Neue Fortschritte bei der Entwicklung von hochwärmeleitendem Aramid-Isolierpapier, Überwindung des Engpasses der Wicklungstemperaturerhöhung bei Großleistungstransformatoren

Branchennachricht

Zusammenfassung: Chinas erster vollständig inländischer 110-kV-Transformator mit Aramid-Isolierpapier und Syntheseesteröl wurde erfolgreich in Betrieb genommen. Entsprechend dem Trend zu großer Leistung, kompakter Bauweise und hoher Überlastfähigkeit bei Energiespeicher-Hochsetztransformatoren und Verteilungstransformatoren für Rechenzentren hat die North China Electric Power University mit Aluminiumnitrid (AlN)/Bornitrid (BN) modifiziertes hochwärmeleitendes Aramid-Isolierpapier entwickelt. Es löst wirksam das Problem der Temperaturerhöhung an den heißen Stellen der Wicklungen, das durch die unzureichende Wärmeleitfähigkeit herkömmlicher Aramidpapiere entsteht, und bietet eine hochtemperaturbeständige Feststoffisolationslösung für kompakte Leistungstransformatoren der neuen Generation.

Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme des ersten vollständig inländischen 110-kV-Transformators mit Aramid-Isolierpapier und Syntheseesteröl entwickeln sich Energiespeicher-Hochsetztransformatoren und Verteilungstransformatoren für Rechenzentren in Richtung hoher Leistung, kompakter Bauweise und hoher Überlastfähigkeit. Die Temperaturerhöhung an den heißen Stellen der Wicklungen ist zum zentralen Engpass für die Leistungssteigerung von Transformatoren geworden.

Herkömmliches meta-Aramid-Isolierpapier verfügt über eine gute Hitzebeständigkeit, aber eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Bei Volllastbetrieb kann die Wärme in den Wicklungen nicht schnell abgeführt werden. Dadurch altert das Isoliermaterial schneller und die kurzfristige Überlastfähigkeit des Geräts wird eingeschränkt.

Das Forschungsteam der North China Electric Power University hat AlN/BN-modifiziertes Aramid-Isolierpapier entwickelt. Zuerst werden die wärmeleitenden Füllstoffe oberflächenmodifiziert, um die Grenzflächenverträglichkeit zwischen Füllstoffen und Aramidmatrix zu verbessern. Anschließend wird das Verbund-Isolierpapier im Nasslegeverfahren hergestellt. Durch Anpassung des Füllstoffverhältnisses lassen sich elektrische und wärmeleitende Eigenschaften flexibel einstellen:

- Bei einem AlN-BN-Verhältnis von 3:7 erreicht die Durchschlagfestigkeit 186 kV/mm;
- Bei einem AlN-BN-Verhältnis von 7:3 ist die außerhalb der Ebene gemessene Wärmeleitfähigkeit um 213,6 % höher als bei reinem Aramidpapier.

Dieses neue Verbund-Isoliermaterial senkt wirksam die Temperatur an den heißen Stellen der Transformatorwicklungen, verbessert die kurzfristige Überlastfähigkeit und verlängert die Lebensdauer des Isoliersystems. Es ist verträglich mit umweltfreundlichem Syntheseester-Isolieröl.

Derzeit befindet sich das neue Material im Stadium von Laborproben. In der nächsten Phase führt das Team Prüfungen zur Langzeit-Hitzealterung, zur Verträglichkeit im Ölbad und weitere Versuche durch und arbeitet an der Validierung an Transformatorprototypen, um die Weiterentwicklung der Isoliersysteme kompakter Leistungstransformatoren der neuen Generation voranzutreiben.

Diese Forschungsdurchbrüche eröffnen praktikable neue Wege zur Optimierung von Isoliersystemen für Großleistungstransformatoren. Das Forschungs- und Entwicklungsteam von Tianan verfolgt kontinuierlich die neuesten Entwicklungen bei Isoliermaterialien. Tianan wurde 1969 gegründet und verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Transformatoren. Wir begegnen den Branchenherausforderungen bei Transformatoren für Energiespeicher und Rechenzentren mit hoher Leistung und hoher Überlastanforderung durch kontinuierliche vorausschauende Voruntersuchungen. Mit Fokus auf praktische Umsetzung in Ingenieurprojekten treiben wir die Umsetzung neuartiger Werkstofftechnologien in elektrischen Betriebsmitteln voran und erfüllen die Anforderungen der Branche mit fundiertem technischem Know-how.