ich elastyczność. Dlatego papier zachowuje swoją gładkość i znacznie poprawia odporność na pękanie, wydłużanie i rozdzieranie poprzeczne, zachowując jednocześnie wytrzymałość na rozciąganie i właściwości elektryczne. Wysoka wytrzymałość mechaniczna i elastyczność sprawiają, że doskonale nadaje się do owijania pierścieni statycznych lub owijania całego ciągłego drutu transpozycyjnego (CTC) za pomocą maszyny. Ciągły drut transponowany stosowany w uzwojeniach dużych transformatorów mocy często ma większy-przekrój poprzeczny, co zwiększa jego sztywność i niezwykle utrudnia zginanie się do wymaganego promienia uzwojenia. W efekcie na etapie nawijania drut będzie poddawany bardzo intensywnym operacjom. Ponadto nawijanie drutów o tak dużym przekroju-na matrycę nawojową spowoduje ogromne naprężenia w papierowej warstwie izolacyjnej, powodując marszczenie, zaginanie i deformację izolacji. Tego rodzaju zmarszczki i deformacje będą miały wpływ na promieniowy przepływ oleju chłodzącego. Wytrzymałość i odkształcenie sprężyste papieru izolacyjnego o dużym wydłużeniu sprawiają, że jest on bardziej odporny na silne działania podczas nawijania niż zwykły papier, a jego elastyczność pozwala zminimalizować stopień marszczenia.
Jak wspomniano wcześniej, poprawę odporności cieplnej papieru osiąga się poprzez dodanie stabilizatorów podczas procesu produkcyjnego w celu zwiększenia stabilności cieplnej i zmniejszenia degradacji termicznej. Obecnie można potwierdzić, że degradacja zależy od temperatury i jest spowodowana pękaniem-cząsteczek włókien o długich łańcuchach. Dopuszczalny wzrost temperatury podczas pracy transformatorów mocy określa się na podstawie średniej temperatury gorącego punktu podczas pracy transformatora, która powinna zapewnić akceptowalną przez ludzi trwałość izolacji transformatora. Ogólnie rzecz biorąc, wartość temperatury gorącego punktu transformatorów wynosi 110-120 stopni C. Jednakże w tym zakresie temperatur stopień degradacji izolacji jest w dużym stopniu uzależniony od obecności tlenu i wilgoci. Większość transformatorów zanurzonych w oleju charakteryzuje się pewnym stopniem tlenu i wilgotności, zwłaszcza transformatory rozdzielcze, które zasadniczo mają urządzenia pochłaniające wilgoć i są rzadko konserwowane. W tej sytuacji zaletą papieru-odpornego na wysoką temperaturę jest opóźnienie starzenia się izolacji papierowej. Nie pozwala to na to, aby transformatory miały wyższe temperatury robocze, ale raczej opiera się na papierze wysokotemperaturowym, aby zmniejszyć szybkość degradacji w normalnych temperaturach roboczych, aby opóźnić starzenie się izolacji.
Ze względu na doskonałe właściwości izolacyjne i wysoką wytrzymałość mechaniczną, tuby papierowe klejone żywicą syntetyczną są szeroko stosowane w transformatorach. Cylinder izolacyjny powstaje poprzez nawinięcie papieru pakowego pokrytego z jednej strony żywicą termoutwardzalną na rolkę i podgrzanie go do utwardzenia. Ludzie coraz chętniej się na niego decydują, gdyż aby uzyskać wymaganą wytrzymałość mechaniczną papieru, należy nałożyć na niego dużą ilość żywicy, co bardzo utrudnia impregnację oleju transformatorowego. Pod wpływem natężenia pola roboczego wszelkie szczeliny spowodowane słabą impregnacją mogą stać się lokalnymi źródłami wyładowań, prowadząc do ostatecznej awarii elektrycznej. Powodem, dla którego papier kraft jest używany do produkcji cylindrów izolacyjnych impregnowanych żywicą syntetyczną, jest to, że wymagana szerokość cienkiego papieru jest produkowana wyłącznie w Szwecji przez duże jednowstęgowe maszyny papiernicze, które nie mogą przetwarzać włókien bawełnianych. Jeśli poradzą sobie z włóknami bawełny, papier bawełniany poprawi skuteczność suszenia i nasiąkania cylindra izolacyjnego.
