Yalıtım malzemeleri, transformatörlerdeki en önemli malzemelerden biridir ve performansları ile kaliteleri, transformatörün çalışma güvenilirliğini ve hizmet ömrünü doğrudan etkiler. Son yıllarda, transformatör ürünlerinde kullanılan yeni yalıtım malzemeleri ardı ardına ortaya çıkmaktadır. Her gün yalıtım parçalarıyla çalışan bir yalıtım grubu çalışanı olarak, yalıtım malzemeleri hakkında daha fazla ve kapsamlı bilgi edinmelidir. Bu eğitimde, transformatör yalıtım malzemelerinin temel bilgileri ve son gelişmeleri tanıtılacaktır. Umarız ki bu eğitim sayesinde herkesin yalıtım bilgisi zenginleşir ve gelecekte yalıtım parçalarının üretimine yardımcı olur.

1. Transformatör yalıtım malzemelerine genel bakış.

Bilim ve teknolojinin hızlı gelişimiyle birlikte, motorlar ve transformatörler gibi elektrikli ekipmanlar giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, transformatörün çalışma güvenilirliği ve hizmet ömrü büyük ölçüde kullanılan yalıtım malzemesine bağlıdır. Yalıtım malzemeleri, transformatör tasarımı ve üretimiyle uğraşanlar tarafından giderek daha fazla önem kazanmaktadır.

Son yirmi yılda, transformatör yalıtım malzemelerinde yeni ürünler, yeni teknolojiler ve yeni teoriler sürekli olarak ortaya çıkmış ve gelişmiştir, böylece transformatör yalıtım malzemeleri ve uygulamaları çok önemli bir disiplin haline gelmiştir.

1.1 Yalıtım malzemelerine giriş

Yalıtım malzemeleri, aynı zamanda dielektrik olarak da bilinir, yüksek direnç ve düşük iletkenliğe sahip malzemelerdir. Yalıtım malzemeleri, yüklü veya farklı potansiyellere sahip iletkenleri izole etmek için kullanılabilir, böylece akım belirli bir yönde akar. Transformatör ürünlerinde, yalıtım malzemeleri ayrıca ısı dağıtımı, soğutma, destekleme, sabitleme, ark söndürme, potansiyel gradyanını iyileştirme, nemden koruma, küf önleme ve iletkenleri koruma gibi roller oynar.

Yalıtım malzemeleri voltaj seviyesine göre sınıflandırılır: genellikle şu şekilde ayrılır: Y (90°), A (105), E (120°C), B (130°C), F (155°C), H (180°C), C (180°C'den büyük).

Transformatör yalıtım malzemesinin ısı direnç seviyesi, yalıtım malzemesinin transformatörde dayanabileceği maksimum sıcaklığı ifade eder. Yalıtım malzemesi doğru şekilde kullanılırsa, malzemenin hizmet ömrü 20 yıl garanti edilebilir. Aksi takdirde, 8C kuralına göre (A sınıfı yalıtım sıcaklığı her 8°C artışında hizmet ömrü yarıya iner, B sınıfı yalıtım için 10°C ve H sınıfı yalıtım için 12°C. Bu kural, termal yaşlanmanın 8°C kuralı olarak adlandırılır) hizmet ömrü azalır. Yüksek polimer malzemelerden oluşan yalıtım malzemelerinin ısı direnci, inorganik dielektriklerinkinden yarı yarıya daha düşüktür.

Yalıtım malzemelerinin özellikleri, moleküler bileşimleri ve moleküler yapılarıyla yakından ilişkilidir.

Transformatör yalıtım malzemelerinin birçok çeşidi vardır ve formlarına göre gaz yalıtım malzemeleri, sıvı yalıtım malzemeleri ve katı yalıtım malzemeleri olarak ayrılabilir.

