一文全面了解配电变压器的主要材料及其构造

4.3绝缘纸

植物纤维纸分为木质纤维、棉纤维和麻纤维，其中最常用的为纯硫酸盐木浆纤维纸，其原料为木材，常用的是软木中的松杉科木材，如黄松、白松、红毛杉和红松等木材，主要成分为纤维素，是一种天然的高分子化合物。绝缘纸制造方法采用化学法，如硫酸盐法，该方法中蒸煮液主要成分为硫化钠（Na2S），硫化钠水解，生成硫化氢钠和氢氧化钠，硫化氢钠能和纤维素以外的木质素发生反应，将其溶于碱液中，该蒸煮液比较温和，故纤维素的分子量下降很少。变压器中常用的植物纤维素绝缘纸有：电力电缆纸，高压电缆纸和变压器匝间绝缘纸等。

1）电缆纸：电缆纸是由硫酸盐纸浆制造，牌号为DL08、DL12、DL17，厚度分别为0.08mm、0.12mm和0.17mm，成卷供应，电缆纸经变压器油浸渍后，其机械强度和电气强度均会有明显提高，如在空气中电力电缆纸电气强度为6～9×103kV/m，而干燥浸渍变压器油后其电气强度达到70～90×103kV/m，电缆纸在变压器的运行中有足够的热稳定性，通常用作缠绕绝缘和层间绝缘。电缆纸又包括高压电缆纸、低压电缆纸、高密度电缆纸及绝缘皱纹纸。高压电缆纸适用于110～330kV变压器、互感器，介质损耗角正切值低；低压电缆纸用于35kV及以下的电力电缆和变压器或其它电气产品的绝缘；绝缘皱纹纸是由电工绝缘纸经起皱加工而制成，沿其横向有皱纹，拉伸时被拉开，常用于油浸式变压器的绕包绝缘，如线圈出头、引线及静电屏蔽装置的绝缘包扎；高密度电缆纸，也是绝缘皱纹纸的一种，比一般的皱纹纸的电气强度要高100%～150%，机械强度高50%，电气强度高，耐油性能好，弹性好，便于拉伸，可替代漆布带用作引线以及导线连接和弯曲部位的绝缘。

2）电话纸：电话纸也是用硫酸盐纸浆制造，常用与电话电缆，它的机械强度较差，一般作为导线的匝绝缘、层绝缘或导体的覆盖绝缘。

3）电容器纸：电容器纸按使用要求分为A类和B类，A类电容器纸用于电子工业金属化纸介电电容器上。B类主要用作电力电容器的极间介质。电容器纸的特点是紧度大，厚度薄。一般电流互感器常采用电容器纸，变压器用得较少。

4）卷缠绝缘纸：卷缠绝缘纸用作上胶纸的底纸，上胶纸用来卷绕绝缘筒（管）和电容式套管，其特点是吸水高度高于电缆纸低于浸渍纸。上胶纸分为单面或双面涂胶（酚醛或环氧树脂），经低温固化而成，用上胶纸卷制纸筒或压制层压制品时再经加温加压时胶最后固化，卷筒一般用单面胶纸，压制胶纸板用双面胶纸。此外，还有菱格点胶纸（网格式点涂胶纸），用于油浸式箔绕线圈的层间绝缘，固化后即保证绝缘之间及绝缘与箔之间的粘合，增强了强度又有较好的透油性。

常规的变压器绝缘纸中应用较多的是电缆纸、皱纹纸和菱格点胶纸，用在变压器中作为匝间绝缘、层间绝缘、引线绑扎等，通常，各类绝缘纸价格相差并不会太大，大约均在20元/kg左右。

4.4电工复合材料

电工薄膜和电工复合材料具有优良的介电性能，都属于薄片绝缘材料。电工薄膜有聚酯薄膜和聚酰亚胺薄膜，在变压器中也可用作导线绝缘、层间绝缘等。电工复合材料是由薄膜的一面或双面粘合纤维材料而制成的复合制品，在变压器中可用作层间绝缘，尤其是在干变的箔绕线圈中，低压线圈通常采用复合材料预浸树脂后作为层间绝缘。常用的复合材料有DMD、GHG等。

DMD全名为聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合材料，分为预浸树脂DMD和非预浸DMD，它是在一层聚酯薄膜（M）两侧粘贴聚酯纤维非织布（D）制成的三层柔软复合材料。DMD具有优异的电绝缘性、耐热性和机械强度以及优异的浸渍性。非预浸DMD可用作油浸式变压器的层间绝缘，预浸DMD可用作F级干式变压器的低压箔绕线圈层间绝缘。其具体性能指标如下表所示：

表2DMD性能参数

GHG全名为聚酰亚胺薄膜预浸H级树脂玻璃纤维柔软复合材料，它是在一层聚酰亚胺薄膜（H）两侧粘贴玻璃纤维布（G）制成的三层柔软复合材料。相较于DMD其具有较好的耐热性，可用于H级绝缘干式变压器的低压箔绕线圈层间绝缘。

NHN全名为聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸柔软复合材料，是聚酰亚胺薄膜两面用H级粘合剂粘合聚芳酰胺纤维纸（Nomex）而成。NHN是目前最高档的薄层绝缘材料，具有优异的耐热性、较好的介电性能、较小的吸水性及优良的防潮性能。它属于H级绝缘材料，可用于H级干式变压器的层间绝缘。其具体性能参数如下表所示：