Nałóż dwie warstwy utwardzonej żywicy na papier izolacyjny w formie siatki rombowej, a następnie osusz go. Siatka diamentowa z żywicy zapewnia efektywne suszenie i zanurzenie papieru w oleju, tworząc przy tym dużą powierzchnię klejenia. Podczas procesu suszenia i nagrzewania uzwojenia połączone punkty klejenia topią się i zestalają, tworząc trwałe punkty połączenia, na które późniejsze procesy ogrzewania nie mają wpływu i które mogą zapewnić wysoką wytrzymałość mechaniczną. Chociaż forma łączenia siatki diamentowej jest odpowiednia dla różnych rodzajów papieru, w rzeczywistości jest ona najbardziej odpowiednia dla papieru o dobrych właściwościach suszenia i impregnacji, takiego jak papier zmieszany z włóknami drzewnymi lub bawełnianymi, zwłaszcza gdy jest stosowany w uzwojeniach niskonapięciowych typu foliowego. Cecha ta jest szczególnie widoczna, ponieważ uzwojenia te są niezwykle trudne do wysuszenia i nasiąknięcia olejem.
4. Tablica dociskowa papieru
Jak sama nazwa wskazuje, tektura do prasowania papieru to grubszy papier wytwarzany przez ułożenie wielu warstw papieru razem na mokrym etapie wytwarzania papieru. Papierowe płyty dociskowe muszą być przetwarzane partiami, co różni się od ciągłej produkcji w papiernictwie, w przeciwnym razie byłoby bardzo podobne do procesu papierniczego. Aby uzyskać pożądaną grubość, należy ułożyć wiele cienkich warstw zaprawy w stanie wilgotnym, bez konieczności stosowania klejów. Jednakże papierowe płyty dociskowe można nadal podzielić na dwa podstawowe typy, a mianowicie płyty dociskowe z czystego papieru, wykonane bez kleju w warunkach wilgoci; Używając odpowiednich klejów do połączenia wielu warstw tektury, powstały karton jest na ogół grubszy.
Normy europejskie obejmują powyższe dwa typy papierowych płyt dociskowych: pierwszy typ standardowej papierowej płyty dociskowej to EN60641:1996 „Płyta dociskowa z papieru do izolacji elektrycznej i papier izolacyjny”. Późniejszą normą dotyczącą tektury dociskowej była EN60673:1996 „Tektura laminowana izolacją elektryczną”. Podobnie jak w przypadku papieru izolacyjnego, pod powyższym tytułem, normy europejskie wymieniają różne specyfikacje i wszystkie główne typy materiałów. Surowce do produkcji papieru izolacyjnego są takie same, jak do produkcji czystej masy drzewnej, czystej masy bawełnianej lub ich mieszaniny.
Pierwszy rodzaj papierowej płyty dociskowej może osiągnąć maksymalną grubość 8 mm, stosowaną do zwojów uzwojenia i izolacji końcówek, przy grubości zwykle 2-3 mm. Grubość stosowana do izolacji podpór wynosi zazwyczaj 4,5-6 mm. Ten rodzaj papierowej płyty dociskowej można ogólnie podzielić na następujące trzy typy: pierwszy typ to papierowa płyta dociskowa kalandrowana, która początkowo jest prasowana przy zawartości wilgoci 55%, a następnie podgrzewana i suszona bez ciśnienia, aby zachować 5% wilgoci. Gęstość płyty dociskowej papieru wynosi 0,90 ~ 1,00 kg/m3. Następnie dalsze ściskanie pod dużym ciśnieniem kalandra pozwala uzyskać gęstość 1,15-1,30 kg/m3; Drugi rodzaj płyty dociskowej do papieru to płyta dociskowa do papieru z tworzywa sztucznego, która po procesie formowania jest prawie lub całkowicie wolna od ściskania, zgodnie z praktyczną instrukcją techniczną transformatora 54. Do suszenia stosuje się wyłącznie ogrzewanie, utrzymując zawartość wilgoci na poziomie około 5%, a gęstość tektury prasującej papierowej wynosi około 0,90. Jest to miękka papierowa płyta dociskowa o doskonałej zdolności wchłaniania oleju i może być przetwarzana w kształty specjalnego przeznaczenia; Trzeci rodzaj płyty dociskowej do papieru to wstępnie prasowana płyta do prasy papierowej. Mokrą masę celulozową umieszcza się bezpośrednio na gorącej prasie w celu odwodnienia, sprasowania i suszenia. Ma to istotny wpływ na spajanie włókien, tworząc materiał o dużej wytrzymałości, dobrej stabilności i braku naprężeń. Gęstość materiału wynosi około 1,25 i przez cały etap produkcji transformatora oraz długotrwałe zanurzenie w gorącym oleju podczas pracy transformatora, papierowa płyta dociskowa może nadal zachować niezmienny kształt i rozmiar. Pod tym względem jego wydajność znacznie przewyższa wyżej wymienione dwa rodzaje papierowych płyt dociskowych. Obecnie ten rodzaj tektury prasowanej o wysokiej stabilności jest bardziej popularny. Dlatego jest szeroko stosowany u większości producentów transformatorów.
