Назначение изоляции силовых трансформаторов

Фев 12, 2022 Илья Матвеев No Comments 124 Views Share on

В качестве изоляционных материалов для трансформаторов с небольшой мощностью с напряжением до 35 кВ применяются цилиндрические двухслойные и многослойные обмотки. Выполняются обмотки  чаще всего в несколько слоев на бумажно-бакелитовый тип цилиндра. При передаче электроэнергии от источника переменного тока до конечного потребителя конечное устройство в целях безопасности следует  изолировать от источника питания.

Назначение изоляции в трансформаторах

Поскольку рассматриваемая система всегда работает без перерывов, то  выходной сигнал отбирается таким образом, чтобы обеспечить в идеале  «чистую» мощность по выходным параметрам.  При анализе и оценке  диэлектрических параметров изоляционной конструкции, необходимо ориентироваться на  три основных фактора:

1. Распределительные функции напряжения должны быть  равномерно рассчитаны между всеми частями обмотки.
2. Величина диэлектрических напряжений должна учитываться согласно  геометрическим показателям силового преобразователя.
3. Чтобы рассчитать запас фактических показателей напряжения следует сравнивать со значениями напряжения по показателям пробоя.

При определенном стандартном  потоке напряжения в сердечнике распределение напряжения  по факту считается  линейным. Это происходит во время всех испытаний частоты и рабочих факторов, а также в большинстве своем – в импульсных условиях переключения, когда период времени фронта подсчитывается десятками и сотнями микросекунд. При таких вышеописанных условиях  всегда наблюдается поток к стабильному  усилению базовой изоляции, а не внутренней.

Если импульсы по времени более короткие (таких как двухполупериодная, прерывистая или фронтальная волна), то параметры напряжения не подразделяются линейно внутри обмотки и должны в итоге определяться расчётом, а также замерами  низкого напряжения. Начальные показатели распределения определяются емкостной сетью обмотки.

Как разделяются типы изоляции силовых трансформаторов

Вся имеющаяся изоляция у силовых трансформаторов подразделяется на главную, продольную, а также уравнительную. У каждой из этих вариантов  есть свои особенности и специфические нюансы эксплуатации.

Главная изоляция силовых трансформаторов разделяет обмотки высокого и низкого напряжения, а также обмотки сердечника. Форма обмотки на сердечнике  оказывает влияние на  то, насколкьо равномерно происходит распределение напряжения, а потому применяются электростатические экраны, расположенные на клеммах катушек. Статические типы экранов чаще всего применяются для поддержания  нормальной концентрации напряжения в линии, без чрезмерного увеличения данного параметра. После начального временного промежутка электрические колебания происходят уже строго внутри конструкции обмотки. Такой вид колебания  обеспечивает большие показатели напряжения  от средних частей обмотки в сторону земли. Они имеют прямо пропорциональную зависимость  от длины волны. Быстрые импульсы  создают при этом большие показатели напряжения  между витками, а также частями катушки. Для обмоток главного типа очень важен тип импульсных переходных напряжений. Они могут быть апериодическими и колебательными. Колебательные типы волн могут возбуждать собственные частоты обмотки. В результате это может привести к появлению опасного напряжения  во внутренней изоляции обмотки.

Надежность продольного типа изоляции трансформаторов напряжения напрямую зависит от концевых поворотов, которые могут возникнуть при увеличении параметров эффективной емкости во внутреннем объеме катушки. Чтобы увеличить последовательность емкости или диэлектрическую прочность, необходимо или чередовать непосредственно витки или устанавливать специальные металлические экраны плавающего типа.

Для защиты от скачков напряжения в сигнальных, питающих, а также в линиях электропередач  используется уравнительная изоляция проводов трансформатора. Если скачок напряжения был случайного характера, то кратковременное электрическое возмущения характеризуется по времени нарастания, которое не должно по нормативам превышать 10 мск. При этом важно, что большинство скачков электроэнергии происходят из-за  внутренних переходных процессов переключения. Главная задача  уравнительной  изоляции в том, чтобы отвести основную часть переходной нагрузки и создать эквивалентный потенциал.

Все типы уравнительной изоляции подразделяются на следующие три класса:

1. Первый  для главной, распределительной защитной платы и защищает  преобразователи от удара молнии.
2. Второй предотвращает распространение и опасность перенапряжения.
3. Третий класс. Считается дополнением ко второму классу для того, чтобы работать в местах с особо чувствительными нагрузками.

Различные типы изоляции и разные  мощности трансформаторов всегда предполагают отличительные требования к изоляционному материалу.

1. Для трансформаторов до 35 кВ. Если речь идет о  маломощных силовых установках, то размер зазора между изоляционными прокладками должен быть не более, чем в 6 мм, при этом расстояние от обмотки до наружной стенки объема с наличием  трансформаторного масла не должно по нормативам превышать 6,5 см. Изоляционный промежуток, который рассчитывается с помощью конфигурации токоведущей и заземляющей частей трансформатора устанавливается размером от 4 см  на каждую сторону.
2. Для силовых установок с мощностью 110 кВ. После увеличения непосредственно мощности трансформатора требования к качеству изоляционного материала также увеличиваются. Так, размер масляного канала по требованиям  возрастает до 1 см, расстояние от обмотки до стенки бака или резервуара с маслом должно быть не меньше 9 см (если толщина изоляционного слоя превышает 2 см, то этот параметр допустимо уменьшать, но не меньше, чем на 15 мм).
3. Силовые установки с мощностью в 150 кВ. Такой трансформатор считается установкой со средней мощностью и в нем происходит возрастание расстояния между  элементами проводящими ток и заземленными конструкциями – оно составляет 84 см и должно строго выдерживаться по всей длине всего участка ввода.
4. Силовая установка с параметрами 220 кВ. Здесь должны контролироваться сразу несколько элементов конструкции, среди которых: соединительная арматура, целостность свинцовой оплётки, зазоры в намотке и его составляющих,

фактические показатели заземляющее напряжение, изоляция нейтрали, индуцирующее напряжение.

5. Установка с мощностью в 330 кВ. Здесь контролю подвергаются те же параметры, что и в предыдущем случае.
6. Мощность 500 кВ. Здесь дополнительно стоит учитывать открытое или закрытое исполнение у трансформатора, тип циркуляции воздуха, на какой высоте установка расположена по отношению к уровню моря. Также следует учитывать  различные  климатические особенности работы силового преобразователя.

Изоляция высоковольтных трансформаторов выполняется из строго определенных материалов. Это может быть жидкость или газ вместе с твердыми материалами. Газовые системы состоят из азота, фтора или воздуха. В редких случаях применяется фреон, который позволяет улучшить теплоотдачу.

Минеральное масло является часто наиболее используемым изоляционным материалом, поскольку имеет множество преимуществ. Газ считается более выгодным для систем, которые с номинальной мощностью работают продолжительное время.