Изоляция трансформатора
Изоляция трансформатора – основной элемент защиты от негативного воздействия электрического напряжения. В зависимости от места установки различают два основных типа изоляции силовых трансформаторов:
К первой категории относят изоляцию, которая имеет непосредственный контакт с окружающим воздухом. До категории внутренней изоляции причисляют изоляцию, которая расположена внутри силового бака или изолирует его обмотки (газовая, литая, минеральное масло). Изоляцию трансформатора внутри силового бака классифицируют на два типа: продольная и главная. Продольная изоляция является элементом одной обмотки: витки, катушки, слои. Главная изоляция защищает обмотки от заземленных частей бака, магнитопровода и других обмоток. Трансформатор ТСЛ с литой изоляцией имеет только один тип изоляции, которая одновременно выполняет функции главной и продольной.
Новости
- 18.11.2021 — CITIUS, ALTIUS, FORTIUS: Эволюция силового масляного трансформатора
- 02.04.2021 — Лицензии на конструирование и изготовление оборудования для атомной энергетики. Истинные ценности и преимущества для компании ООО «Трансформер».
- 01.03.2021 — Стратегия цифровой трансформации электросетей и технологии цифровых двойников силовых трансформаторов
© 2024 Все права защищены.
Политика конфиденциальности
Информация, размещенная на сайте не является офертой.
Масляный трансформатор: устройство, принцип работы и достоинства
На производственных объектах устанавливают специальное электрооборудование с целью преобразования электрической энергии при подаче её потребителю. Назначение масляных трансформаторов ‒ сглаживание скачков напряжения в сетях переменного тока до рабочего значения. Электротехническое оборудование такого типа предназначено для большинства промышленных направлений в различных климатических условиях, в том числе при отрицательных температурах на крайнем севере. Ограничением к применению являются повышенные требования к безопасности.
Параметры использования и принцип работы
Масляный трансформатор представляет собой трёхфазный силовой агрегат герметичного исполнения, в котором две и более обмотки размещены в охлаждающих баках, заполненных трансформаторным маслом, которое перед заливкой дегазируется. Конструкция также включает ввод/вывод обмоток, контрольно-измерительный и активный блоки.
Принцип работы двухобмоточного трансформатора основан на явлении взаимоиндукции. На первичную обмотку подаётся напряжение для возбуждения магнитного поля, поток которого замыкается на сердечнике. При этом обмотки генерируют электродвижущую силу.
- номинальной мощности;
- вида соединения обмоток;
- тока холостого хода;
- габаритов, массы;
- показателей напряжения номинального и короткого замыкания.
Условия эксплуатации
- отсутствие в окружающей среде взрывоопасных частиц, загрязнений свыше установленной нормы, указанной в инструкции по эксплуатации;
- достаточный уровень чистоты масла;
- исключение вероятности выхода наружу масляной среды;
- соблюдение правил противопожарной безопасности;
- расширенный температурный диапазон, зависящий от климатического исполнения;
- расположение не высоте на более километра над уровнем моря на специально оборудованной площадке или на катках/рельсах;
- допустимые технической документацией температура и влажность при эксплуатации.
Не допускается вибрация, удары, частые отключения поступления электропитания в сети.
Типы масляных трансформаторов
- ТМГ ‒ трёхфазный герметичный маслонаполненный тип, где масло служит для охлаждения и защиты, не изменяет со временем своих первоначальных характеристик, не увлажняется, не окисляется, не способствует шламообразованию, не требует обновления; предохранительный клапан нужен для сброса избыточного давления, а мембранное устройство необходимо для удаления излишков масла при возникновении аварийной ситуации;
- ТМ ‒ негерметичный трансформатор с расширителем, благодаря которому происходит компенсация температурных колебаний масла и сообщение с окружающей средой; воздухоосушитель служит для очистки и удаления влаги из воздуха; рабочая среда нуждается в регулярной замене и утилизации отработки.
Силовые электротехнические установки изготавливают мощностью от 16 до 1600 кВА, напряжение от 6(10) до 35 кВ.
