[发明专利]变压器绝缘纸和其它不导电的变压器组件

说明书

背景技术

本公开涉及变压器绝缘纸和其它不导电的变压器组件。电力装置和组件通常使用绝缘纸来包围电导体并使电导体电绝缘。一种这样的电力装置是变压器，其具有至少两个共用一个磁通量的电路，使得一个电路中的电压磁力诱导产生另一个电路中的电压。而且，磁路可以由铁芯提供。电路和芯可以浸入外壳内的介电流体中。这些介电流体也称为变压器油，包含它们的变压器称为充油变压器。通过绝缘纸使构成电路的导体彼此且与其它组件(例如芯和外壳)分离且电绝缘。

充油变压器中的非导电组件(隔板，油管，纸(多孔和无孔的，以及褶皱的)，板，塑料栓，绳索等)通常由纤维质材料和其它亲水性材料(即，纸，纸板，木材，棉花，尼龙等)制备。这些材料的缺点是，当暴露于高温时它们会降解，并将作为它们分解副产物的水引入到充油变压器中。充油变压器的水污染物是非常不期望的，因为这会通过放电行为和耗损使变压器的性能劣化，使非导电组件进一步降解，并最终使变压器电失效。

除了它们对使用寿命的不利影响之外，纤维质材料和其它亲水性材料迫使充油变压器的生产周期延迟。由于纤维质材料和其它亲水性材料保持水分的倾向，这些不导电变压器组件在组装到充油变压器中之前经历延长的干燥过程。也已经观察到，干燥过程可导致这些组件变脆，这也可导致变压器的使用寿命降低。

美国专利6,980,076涉及改善的纤维质绝缘纸，其包含合成增强纤维，该增强纤维意图通过提供增强网状物来延长纤维纸当它们在使用寿命期间降解时的效用。但是，这种改善的纤维纸当老化时仍会释放出水，导致充油变压器的水降解，因此本领域仍迫切需要改善的电绝缘纸。

因此期望的是，用不具有该缺点的相当的结构替代纤维质和亲水性不导电结构。这样做可以得到下述变压器，其在较高温度、较高能量密度可使用较长的寿命-所有这些对于更新电栅格(electric grid)和减轻电动车辆对配电和电力变压器的冲击方面都是必要的。此外，这样的变压器可以较快和较容易地制造，并且也导致较快、较低成本的修理。

发明内容

本申请公开了变压器绝缘纸，其包括纤维组合物的固结产品，所述纤维组合物包含，基于所述纤维组合物中纤维的总重量：35至70重量％的聚醚酰亚胺均聚物纤维、聚醚酰亚胺共聚物纤维、或包括前述纤维中至少一种的组合；至少5重量％的粘结剂，其包含芳族聚酰胺纤条体、芳族聚酰胺纤维、或包含前述中至少一种的组合；和5至30重量％的液晶聚合物纤维，其中所述粘结剂包含小于10重量％的聚碳酸酯；所述聚酰亚胺在低于聚酰亚胺的Tg的高温暴露于硅油、植物油或矿物油之后，保留了其分子量的至少90％。在一种实施方式中，固结的产品具有以下性质：

1)电阻率为至少1000MOhm-cm；

2)电击穿强度为至少177kV/cm；

3)热容超过NEMA等级F(155℃)和NEMA等级H(180℃)的标准；

4)在100％相对湿度由于水饱和引起的小于或等于5重量％的增加；

5)测量为埃尔门多夫撕裂强度的撕裂强度为至少85mN，根据TAPPI-414om-04测定；和

6)厚度为大于0至小于100毫米。

本申请也公开了形成变压器绝缘纸的方法，其通过：由包含悬浮溶剂和纤维组合物的淤浆形成层：，该纤维组合物包含以下物质的组合：35至70wt.％的聚醚酰亚胺纤维；至少5wt.％的芳族聚酰胺纤维；和5至30wt.％的液晶聚合物纤维，其中所述纤维的wt.％基于所述纤维组合物中纤维的总重量；使所述层脱水；和使所述层固结以形成纤维性基底。

也公开了包括以下形式的变压器绝缘纸的变压器组件：多孔纸、无孔纸、褶皱纸、粘性纸、隔板、纸板、和硬质结构。

也公开了包括包含变压器绝缘纸的组件的变压器。

上述的和其它特征由以下附图和具体实施方式例证。

附图说明

图1是变压器的绝缘结构的截面侧视图。

图2是矩形电线导体的截面前视图。

图3是图2的导体的透视图。

图4是三根电线的导体的截面前视图。

图5是图4的导体的透视图。

具体实施方式

发明人已经发现，包含由纤维质材料制备的非导电组件的充油变压器的这些缺点可以通过提供非导电组件用于由聚醚酰亚胺和增强纤维组成的充油变压器来克服。