절연재료

절연구조

1. 주절연(主絶緣, Major insulation)
변압기 고압 권선과 저압 권선간과 분할된 권선간의 절연이며, 그 절연구조는 내철형, 외철형, 원판권선, 원통권선 등 철심과 권선의 형태, 제작사에 따라 달라진다.
충격전압으로 인한 절연파괴는 주로 연면 방전에 의한 것이므로 절연물의 배치는 전계방향에 직각 으로 되어있다. 절연물은 주로 프 프레스보드와 같은 물질이 많이 사용되며, 변압기의 대용량 고전압화에 따라 절연구조도 배리어구조에서 충전 절연구조로 변화되고 있다.

2. 층간절연(層間絶緣, Minor insulation)
권선의 원판과 원판 그리고 턴과 턴사이의 절연을 칭하는 것으로 대부분 지절연으로 되어 있다. 평상시 사용전 압에서는 절연상 큰 문제가 없으나, 충격전압이 가해지면 평상시 전압의 수배 내지 수십 배의 전압이 인가되므로 턴간절연도 1mm 정도 두께의 지절연, 합성수지절연을 하고, 층과 층 사이의 절연은 프레스보드, 합성수지와 절연 유에 의하여 절연을 하게 된다.

절연재료

1. 크라프트지(Kraft紙)
변압기의 권선을 절연하는 중요한 절연물이다. 주로 동선에 감아서 사용하므로 절연강도뿐만 아니라 기계적 강도가 커야 한다. 두께 0.05～0.50[mm] 이며, 종이에는 부분적으로 도전입자가 존재하므로 적어도 두장 이상 겹쳐 서 사용하여야 한다. 내열성이 비교적 크며, 절연내력이 4 [kV/mm] 이상으로 우수하므로 유입변압기, 유입콘덴서, 유입케이블 등에 많이 사용된다. 온도상승이 55℃까지 허용되는 일반 등급의 절연지와 온도상승이 65℃까지 허용되는 내열 절연지 두 종류가 있다.

2. 크리이프지(Creap紙)
주름이 있는 종이로서 많이 늘어나기 때문에 만곡 부분의 테이핑 등에 적당하므로, 리드의 테이핑에 많이 사용된 다. 절연내력은 5.5[kV/mm] 이상이다.

3. 프레스보드(Press board)
크라프트 펄프, 목면섬유를 원료로 만든 습지(濕紙)를 필요한 두께로 압축, 성형하여 만든 것으로, 권선의 스페이서, 절연통, 권선과 권선의 절연, 층간절연 등에 사용되며, 압축 하여 지지물로도 사용되는 중요한 절연물이다. 유입변압기 에서는 동량과 거의 비슷한 정도의 양이 사용된다. 1종(목 면섬유 50%, 크라프트 펄프 50%)과 2종(크라프트 펄프100%)이 있으며, 절연내력은 4～6[kV/mm] 이상이다.

4. 절연박지
마닐라삼을 원료로 하여 만든 두께 0.02～0.05[mm] 정도의 얇은 종이이다. 기계적 강도가 크므로, 환선(丸線) 의 절연이나, 바니시페이퍼로 쓰이고, 특히 얇은 것은 마이카 페이퍼에 쓰인다. 절연내력은 4[kV/mm] 이상이다.

5. 합성수지(Synthetic resin)
합성수지의 종류로는 열가소성(Thermoplasticity)인 것과 열경화성(Thermosetting)이 있다. 열가소성은 가열하면 연화되어 반고체 상태로 되는 비닐계 레진이 있으며, 열경화성은 한 번 가열하면 연화되나, 계속 가열하면 점차 경화되어 다시는 연화하지 않으며, 페놀수지, 에폭시수 지, 실리콘수지, 아미노수지 등이 있고, 변압기의 절연재 료로 주로 사용된다. 참고로 폴리에스터 필름의 절연내력은 280[kV/mm] 정도이다.

6. 목재
일반적으로 목재는 절연보다는 리드 등의 지지물로서 사용된다. 널리 사용되는 목재는 北美産 단풍나무가 사용된다.

7. 바니시(Varnish)
천연 수지 또는 합성수지를 주재료로 하여 가열 건조하여 만들며, 건식 변압기에서 기계적인 강도와 절연내력을 증대시 키고, 열의 전도를 좋게 하며, 먼지와 이물질의 침입을 막음으로 널리 사용된다. 절연내력은 10∼40 [kV/mm] 정도이다. 바니시를 綿, 絹에 함침시켜 테이프 형태로 만든 것을 바니시 클로스 테이프(lino 테이프)라 하고, 布에 함침한 것을 바니시 클로스, 관의 형태로 한 것을 바니시 튜브, 유리섬유에 함침한 것을 그라스 클로스라 한다.

8. 유리섬유(Glass fiber)
유리섬유에는 단섬유와 장섬유가 있으며, 단섬유는 단열․ 방열재료로 사용되며, 장섬유는 절연재료로 사용된다. 유리 섬유는 불연성, 내열성, 비흡습성, 절연성, 내유성, 기계적 강도 등이 우수하며 화학적으로 안정되어 절연물로 사용하기에 매우 좋으나, 진동같은 반복 응력에 의하여 섬유가 끊어지기 쉽고, 모세관 현상에 의해 흡습성을 가지므로 실리콘바니시 등에 의해 함침하여 대용량의 건식변압기에 사용한다.

9. 합성섬유(Synthetic fabric)
폴리아미드와 아라미드펄프 계통의 합성섬유가 고온 고체절연물로 사용된다. 대표적인 절연물은 Nomex 아라미 드로서 합성방향족 화합물 폴리아미드 종합체로 만들어진 다. 절연내력은 18～45[㎸/㎜] 정도이며, 습도에 강하고, 기계적강도, 열적 내력과 안정성이 뛰어나다. 절연지와 프레스보드 등의 형태로 제작이 가능하고 성형하여 절연구 조물로도 사용할 수 있다. H종 절연물로 분류된다.