Преимущества
- надёжность, продолжительная эксплуатация до 25 лет без сбоев в работе, без необходимости ремонтов и технического обслуживания;
- использование для энергоёмкого расхода;
- увеличенная электрическая прочность изоляции;
- заливка масла под вакуумом отвечает за удаление воздуха из активной части, исключает образование микротрещин;
- устойчивость к резким перепадам температур в диапазоне от -60 до +40°C;
- эффективное охлаждение из-за применения масла;
- внутреннее и наружное размещение агрегата;
- возможность своевременного ремонта соединения ввода с ошиновкой в случае перегрева токосъёмного контакта;
- надёжная защита обмоток от отрицательных воздействий;
- выпуск моделей со специфическими свойствами;
- низкая цена по сравнению с сухими аналогами.
Где купить
ООО ПКФ «ЭнергоЦентр» занимается поставками электрооборудования с доставкой по России и в страны СНГ. Цена товара зависит от заказанной модели и сообщается по запросу. Для формирования корректного заказа, отвечающего поставленным производственным задачам необходимо заполнить и отправить опросный лист на сайте нашей компании. Комплексный подход к подбору модели трансформатора обеспечит приобретение оборудования, работающего десятилетиями без перебоев.
Основные факторы, влияющие на изоляционные характеристики трансформаторов
Во время работы трансформатора основными факторами, влияющими на характеристики изоляции трансформатора, являются температура, влажность, методы защиты от масла и эффекты перенапряжения. Следовательно, контроль этих факторов в разумных пределах является ключевым элементом для обеспечения безопасного использования трансформатора.
1. Влияние температуры
Силовые трансформаторы изолированы маслом и бумагой, а содержание воды в масле и бумаге имеет разные кривые равновесия при разных температурах. В нормальных условиях, когда температура повышается, влага из бумаги выделяется в пруд; в противном случае бумага впитает влагу из масла. Следовательно, при высокой температуре содержание влаги в изоляционном масле трансформатора больше; напротив, влажность мала.
При разной температуре степень растворения целлюлозы и разрыва цепи, сопровождающейся газообразованием, различается. При определенной температуре скорость добычи CO и CO₂ постоянна, то есть газосодержание CO и CO₂ в нефти линейно зависит от времени. Когда температура продолжает повышаться, скорость образования CO и CO₂ имеет тенденцию к экспоненциальному увеличению. Следовательно, содержание CO и CO₂ в масле напрямую связано с термическим старением изоляционной бумаги, и изменение содержания может использоваться как один из критериев того, является ли бумажный слой в герметизированном трансформаторе ненормальным.
Срок службы трансформатора зависит от степени старения изоляции, а старение изоляции зависит от рабочей температуры. Если масляный трансформатор находится при номинальной нагрузке, среднее повышение температуры обмотки составляет 65 ° C, а повышение температуры самой горячей точки составляет 78 ° C. Если средняя температура окружающей среды составляет 20 ° C, температура самой горячей точки составляет 98 ° C; при этой температуре трансформатор может проработать 20—30 лет, если трансформатор будет перегружен, температура повысится, что сократит срок службы.
Международная электротехническая комиссия (1EC) считает, что в диапазоне температур 80 ~ 140C для трансформаторов с изоляцией класса A эффективный срок службы изоляции трансформатора будет удвоен, если температура повысится на 6 ℃. Это правило 6 ℃, которое показывает ограничение тепла. Это более жесткое правило, чем ранее существовавшее правило 8 ° C.
2. Влияние влажности
Присутствие влаги ускорит разложение бумажной целлюлозы. Следовательно, образование CO и CO₂ также связано с содержанием воды в целлюлозном материале. Когда влажность постоянна, чем выше содержание воды, тем больше CO₂ будет разлагаться. И наоборот, чем ниже содержание воды, тем больше CO разлагается.
Следы влаги в изоляционном масле являются одним из важных факторов, влияющих на изоляционные свойства. Наличие следов влаги в изоляционном масле наносит большой вред электрическим, физическим и химическим свойствам изоляционной среды. Влага может вызвать уменьшение напряжения искрового разряда изоляционного масла и увеличение коэффициента диэлектрических потерь tg8, что способствует старению изоляционного масла и ухудшает характеристики изоляции. . Влага в оборудовании не только снижает надежность работы и срок службы силового оборудования, но также вызывает повреждение оборудования и даже угрожает личной безопасности.
