Новая древесная изоляция защитит трансформаторы от перегрева и поломок

Исследователи из нескольких американских университетов и научных учреждений разработали новый изоляционный материал на основе древесины, который превосходит по характеристикам технологию, используемую в силовых трансформаторах на протяжении последних 130 лет.

Новый материал, названный пропитанной маслом плотной древесиной (ODW), создан путём обработки натурального древесного шпона щелочным раствором для удаления лигнина и гемицеллюлозы, последующей пропитки изоляционным маслом и прессования для повышения плотности. В результате этого процесса формируются изолированные наноканалы, заполненные маслом и разделённые плотными стенками из целлюлозы.

Традиционная технология пропитанной маслом изоляционной бумаги создаёт трёхмерную сеть взаимосвязанных масляных участков микронного размера. Поскольку диэлектрическая прочность масла значительно ниже, чем у целлюлозы, электрический пробой легко распространяется через эти масляные области, что приводит к выходу трансформаторов из строя. Кроме того, существующие материалы плохо проводят тепло, что вызывает перегрев оборудования и ускоряет его деградацию.

Новый материал демонстрирует значительно улучшенные характеристики. Предел прочности при растяжении ODW в 3,5 раза превышает показатели обычного изоляционного пластика высокой плотности, а теплопроводность в плоскости выше в 1,6 раза. При испытании термического старения при температуре 150 градусов Цельсия в течение шести недель материал сохранил более 70 процентов своей начальной прочности на разрыв.

Экспериментальный плоский трансформатор с изоляцией из ODW нагревался на 10 градусов Цельсия меньше, чем аналог с традиционной пластиковой изоляцией, благодаря лучшей теплопроводности нового материала. Технология совместима с промышленным производством и позволяет использовать различные породы древесины, включая лиственницу и бальсу.

Исследование было проведено учёными Йельского университета, Мэрилендского университета, Техасского университета в Остине, Брукхейвенской национальной лаборатории, Лаборатории лесных продуктов Министерства сельского хозяйства США и Политехнического института Ренсселера. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Источник: Tech Xplore