Izolacijski materijal je jedan od najvažnijih materijala u transformatorima, a njegov učinak i kvaliteta direktno utiču na pouzdanost rada transformatora i vijek trajanja transformatora. Posljednjih godina u transformatorskim proizvodima stalno se koriste novi izolacijski materijali. Sa brzim razvojem nauke i tehnologije, primena električne opreme kao što su motori i transformatori postaje sve raširenija. Pouzdanost i vijek trajanja transformatora u velikoj mjeri zavise od upotrijebljenih izolacijskih materijala. Osoblje koje se bavi projektovanjem i proizvodnjom transformatora sve više ceni izolacione materijale. U protekle dvije decenije, novi proizvodi, tehnologije i teorije u području izolacijskih materijala transformatora kontinuirano su se pojavljivali i razvijali, čineći transformatorske izolacijske materijale i njihovu primjenu vrlo važnom disciplinom.
Izolacijski materijali, poznati i kao dielektrici, su materijali visoke električne otpornosti i niske provodljivosti. Izolacijski materijali se mogu koristiti za izolaciju vodiča s nabojem ili različitim potencijalima, omogućavajući struji da teče u određenom smjeru. U proizvodima transformatora, izolacijski materijali također igraju ulogu u odvođenju topline, hlađenju, potpori, fiksaciji, gašenju luka, poboljšanju gradijenta potencijala, otpornosti na vlagu, otpornosti na plijesan i zaštiti vodiča. Izolacioni materijali su klasifikovani prema nivou napona: generalno se dele na Y (90 stepeni), A (105), E (120 stepeni), B (130 stepeni), F (155 stepeni), H (180 stepeni) i C (veći od 180 stepeni). Nivo otpornosti na toplotu izolacionog materijala transformatora odnosi se na maksimalnu temperaturu koju izolacioni materijal može da izdrži u transformatoru. Ako se izolacijski materijali pravilno koriste, može se jamčiti vijek trajanja od 20 godina. U suprotnom, životni vek će biti smanjen prema zakonu od 8 stepeni (za svakih 8 stepeni povećanja temperature izolacije A klase, životni vek će se smanjiti za polovinu, za izolaciju B razreda je 10 stepeni, a za H- stepen je 12 stepeni Ovaj zakon je poznat kao zakon termičkog starenja od 8 stepeni. Toplinska otpornost izolacijskih materijala sastavljenih od polimera je upola manja od otpornosti neelektromehaničkih medija.
Performanse izolacijskih materijala usko su povezane s njihovim molekularnim sastavom i strukturom. Postoji mnogo vrsta izolacijskih materijala za transformatore, koji se općenito mogu podijeliti na plinske izolacijske materijale, tekuće izolacijske materijale i čvrste izolacijske materijale prema njihovim oblicima.
Čvrsti izolacijski materijali: Čvrsti izolacijski materijali koji se koriste u transformatorima odnose se na izolacijske materijale koji su ili čvrsti u vlastitom obliku ili su prošli kemijske reakcije ili fizičke promjene kako bi postali čvrsti. Postoje različite vrste čvrstih izolacijskih materijala za transformatore, kao što su izolacijski papir, izolacijski karton, Nomex papir, ljepljivi papir, električno laminirano drvo, ploča od epoksidnog stakla, laminirana ploča s malim dielektričnim gubicima, izolacijska boja, izolacijska ljepila, pamučna platnena traka, kompresijska traka, mrežasta netkana poliesterska traka i tako dalje.
1. Izolacijski papir: Izolacijski papir koji se ovdje pominje odnosi se na papir od čiste sulfatne drvene pulpe, dok drugi izolacijski papiri uključuju papir od sintetičkih vlakana (kao što je NOMEX papir), izolacijski papir s dodatkom nitrila (kao što je Denison papir) i tako dalje.