Początkowa grubość laminowanej tektury wynosi około 10 mm, a maksymalna grubość może osiągnąć 50 mm lub więcej. Surowcami do produkcji tektury laminowanej mogą być wymienione powyżej różne rodzaje tektury izolacyjnej, ale ogólnie rzecz biorąc, tektura prasowana jest jeszcze lepsza. Tę laminowaną tekturę można stosować jako płytę nośną, paletę i płytę dociskową do uzwojeń, a także bloki końcowe, płyty nośne i zaciski drutowe do uzwojeń.
5. Kształtowane elementy izolacyjne
Natężenie pola pomiędzy koncentrycznymi uzwojeniami transformatora-wysokonapięciowego rozkłada się całkowicie promieniowo, dlatego izolacja w tym obszarze może składać się bezpośrednio z szeregu cylindrów izolacyjnych i pierścieniowych szczelin olejowych. Cylinder izolacyjny można zwijać i prasować, ze szwami osiowymi. Może zachodzić na siebie w górę i w dół lub nakładać się po przekątnej. Ze względu na niemożność nieuzasadnionego podniesienia kolumny rdzenia, co spowodowałoby przekroczenie końca uzwojenia przez cylinder izolacyjny o określoną wysokość, powstały poważne problemy z izolacją na końcu uzwojenia. Dlatego izolacja między uzwojeniami musi być zagięta wzdłuż końców uzwojeń. Od wielu lat rozwiązaniem tego problemu jest stosowanie papierowych płytek dociskowych do owijania pomiędzy uzwojeniami lub instalowanie nieuszczelnionych miękkich rurek. Następnie końce papieru owinięte wokół rurek lub papierowych płytek dociskowych układa się w odstępach około 80 mm, tworząc „płatki” i zagina. Podczas wyrywania kolejnych warstw „płatki” należy układać naprzemiennie, aby nie utworzyła się przez nie bezpośrednia ścieżka przebicia.
To podejście ma wiele wad. Po pierwsze, jest to bardzo pracochłonne-i znacznie zwiększa koszty produkcji. Po drugie, gdy nacisk osiowy wywierany na uzwojenie powoduje jego skurczenie, może to prowadzić do deformacji i przemieszczenia „płatków”, a w niektórych przypadkach może również wystąpić miejscowe zablokowanie kanału olejowego. Rozwiązaniem jest wykorzystanie wspomnianego procesu wytwarzania formowanych płyt dociskowych z papieru izolacyjnego do tworzenia narożników. Dzięki temu, że narożniki nie wymagają dużego docisku na etapie formowania, nie ma potrzeby wykonywania zbyt drobnych i kosztownych form. Wykonany pierścień narożny powinien mieć miękką konsystencję i małą gęstość oraz łatwo zanurzać się w oleju. Istnieje wiele innych kształtów formowanych elementów izolacyjnych, takich jak formowane elementy izolacyjne do przewodów wysokiego napięcia. Zaletą formowanych pierścieni narożnych izolacji końców uzwojeń w porównaniu z „płatkami” jest to, że w tym obszarze mogą tworzyć profil bliżej linii ekwipotencjalnej, eliminując w ten sposób silne pola pełzające i czyniąc go bardziej idealną konstrukcją izolacyjną.
