Zuverlässigere Transformatoren dank phenolverklebtem Pressboard
Röchling verbessert elektrische Eigenschaften von Trafoboard® - Wie verlässlich ist das Material?
Haren, 08.07.2020 – An ölgefüllte Transformatoren werden immer höhere Anforderungen gestellt. Auch bei hohen Einsatztemperaturen und hoher elektrischer Belastung ist eine immer höhere Betriebssicherheit gefragt. Speziell für die Konstruktion moderner Transformatoren hat Röchling Industrial die elektrischen Eigenschaften seines Premium-Isolationswerkstoffes Trafoboard® weiterentwickelt und von der Hochschule Osnabrück umfassend testen lassen.
Röchling bietet mit Trafoboard® bereits seit 2010 einen Isolationswerkstoff aus qualitativ hochwertigem laminiertem Pressboard für höchste Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften an. Trafoboard® HD-PH besteht aus hoch verdichteten Pressspan-Tafeln aus reinem Sulfatzellstoff gemäß IEC 60641, die mit Hilfe einer phenolbasierten Harzmatrix verklebt sind.
Das Unternehmen hat mit Phenolharzverklebungen für den Einsatz in ölgefüllten Transformatoren seit mehreren Jahrzehnten Erfahrung mit dem Hochspannungsisolationswerkstoff Lignostone® Transformerwood®, der ebenfalls zum Produktprogramm des Unternehmens gehört. Die Eigenschaften von Phenolharz bleiben in ölgefüllten Transformatoren auch über einen sehr langen Zeitraum konstant und bieten so sehr gute Voraussetzungen für die Konstruktion von Transformatoren. Vor diesem Hintergrund hatte Röchling 2010 das phenolverklebte Pressboard Trafoboard® entwickelt.
Trafoboard® HD-PH zeichnet sich durch einen sehr geringen Feuchtigkeitsgehalt und ein sehr gutes Trocknungsverhalten aus. Die von der IEC 60763-3 Typ 3.1 A.2 geforderten mechanischen und elektrischen Eigenschaften für laminiertes Pressboard werden von Trafoboard® HD-PH eingehalten und zum Teil deutlich übertroffen. Ein weiterer Vorteil beim Einsatz von Trafoboard® HD-PH ist, das bei der Zerspanung im Vergleich zu polyesterharzverklebtem Pressboard kein Styrol freigesetzt wird. Hierdurch werden eine Geruchsbelästigung und eine mögliche gesundheitliche Beeinträchtigung der Mitarbeiter vermieden.
Röchling arbeitet bei der Entwicklung von Isolationswerkstoffen für den Transformatorenbau schon seit Jahren eng mit der Hochschule Osnabrück zusammen. So auch bei Trafoboard® HD-PH, das bei vielen namhaften Herstellern ölgefüllter Transformatoren, nach eingehenden Prüfungen der Eigenschaften, zugelassen ist und weltweit für Isolierteile wie Ringe, Plattformen und Verbindungselemente erfolgreich eingesetzt wird.
Damit Transformatorenhersteller den Anforderungen an immer leistungsfähigere Transformatoren Rechnungen tragen können, hat Röchling die elektrischen Eigenschaften des Werkstoffes weiter optimiert und im modernen Hochspannungslabor der Hochschule Osnabrück testen lassen. Eine hohe Teilentladungseinsatzfeldstärke in der Klebenaht zwischen den Pressboardlagen ist die größte Herausforderung für die Herstellung des Isolationswerkstoffes. Röchling hat dafür das Herstellungsverfahren von Trafoboard® weiter optimiert und die Klebenaht des Premium-Isolationswerkstoffes nochmals erfolgreich verbessert.
Keine Teilentladung
Die Hochschule Osnabrück hat 40 Prüfmuster in Transformatorenöl auf Teilentladung parallel zur Klebenaht getestet, bei einer Messgenauigkeit von <1 pC bis zu einer Spannung von 200 kV. Bei keinem Muster kam es zu Teilentladungen im Material und nur zwei Proben sind durchgeschlagen. Alle anderen Proben wurden aufgrund eines Überschlags an der Probenoberfläche oder einem Fehler im Versuchsaufbau gestoppt. Diese Ereignisse treten hauptsächlich durch das umgebene Mineralöl und nicht durch die Probe auf, da die durchschnittliche Ereignisspannung der elektrischen Festigkeit des Öls entspricht. Die Proben zeigten keine Teilentladung innerhalb des Materials bei einer durchschnittlichen maximalen Feldstärke von etwa 10 kV/mm. (Siehe Grafik unten)
- BT = breakdown of test setup (Störung im Versuchsaufbau)
- BS = breakdown of sample (Durchschlag in der Probe)
- FP = flashover of sample on the pressed side (Überschlag an gepresster Oberfläche der Probe)
- FS = flashover of sample on the sawn side (Überschlag an gesägter Oberfläche der Probe)
- PD = onset of partial discharge (Teilentladungseinsatz-) – trat nicht auf.
Hans-Jürgen Geers, General Manager Marketing & Technology, erklärt: „Die Ergebnisse bestätigen die sehr guten elektrischen Eigenschaften unseres Werkstoffes. Das von uns eingesetzte Phenolharzsystem führt zu einer außergewöhnlich hohen Durchschlagsfestigkeit ohne Teilentladung. Wir freuen uns sehr über das Ergebnis der Untersuchung. Wir können damit unseren Kunden aus dem Transformatorenbau weitere Vorteile für die Konstruktion und Dimensionierung ihrer Transformatoren ermöglichen.“
Höhere Leistungsfähigkeit und kompaktere Bauweisen
Die sehr guten elektrischen Werte ermöglichen die Konstruktion noch leistungsfähigerer Transformatoren und tragen zur Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit bei. Mit der weiter verbesserten Verklebetechnologie der phenolbasierten Harzmatrix kann der Premium-Isolationswerkstoff in höheren elektrischen Feldstärkebereichen eingesetzt werden, was beispielsweise eine noch kompaktere Bauweise von Transformatoren ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass die mechanischen Eigenschaften auch bei erhöhten Temperaturen auf einem hervorragenden Niveau bleiben, wodurch Trafoboard® HD-PH auch im Überlastbetrieb für eine erhöhte Betriebssicherheit sorgt.
Premium-Werkstoffe für die Transformatorenindustrie
Isolationswerkstoffe von Röchling sind seit über 60 Jahren in Transformatoren im Einsatz und erfüllen höchste dielektrische und thermische Anforderungen. Neben Trafoboard® HD-PH bietet Röchling das Kunstharzpressholz Lignostone® Transformerwood® für den Einsatz in ölgefüllten Leistungstransformatoren an. Beide Werkstoffe unterstützen Transformatorenhersteller bei der Entwicklung leistungsstarker und sicherer Trafos.
Als Mitglied im TRANSFORM-Netzwerk, dem Partnernetzwerk europäischer Premium-Lieferanten für die Transformatorenindustrie, hat Röchling es sich dabei zur Aufgabe gemacht, die Standards der Transformatoren von morgen mitzugestalten.