2. Izolirani naborani papir: napravljen od naboranog izolacionog papira koji koriste električari. Duž njegovog bočnog smjera nalaze se bore koje se razvlače pri istezanju. Zbog različitih postupaka obrade nabora, može se napraviti naborani papir različitog izduženja. Debljina izolacionog papira je uglavnom 0.05mm~0.12mm, sa rasponom istezanja od 5%~200%. Izolacijski naborani papir se obično koristi za izolaciju namotaja transformatora uronjenih u ulje, kao što su izlazi za namotaje,
3. Denison papir: Izolacioni papir se menja u nitrilni papir, a tokom procesa proizvodnje, u celulozu se dodaju nitril amin, etilen cijanid itd. Proizveden od strane Denison Company u Sjedinjenim Američkim Državama, karakteristika ovog papira je da je nakon naboranja kalandran i ima dobar sadržaj mehaničkog cijanida i odgovarajuće istezanje. Idealan je materijal za izolaciju velikih namotaja transformatora. Korištenjem za omotavanje transponiranih žica može se osigurati nepropusnost bez oticanja.
4 Nomex papir je papir od sintetičkih vlakana otporan na toplinu koji proizvodi DuPont u Sjedinjenim Državama. Nomex je trgovačko ime za ovaj papir od vlakana. Glavna komponenta Nomexa je aromatični poliamid, koji ima dobra svojstva termičkog starenja. Može se koristiti dugo vremena na 220 stepeni i pripada klasi C izolacionog materijala.
5. Ljepljiva traka: Može se podijeliti u tri vrste: jednostrana ljepljiva traka, dvostrana ljepljiva traka i dijamantska ljepljiva traka. Tip ljepljivog papira se pravi premazivanjem 0.07mm papira za namotavanje fenolnom smolom ili epoksidnom smolom i pečenjem i sušenjem.
6 Metalizirani papir: koristi se za mljevene i elektrostatičke zaslone. Osnovni papir je 0.2mm debeo izolacioni papir, a debljina aluminijumske folije je 0.02mm za izolaciono omotavanje vodova i izolacionog ekrana.
7. Izolacijski karton: napravljen od kraft papira od drvene pulpe. Koristi se za jastučiće za uljni razmak, pregrade, kartonske cijevi, valoviti papir, izolaciju od željeznog jarma, izolaciju stezaljki i pritisne ploče za namotaje krajnje izolacije palačinki namotaja.
8 Izolacijski bubnjevi: Izolacijski bubnjevi koji se koriste u transformatorima uključuju bubnjeve od fenolnog papira, bubnjeve od epoksidne staklene tkanine, bubnjeve od fiberglasa i bubnjeve od kartona.
9. Valoviti karton: U strukturi zazora uljne ploče koja se sastoji od višeslojnih papirnih cijevi u visokonaponskim transformatorima, valoviti karton se može koristiti umjesto potpornih šipki za formiranje uljnih praznina. Ova izolacijska struktura može uštedjeti izolacijski materijal, a istovremeno osigurava izolacijske performanse.
10. Električni laminirani proizvodi: Izolacioni materijali sa slojevitim strukturama od papira, platna i drvenih furnira kao podloge, premazani različitim lepkovima, i toplo presovani ili valjani.
11 Nomex karton: vrsta kartona napravljena od sintetičkih materijala na bazi aromatičnih amidnih vlakana.
12 vučnih šipki: Vučne šipke od staklene žice se često koriste za međustepene šipke, nosače zračnog razmaka, zavrtnje i zavrtnje u stupovima sa željeznim jezgrom suhih transformatora.
13 Električni tanki kalupi i električni kompozitni materijali: Imaju izvrsna dielektrična svojstva i spadaju u kategoriju tankih izolacijskih materijala. Električne folije uključuju polipropilenske filmove, poliesterske filmove i poliimidne filmove. Kompozitni materijali su kompozitni proizvodi napravljeni spajanjem jedne ili obje strane tankog filma vlaknastim materijalima.
14 Tkanina presvučena staklom: Tkanina presvučena staklom je napravljena uranjanjem staklene tkanine bez alkalije koju koriste električari za izolaciju boje i pečenje. Koristi se za transformatore suvog tipa.
Izolacijski materijali za vezivanje transformatora: Izolacijski materijali koji se koriste za vezivanje transformatora uključuju pamučnu platnenu traku, kompresionu traku, polusuhu tanku žičanu traku, mrežastu polusuhu traku bez potke, traku od staklene tkanine i poliestersko uže.