CN101675134A - 用于电气设备的绝缘材料 - Google Patents

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Abstract

用于电气设备的绝缘材料，用于使缠绕的线匝绝缘，其具有承载材料和在承载材料的正面和背面上的粘结层，其中粘结层这样在承载材料的正面和背面上设置和取向，使得在承载材料中在正面和背面的粘结层之间在绝缘状态下形成直接的力结合连接。

Description

用于电气设备的绝缘材料
技术领域
本发明涉及一种用于电气设备的绝缘材料，用于使缠绕的线匝绝缘，它具有承载材料和在承载材料的正面和背面上的粘结层。
此外本发明涉及一种用于在电气设备中使缠绕的线匝绝缘的绝缘材料的应用。
背景技术
长期以来已知，对电气设备(如变压器、变送器)的绕组的绝缘使用绝缘材料，它在两侧利用环氧树脂压制。通常这种绝缘材料具有菱形的环氧树脂涂层。在专业术语中，这种绝缘材料被称为“菱型上胶纸(Diamond Pattern Epoyy Coated Paper)”(DPP)。
由欧洲专利申请EP 0 287 814 B1公开了一种绝缘材料，它包含一种由有机聚合物制成的绝缘层。该欧洲专利申请公开了一种具有改善的辉光强度的绝缘材料，无需为此加大绝缘材料的总厚度。
在绝缘层散开或者裂纹的情况下，可能在绕组的单个线匝之间出现辉光放电，这减小了功率并且损害了绕组的寿命。
发明内容
本发明的任务是，提供一种绝缘材料，它在绝缘状态下提供高的稳定性。
该任务对开始所述类型的绝缘材料根据本发明由此解决，即粘结层这样在承载材料的正面和背面上设置和取向，使得在承载材料中在正面和背面的粘结层之间在绝缘状态下形成直接的力结合连接。如果在烘烤过程后(或者在粘结后)，在承载材料的正面和背面上的粘结层的粘结位置之间形成直接的力结合连接，则在正面和背面的粘结点之间不形成或者只形成最小的剪切力。此外承载材料(例如牛皮纸、绝缘纸板、芳纶纸、聚酯薄膜、织物纤维或者织物基材料)也不承受明显的力负荷。这对绝缘材料的寿命形成积极的影响。特别是通过直接的力结合连接，阻止了绝缘材料散开和裂纹，这又对电气设备的可靠性和运行安全性形成积极的影响。通过在正面和背面上的粘结点之间的直接的力结合连接，避免了剪切力，绕组的烘烤(或者粘结)形成高的稳定性。此外对粘结层需要较少的粘结材料(环氧树脂或者其它合适的粘结材料)，并且此外烘烤(或者粘结)的高的稳定性允许使用薄的承载材料，由此降低了绝缘材料的成本。此外烘烤的高的稳定性阻止了绝缘材料散开或者裂纹，由此避免了绕组的单个线匝之间的辉光放电。
本发明的第一种有利的构造方案在于，使用环氧树脂作为粘结层的粘结材料。环氧树脂作为粘结材料可以简单地操作并且涂覆在承载材料上。此外环氧树脂提供有利的热特性。这样环氧树脂在涂覆到承载介质上时处于所谓的能反应的B状态。在高温时，环氧树脂变成粘性的并且与电导体的线匝连接。在经过硬化时间后，环氧树脂呈现所谓的C状态，并且与电导体的线匝存在不可熔化的稳定的连接。环氧树脂涂层的厚度根据承载介质在每个侧面处于约0.20mm。
本发明的另一种有利的构造方案在于，粘结层在承载材料的正面和背面上分别全等地或者接近全等地相互对置。由此保证，承载材料由于粘结力形成的机械负荷最小，因为通过分别对置的粘结层不会在承载材料中形成剪切力。剪切力可能在承载材料中引起裂纹和散开。通过避免剪切力，由此提高了承载材料的寿命。
本发明的另一种有利的构造方案在于，粘结层在承载材料的正面和背面上分别是基本上彼此对置的对称的图案。通过粘结层的这种布置，保证了在承载材料的正面和背面上的粘结层的粘结位置之间的直接的力结合连接。由此在承载材料的正面和背面上的粘结位置之间不作用有剪切力。在承载材料的正面和背面上的粘结位置的分别对置的对称的布置，保证承载材料的由于粘结力形成的机械负荷最小。由此此外提高了承载材料的寿命以及由此也提高了绝缘材料的寿命。
本发明的另一种有利的构造方案在于，粘结层是菱形的。菱形的粘结层表现为在正面和背面上的局部的涂层。局部的涂层导致电导体的线匝与绝缘材料的局部粘结。由此在绝缘材料和电导体的线匝之间存在未粘结的空隙，这有利地支持了干燥和防水过程。在变压器绝缘纸板或者牛皮纸上的菱形的环氧树脂涂层此外适合在变压器(特别是高功率变压器)或者变送器的有源部分中用于高的功率和电压，特别是考虑介电或者机械负荷。菱形的合适的边长处于9-10mm的范围内，两个菱形的合适的距离(两个相邻的边的距离)处于5.5-7mm的范围内。
本发明的另一种有利的构造方案在于，粘结层是圆形的。圆形或者点状的粘结层的优点在于，它们通过压印或者喷涂技术可以容易地涂覆在承载材料上。不过原则上每种形状都合适，只要保证在承载材料的正面和背面上的粘结层全等地互相对置，或者基本上全等地布置在承载材料的正面和背面上。
本发明的另一种有利的构造方案在于，使用变压器绝缘纸板、牛皮纸、芳纶纸、聚酯薄膜、织物纤维或者织物基材料作为所述承载材料。这些材料具有高的变形和弯曲能力，并且由此可以简单处理。变压器绝缘纸板和牛皮纸此外具有高的耐电击穿能力以及大的拉伸强度并且由此可以承受大的应力负荷。芳纶纸(例如NOMEX
Figure G2007800509908D00031
)特别适合于高的热和绝缘要求。织物纤维和织物基材料是成本经济的并且特别可以使用在小的电压范围。
本发明的另一种有利的构造方案在于，电气设备是变压器、变流器、变送器或者发电机。在电气设备，例如变压器、变频器、变送器或者发电机的有源部分中，经常形成强烈的介电和机械负荷，这损害了使用的导体绝缘层的寿命和功能性。如果在正面和背面的粘结层之间在承载材料中形成直接的力结合连接，将避免或者减小绝缘层的承载材料中的剪切力，这对绝缘层的寿命、功能性和维护方面形成积极的影响。