表3NHN性能参数

4.5绝缘纸板

绝缘纸板是用纯硫酸盐木浆抄纸制成，可用于饼式绕组的油隙垫块、油隙撑条、隔板、纸板筒、瓦楞纸、铁轭绝缘、夹件绝缘和端绝缘绕组压板等，其常用厚度为1.0mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、6mm，绝缘纸板按密度分为低密度纸板、中密度纸板和高密度纸板，低密度纸通常称为T3软纸板，密度在0.75g/cm3～0.9g/cm3之间，强度较低，常用于折弯件或经润湿以后制作拉伸件，如成型角环、环状件和软纸筒等。低密度纸板吸油率高，成型性好，但力学性能较差；中密度板通常称为T1纸板，密度为0.95g/cm3～1.15g/cm3之间，用作撑条垫块等；高密度纸板通常称为T4硬纸板，密度为1.15g/cm3～1.3g/cm3，用作绝缘纸板筒、绝缘压板和端圈等。在高压线圈多层纸筒组成的油-板间隔结构中，也可用瓦楞纸板代替纸板撑条形成油隙，这样可以在保证绝缘性能的基础上节省材料。

4.6聚丙烯薄膜

聚丙烯薄膜是由聚丙烯树脂（PP）挤出厚片，经定向拉伸而成，其特点是：1）密度小，可拉伸成0.06mm甚至更薄，其密度为0.89g/cm3～0.92g/cm3。2）具有较好的电气性能和化学稳定性，相对介电系数为2～2.2，击穿打压大于150MV/m；3）具有很好的机械性能，其抗张强度大于100MPa；4）可在125℃长期使用，属于E级绝缘；5）具有疏水性，防吸水的能力很强，可用于油浸式变压器的导线绝缘。

4.7其它绝缘材料

变压器油、绝缘纸是油浸式变压器线圈的的主要绝缘材料，树脂、绝缘纸、复合材料是干式变压器线圈的主要绝缘材料，除了这些材料外，在变压器中还常用到以下一些绝缘材料：（层压木、层压板、绝缘漆、绝缘胶、棉布带、紧缩带、无纬带等

1）层压板：电工层压制品是由纸、布及木质单板作底材，浸（或涂）以不同的胶粘剂，经热压（或卷制）而制成的层状结构的绝缘材料。根据使用要求，层压制品可制成具有优良电气、机械性能和耐热、耐油、耐霉、耐电弧及耐电晕等特性的制品。层压制品主要包括层压板、层压木、层压管、棒、电容套管芯和其它特种型材等。层压制品的性能取决于底材和胶粘剂的性质及其成型工艺。层压板按照原材料和粘合剂的不同，分为绝缘层压板（纸板，用于油变）、酚醛层压纸板（通称电木板，纸板浸渍酚醛树脂，用于油变）、酚醛层压布板（棉布浸以酚醛树脂，常用于油变）、环氧玻璃布板（玻璃纤维布以环氧树脂为粘合剂，可用于F级干变或油变）、改性二苯醚玻璃布板（玻璃纤维布以改性二苯醚树脂为粘合剂，可用于H级干变）、双马来酰亚胺玻璃布板（玻璃纤维布以双马来酰亚胺树脂为粘合剂，可用于H级干变）。层压板通常具有较好的机械强度和绝缘性能，在变压器中常用作铁心夹件绝缘、外部支承件等。

2）绝缘筒（管）：变压器中的绝缘筒主要用于内外线圈间、线圈与铁心之间，用于线圈内衬骨架，导线直接绕制在绝缘筒上，同时，绝缘筒还可用于主绝缘，增加主绝缘油隙数量，增强绝缘。绝缘筒根据材料的不同，通产共分为酚醛纸筒（常用于油变）、环氧玻璃布筒（常用于油变或F级干变）、改性二苯醚玻璃布筒（常用于H级干变）、玻璃钢筒（常用于H级干变）、双马来酰亚胺玻璃布筒（常用于H级干变）等。

3）层压木：电工层压木选用优质的硬木，如白桦木、山毛榉等，经70℃～80℃两次蒸煮，去掉木材本身的木质酸和油脂后，切为1～3mm的单板，干燥后再涂以树脂胶黏剂，经预固化处理后，经反复组坯叠装而成，具有良好的绝缘强度和机械强度，在油变中可用作垫块、角环等的。

4）绑扎带：变压器用绑扎带有棉布带、紧缩带、网状半干无纬带、玻璃布带、聚酯带等，用于铁心、线圈的绑扎、收紧等。

五、材料结构和附件

在变压器中，还有结构材料和附件，结构材料主要起到变压器支承、磁路、电路加固、变压器绝缘液封装等功能，包括夹件、油箱、散热器、储油柜等，其主要材料为Q235钢材，对于油箱箱盖的出线套管位置常采用无磁钢以减少涡流，此外变压器器身内部有时也会在采用无磁钢或高牌号钢材。

变压器附件主要其性能监测和保护功能，干变中包括温控器、风机、互感器等，油变中包括气体继电器、温控器、压力释放阀、分接开关等，部分附件需求是由客户提出。