6. Inne materiały izolacyjne
Zdecydowanie najczęściej stosowanymi materiałami izolacyjnymi do transformatorów mocy są dotychczas papier izolacyjny i papierowa płyta dociskowa. Jednak w niektórych przypadkach można zastosować również niewielką ilość innych materiałów. Najczęściej stosowanym materiałem izolacyjnym, obok papieru izolacyjnego i płyty dociskowej, jest drewno, prawie wyłącznie drewno granitowe w kolorze wodnym, ponieważ charakteryzuje się dużą gęstością, dużą wytrzymałością i dobrą stabilnością. Drewno musi być suszone i przetwarzane przy zawartości wilgoci kontrolowanej na poziomie około 10%. Gdy transformator wysycha, jest on dalej suszony. W małych transformatorach rozdzielczych użycie drewna jako zacisków z rdzeniem żelaznym może rozwiązać problem odległości izolacji między przewodami. W przypadku dużych transformatorów drewno może służyć jako wsporniki prowadzące i zaciski drutowe. W dużych transformatorach materiały chirurgiczne mogą również zastąpić tekturę i służyć jako podkładki końcowe lub płyty dociskowe uzwojeń. W tym przypadku, aby zapewnić wytrzymałość we wszystkich kierunkach, deski drewniane należy układać warstwowo na obwodzie w kształcie łuku pod kątem 90 stopni i w ten sposób układać warstwę po warstwie w całym zakresie grubości deski.
W przypadku transformatorów wykorzystujących olej izolacyjny, zarówno papier izolacyjny, jak i papierowe płyty dociskowe są doskonałymi materiałami izolacyjnymi. Aby wyeliminować wszelkie możliwe pożary, potrzebny jest transformator-bezolejowy. Jednym z podejść jest powrót do początków stosowania papieru izolacyjnego i papierowych płyt dociskowych jako głównych mediów. W przypadku braku oleju w transformatorach papier izolacyjny i papierowe płyty dociskowe nie są dobrymi mediami. Jeśli nie ma bardzo skutecznego oleju chłodzącego i ze względów ekonomicznych, transformatory mogą pracować tylko w cieplejszych warunkach, podczas gdy papier i papierowe płyty dociskowe nie są w stanie wytrzymać wyższych temperatur. Istnieje materiał wytrzymujący wyższe temperatury, którym jest polimer organiczny lub poliamid aromatyczny produkowany przez firmę DuPont w Szwajcarii, a jego nazwa handlowa to „NOMEX”. Materiał ten może być używany do wytwarzania różnych papierów izolacyjnych i laminatów papierowych przy użyciu metody produkcji podobnej do izolacji włóknistej, ale nadal może zachować swoją stabilność w wysokich temperaturach 220 stopni. Chociaż materiał ten pochłania pewną ilość wilgoci w zależności od wilgotności otoczenia, wilgotność w ogóle nie wpływa na jego wytrzymałość dielektryczną, która jest zupełnie inna niż w przypadku materiałów celulozowych. W połowie-lat 70. XX wieku płynne media zawierające polichlorowane bifenyle (PCB) były popularne ze względu na ich wysoką ognioodporność, ale ze względu na zanieczyszczenie środowiska powodowane przez PCB stały się one stopniowo mniej akceptowane przez ludzi. Od tego momentu musieliśmy otworzyć nowe pola badawcze, aby szukać nowych alternatyw. Ludzie wyraźnie dostrzegli zalety transformatorów, które pod wieloma względami nie wykorzystują żadnego płynnego medium, co doprowadziło do produkcji i instalacji dużej liczby transformatorów typu suchego. Transformatory suche spełniają wymagania klasy C w normie BS EN 60085 „Izolacja elektryczna – ocena i projektowanie odporności cieplnej”, co pozwala na wzrost temperatury do 210 stopni. W latach 90. większość transformatorów tego gatunku została zastąpiona transformatorami izolowanymi formowanymi wtryskowo żywicą, dlatego NOMEX był rzadko używany do izolacji transformatorów.