本发明的另一种有利的构造方案在于，根据本发明的绝缘材料的应用，用于在电气设备中使缠绕的线匝绝缘。高功率变压器的使用寿命特别通过绝缘系统的寿命决定，因为在绝缘材料的机械不稳定性的情况下，存在绝缘失效以及由此形成的变压器的可能完全失效的风险。承载材料的老化以及机械的和电子的负荷对绝缘系统的寿命有决定性的作用。如果承载介质在绝缘状态下不承受在正面和背面上的粘结点的剪切力，这对整个绝缘系统的寿命和功能性有积极的影响。
附图说明
本发明的实施例在图中示出并且在下面说明。
图中示出：
图1是本发明的力结合连接原理的示意图，
图2是被涂覆的承载材料的一个侧面的部分视图，其中粘结层是菱形的，
图3是被涂覆的承载材料的一个侧面的部分视图，其中粘结层以圆点的方式涂覆，
图4在示意的细节图中示出了根据本发明的绝缘材料在电气设备中的应用，以及
图5在示意图中示出了根据本发明的绝缘材料在变压器中的应用。
具体实施方式
在图1中示出了本发明的力结合连接原理的示意图。在承载材料1上，在正面4和背面5上设有粘结层3。通过烘烤或者粘结，粘结层3在绝缘状态下与线匝2接触。通过粘结层3在承载材料1的正面4上和背面5上直接地或者全等地彼此对置，在分别对置的粘结层3之间形成了直接的力结合连接作用。由此在承载材料1上不形成剪切力，因为力直接从一侧传递到另一侧。由于这种直接的力结合连接作用，特别形成下面的优点：
-绝缘材料与电气设备(例如变压器、变送器、发电机)的电导体的线匝2的烘烤或者粘结形成高的稳定性
-由此形成较高的短路强度，
-粘结层需要较少的粘结剂(例如环氧树脂)，
-可使用较薄的承载材料。
所有这些优点都可以获得成本优势。
变压器绝缘纸板(例如PSP 3055)、牛皮纸和所有其它纤维素基、芳纶基、聚酯基或者织物基的材料，分别根据相应的介电要求和热要求，适合于作为承载材料1。粘结层3可以由环氧树脂或者由其它适合于在电气设备(例如变压器)中使用的合适的粘结剂组成。粘结层3的形状例如可以是菱形、矩形和点状的。不过原则上每种形状都合适，只要保证，在承载材料1的正面4和背面5上的粘结层3全等地彼此对置。
在电气设备，特别是在变压器中，线匝2的电导体的绝缘特别通过所谓的绝缘或者绝缘系统实现。通过利用粘合材料3局部涂覆承载材料1，保证在绝缘材料和线匝2的电导体之间形成空隙位置。通过该空隙位置在烘烤或者粘结后被输送给干燥过程(去除空气和湿度)并且可以进行浸油。
承载材料1的机械稳定性对绝缘系统的寿命和功能性有很大的影响。承载材料1的机械稳定性的丧失(由于收缩、裂纹、散开)包含介电失效的风险，并且也会使例如变压器完全失效。本发明保证，在承载材料1中不形成剪切力，由此实现绝缘材料的高的机械稳定性。
图2示出了被涂覆的承载材料1的一个侧面的部分视图，其中粘结层3是菱形的。菱形的粘结层可以实现局部的粘结层的很多优点(在液态的和固态的介质之间实现可靠的介质交换，以及在烘烤或者粘结时产生对干燥过程的积极影响)。菱形的合适的边长处于9-10mm的范围内，两个菱形之间的合适的距离(两个相邻侧边的距离)处于5.5-7mm的范围内。每个正面4和背面5的设有粘结层的总面积典型地处于30-40％的范围内，不过这也可以根据使用和要求变化。两个菱形的边长和距离也可以按照使用和要求变化。在图2中标记M表示电气设备延伸方向，标记Q表示横向。
图3示出了被涂覆的承载材料的一个侧面的部分视图，其中粘结层以圆点的形状涂覆。圆形或者点状的粘结层3的优点在于，它通过压印或者喷涂技术可以容易地涂覆在承载材料1上。如果用于粘结层的涂覆的机构在装置中分别相应互相对置地安装，圆形或者点状的粘结层3，也包括菱形的粘结层3，可以例如以简单的方式在一个工步中同时涂覆在承载介质1的正面4和背面5上。不过粘结层3也可以在多个工步中涂覆在承载介质1上。
两个圆或者点的半径和距离可以按照使用和要求变化。每个正面4和背面5的设有圆形或者点状的粘结层的总面积典型地处于30-40％的范围内，不过这可以按照使用和要求变化。
图4在示意的详细视图中示出了根据本发明的绝缘材料10、11在电气设备中的应用。本发明的绝缘材料此外在电气设备例如变压器、变流器、变送器或者发电机中使缠绕的线匝2绝缘。
根据图4，低压绕组8，这里例如作为带绕组，构造成具有局部的冷却缝隙14。高压绕组9在图4中例如构造成圆导线层绕组。图4示出了剖开的作为电导体7的圆导线。根据本发明的绝缘材料10(低压绕组的导体绝缘)位于单个的线匝之间，并且由此形成一个线匝到另一个线匝的直接力结合连接。对于高压绕组9，根据本发明的绝缘材料11位于层间并且形成层间绝缘。低压绕组和高压绕组的边缘带12、13也通过粘结点的直接的力结合连接作用获得更高的稳定性。
图5在剖开的示意的变压器图中示出了根据本发明的绝缘材料10、11在变压器中的应用。图5示出了根据本发明的绝缘材料10、11在变压器中的应用，如在图4中所述。
用于电气设备的绝缘材料，用于使缠绕的线匝绝缘，其具有承载材料和在承载材料的正面和背面上的粘结层，其中粘结层这样在承载材料的正面和背面上设置和取向，使得在承载材料中在正面和背面的粘结层之间在绝缘状态下形成直接的力结合连接。
附图标记列表
1    承载材料
2    线匝
3    粘结层
4    正面
5    背面
6    力结合连接
7    电导体
8    变压器的低压绕组
9    变压器的高压绕组
10   低压绕组的导体绝缘
11   高压绕组的层间绝缘
12   低压绕组的边缘带
13   高压绕组的边缘带
14   冷却缝隙
M    电气设备方向
Q    横向