2. Transformatör yalıtım malzemelerinin elektriksel özelliklerinin dört temel parametresi.

Transformatör yalıtım malzemelerinin elektriksel özelliklerinin dört temel parametresi, yalıtım direnci, dielektrik katsayısı, dielektrik kayıp faktörü ve yalıtım dayanımını içerir.

2.1 Yalıtım direnci

2.1.1 Yalıtım direnci kavramı

Bir yalıtım malzemesinin direnci, yalıtım malzemesinin bir DC gerilim altında uzun süre basınç altında tutulması ve hattaki şarj akımı ile absorpsiyon akımının kaybolması, sadece kaçak akımın geçtiği durumdaki direnç değeridir. Genellikle, gerilim uygulandıktan bir dakika sonra ölçülen direnç değeri, yalıtım direnci değeri olarak kabul edilir. Yüksek gerilimli ve büyük kapasiteli transformatörler için, yalıtım direnci 10 dakika basınç altında ölçülür.

2.1.2 Yalıtım direncini etkileyen faktörler

2.1.2.1 Sıcaklık ile yalıtım direnci arasındaki ilişki

Sıcaklık arttıkça, direnç üssel olarak azalır. Bunun nedeni, sıcaklık arttığında moleküllerin termal hareketinin yoğunlaşması ve moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin artmasıdır, böylece moleküler kinetik enerjinin aktivasyon enerjisine ulaşma olasılığı artar ve iyonların transferi kolaylaşır.

2.1.2.2 Nem ile yalıtım direnci arasındaki ilişki

Su, dielektrik içine nüfuz ederek iletken iyonları artırır ve safsızlıkların ve polar moleküllerin ayrışmasını teşvik edebilir. Bu nedenle, yalıtım malzemesi nem arttıkça azalır, özellikle yalıtım kağıdı veya yalıtım mukavvası için yalıtım direnci daha da düşer.

Dielektriğin yüzey nemi, yüzey direncine çok hassas bir etki yapar. İyonik kristal polar malzemeler gibi hidrofilik malzemelerin suya olan çekimi, su molekülleri arasındaki kohezyondan daha büyüktür ve yüzeydeki sürekli su tabakası yüzey direncini düşürür. Bu nedenle, elektrikli ekipmanların yalıtım direnci nem nedeniyle azalır ve aşırı kaçak akıma ve ekipmanın hasar görmesine neden olabilir.

2.1.2.3 Safsızlıklar ile yalıtım direnci arasındaki ilişki

Dielektrikteki safsızlıklar, iletken iyonları doğrudan artırarak direncin düşmesine neden olur ve safsızlıklar polar malzemeye kolayca karışarak polar moleküllerin ayrışmasını teşvik eder ve daha fazla iletken iyon oluşmasına yol açar.

Dielektriğin yüzeyi safsızlıklarla kirlendiğinde, nemin emilmesi yüzey iletkenliğinin hızla düşmesine neden olur. Yalıtım malzemesinin yalıtım direnci, malzemedeki safsızlık miktarını yansıtan en hassas parametrelerden biridir. Yalıtım malzemelerinin standartlarında, yalıtım malzemelerinin safsızlık içeriğini ölçmek için genellikle hacimsel direnç ölçüm yöntemi kullanılır. Yalıtım malzemelerinin yalıtım seviyesini garanti altına almak için, yalıtım malzemesi fabrikaları üretim ortamının temizliğini sıkı bir şekilde kontrol etmelidir.

2.1.2.4 Elektrik alan şiddeti ile yalıtım direnci arasındaki ilişki Elektrik alan şiddeti çok yüksek olmadığında, elektrik alan şiddetinin iyon transfer kapasitesi ve direnç üzerinde çok az etkisi vardır. Elektrik alan şiddeti arttıkça, iyonların transfer kapasitesi elektrik alan şiddetinin artışıyla birlikte artar ve direncin düşmesine neden olur. Elektrik alan şiddeti, dielektriğin delinme noktasına yaklaştığında, çok sayıda elektron transferi nedeniyle direnç üssel olarak azalır.