Materiales aislantes utilizados en transformadores

 

Los materiales aislantes utilizados en transformadores deben tener las siguientes propiedades:

 1. Alta rigidez dieléctrica,

2. Buenas propiedades mecánicas,

3. Larga vida útil a temperatura de funcionamiento,

4. Fácilmente trabajable.

El material aislante debe soportar las temperaturas de funcionamiento que se producen en el transformador durante su vida útil.

Los materiales de aislamiento que se utilicen en transformadores sumergidos en líquido deben ser compatibles con el mismo.

MATERIALES SÓLIDOS

Materiales de celulosa

Se utilizan principalmente en transformadores sumergidos en aceite con clase térmica 105.

El aislamiento de celulosa está hecho de tipos de madera de crecimiento lento, con fibras alargadas. Estas fibras proporcionan una larga vida útil, y la alta densidad proporciona una elevada rigidez dieléctrica.

Los productos de celulosa son compatibles con el aceite mineral y son fáciles de impregnar con él.

La impregnación se realiza al vacío y a temperatura elevada, y las diminutas cavidades de la celulosa se llenan de aceite. De este modo se aumenta aún más la rigidez dieléctrica. Si las cavidades no se llenaran de aceite, estas pequeñas burbujas de aire provocarían descargas parciales. A largo plazo, las descargas parciales pueden provocar una ruptura dieléctrica.

Los contaminantes representan puntos débiles en el aislamiento que pueden provocar una ruptura dieléctrica.

El aislamiento de celulosa se especifica en las normas IEC 60554-3 para papel e IEC 60641-3 para el cartón.

Madera

La madera laminada se utiliza para diferentes fines de soporte en transformadores sumergidos en líquido. La norma IEC aplicable es la 61061-1/2/3.

Porcelana

La porcelana se utiliza principalmente para aisladores en transformadores sumergidos en aceite. En algunos casos también se utiliza como soportes o separadores en transformadores de tipo seco.

Materiales aislantes sintéticos

Estos materiales se utilizan principalmente en transformadores de tipo seco o reactancias con clases térmicas superiores 130, 155, 180, 220. Estos materiales son más caros que el aislamiento de celulosa.

Los esmaltes se utilizan como aislamiento de conductores, y normalmente tienen doble revestimiento. Existen varias calidades para diferentes aplicaciones. Se hace referencia a la norma IEC 60317.

Las resinas epoxi utilizadas en combinación con cargas, por ejemplo, fibra de vidrio y polvo de cuarzo, se emplean para barreras aislantes y bobinados completos al vacío.

Los poliésteres pueden utilizarse como barreras aislantes, espaciadores y adhesivos para conductos. Se hace referencia a las normas IEC 60893-3 e IEC 61212-3.

Las fibras de aramida se utilizan para fabricar hojas de papel o cartón aislante de diferentes grosores. La superficie del material puede ser lisa o porosa. El tipo poroso puede impregnarse de aceite hasta cierto punto. El material tiene muy buenas propiedades térmicas, clase térmica 220.

El aislamiento de aramida se especifica en la norma IEC 60819-3 para el papel y en la IEC 60629-1 para el cartón.

MATERIALES LÍQUIDOS

Generalidades

El fluido de un transformador tiene varias funciones; las dos más importantes son, sin duda, el aislamiento y la refrigeración. Otra función es llevar información sobre el estado de la parte activa dentro del transformador.

Deben cumplir varios requisitos;

Químicos	Eléctricos
Estabilidad a la oxidación	Tensión de ruptura CA
Contenido de inhibidor de oxidación Se recomienda inhibidor	Tensión de ruptura, impulso
Azufre corrosivo	Factor de disipación
Contenido de agua	Carga de corriente
Índice de neutralización
Físicos	Adicionales
Viscosidad	Bajo contenido de partículas
Aspecto	Compatibilidad con otros materiales del transformador
Densidad	Propiedades gaseosas
Punto de fluidez	Estructura aromática
Tensión superficial	Estructura poliaromática
Punto de inflamación	Propiedades de solubilidad

Aceite mineral

Las propiedades importantes del aceite mineral se especifican en la norma IEC 60296.

Punto de inflamación 145 °C, densidad 0,88 kg/dm³, permitividad relativa 2,2.

El aceite mineral es el líquido más utilizado. Normalmente, el aceite mineral es la referencia con la que se comparan todos los demás líquidos.

El aceite mineral ofrece en la mayoría de los casos el mejor compromiso entre coste y propiedades técnicas, y la compatibilidad con otros materiales del transformador también es muy buena.

Los inhibidores retardan el proceso de envejecimiento del aceite.

Otros fluidos

Estos fluidos se reservan para aplicaciones especiales y suelen ser entre 5 y 6 veces más caros que el aceite mineral.

La principal motivación para utilizar estos fluidos es mejorar la seguridad contra incendios y el impacto medioambiental.

Además, estos fluidos se pueden utilizar a temperaturas elevadas, pero tienen capacidades limitadas en climas extremadamente fríos.

Dimetil Silicona

Las propiedades importantes del fluido de silicona se especifican en IEC 60836

Punto de inflamación 310 °C, densidad 0,96 kg/dm3, permitividad relativa 2,7.

El fluido de silicona tiene menores propiedades dieléctricas y de refrigeración que el aceite mineral.

Cuando se inflama, crea una capa de óxido en la superficie que retarda la llama. Sin embargo, no es autoextinguible, lo que provoca la formación de arcos y fallos eléctricos.

El fluido de silicona no se utiliza en cambiadores de tomas bajo carga debido a sus bajas propiedades lubricantes.

Éster sintético

Las propiedades importantes del éster sintético se especifican en IEC 61099

Punto de inflamación 275 °C, densidad 0,97 kg/dm3, permitividad relativa 3,2.

Hidrocarburos sintéticos

Las propiedades importantes del hidrocarburo sintético se especifican en IEC 60867

Punto de inflamación 230 °C, densidad 0,83 kg/dm3, permitividad relativa 2,1.

Éster agrícola

Sin especificación aplicables IEC.

Punto de inflamación 330 °C, densidad 0,91 kg/dm3, permitividad relativa 3,2.

Se trata de un buen compromiso entre seguridad contra incendios y respeto del medio ambiente. BIOTEMP es un éster agrícola desarrollado y patentado por ABB, basado en aceite de girasol,