Claims (10)

1.用于电气设备的绝缘材料(10，11)，用于使缠绕的线匝(2)绝缘，所述绝缘材料包括承载材料(1)和在承载材料(1)的正面(4)和背面(5)上的粘结层(3)，
其特征在于，所述粘结层(3)这样在承载材料(1)的正面(4)和背面(5)上设置和取向，使得在承载材料(1)中在正面(4)和背面(5)的粘结层(3)之间在绝缘状态下形成直接的力结合连接(6)。
2.根据权利要求1所述的绝缘材料(10，11)，其特征在于，使用环氧树脂作为粘结层(3)的粘结材料。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘材料(10，11)，其特征在于，所述粘结层(3)在承载材料(1)的正面(4)和背面(5)上分别基本上全等地彼此对置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘材料(10，11)，其特征在于，所述粘结层(3)在承载材料(1)的正面(4)和背面(5)上分别是基本上对置的对称的图案。
5.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘材料(10，11)，其特征在于，所述粘结层(3)是菱形的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘材料(10，11)，其特征在于，所述粘结层(3)是圆形的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘材料(10，11)，其特征在于，使用变压器绝缘纸板、牛皮纸、芳纶纸、聚酯薄膜、织物纤维或者在织物基材料作为所述承载材料(1)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘材料(10，11)，其特征在于，所述电气设备是变压器、变流器、变送器或者发电机。
9.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘材料(10，11)的应用，用于在电气设备中使缠绕的线匝(2)绝缘。
10.根据权利要求9所述的绝缘材料(10，11)的应用，其特征在于，所述电气设备是变压器、变流器、变送器或者发电机。
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