3. Влияние метода защиты от масла.
Роль кислорода в трансформаторном масле ускоряет реакцию разложения изоляции, а содержание кислорода связано с методом защиты масла. Кроме того, различные способы защиты бассейна заставляют CO и CO₂ по-разному растворяться и диффундировать в масле. Например, растворение CO невелико, поэтому CO из открытого трансформатора легко диффундирует в пространство поверхности масла. Следовательно, объемная доля CO в открытом трансформаторе обычно не превышает 300х10-6. Герметичные трансформаторы, поскольку поверхность масла изолирована от воздуха, поэтому CO и CO₂ нелегко летучие, поэтому их содержание относительно высокое.
4. Влияние перенапряжения.
①Влияние переходного перенапряжения
Напряжение между фазой и землей, генерируемое при нормальной работе трехфазного трансформатора, составляет 58% от межфазного напряжения, но при однофазном коротком замыкании напряжение основной изоляции увеличивается на 30%. для системы с заземлением нейтрали и 73 для системы с незаземленной нейтралью. %, что может повредить изоляцию.
② Влияние грозового перенапряжения
Из-за крутой волны грозового перенапряжения распределение напряжения на продольной изоляции (межвитковое, параллельное, изоляционное) очень неравномерно, что может оставлять следы разряда на изоляции, тем самым разрушая твердую изоляцию.
③ Влияние рабочего перенапряжения
Поскольку волновой напор рабочего перенапряжения достаточно плавный, распределение напряжения приблизительно линейное. Когда рабочая волна перенапряжения передается от одной обмотки к другой, она приблизительно пропорциональна количеству витков между двумя обмотками, что может вызвать основную изоляцию или ухудшение и повреждение изоляции между фазами.
5. Влияние электродвижущей силы короткого замыкания.
Электродвижущая сила при коротком замыкании выхода может деформировать обмотки трансформатора и сместить подводящие провода, тем самым изменив исходное изоляционное расстояние, что приведет к нагреву изоляции, ускорению старения или повреждению, вызывая разряд, дугу и короткое замыкание. неисправности.
Изоляция силовых трансформаторов
Силовой трансформатор является одним из основных устройств в сетях передачи и распределения электроэнергии. Таким образом, важно обеспечить оптимальную работу силового трансформатора для обеспечения бесперебойного и эффективного энергоснабжения. Одним из основных компонентов силового трансформатора является система изоляции.
Назначение изоляции в трансформаторах, классификация и требования к материалам
Изоляционные материалы являются одним из наиболее важных элементов трансформатора. Они используются для электрического разделения проводящих частей трансформатора друг от друга и от других компонентов. Нарушения внутренней изоляции являются основной причиной отказов трансформаторов.
Ниже приведены наиболее важные свойства изоляционных материалов, используемых в трансформаторах:
- Очень высокое объемное сопротивление или удельное сопротивление.
- Низкая относительная диэлектрическая проницаемость.
- Высокая диэлектрическая прочность.
- Низкие диэлектрические потери.
В качестве изоляционного материала в трансформаторах могут использоваться только те материалы, которые удовлетворяют указанным выше свойствам.
Материалы для изоляции трансформаторов
Изоляция большинства силовых трансформаторов состоит как из масла, так и из целлюлозы (бумага и картон). Твердая изоляция делится на основные и второстепенные изоляционные конструкции. Основная система изоляции включает перегородки, распорки и зажимы, а второстепенная изоляция состоит из изоляции обмоток.
Целлюлозная изоляция трансформатора выполняет три функции. Прежде всего, он действует как диэлектрик, накапливая электрический заряд, когда трансформатор находится под напряжением, и, таким образом, изолирует компоненты трансформатора, находящиеся под разными напряжениями.
Она также выполняет механическую функцию, поддерживая обмотки, и способствует улучшению теплового состояния трансформатора, создавая охлаждающие каналы для масла.
Масло должно обеспечивать достаточную диэлектрическую прочность, обеспечивать достаточное охлаждение, сохранять сборку сердечника и катушки, заполняя пустоты в изоляционных материалах, и минимизировать контакт кислорода с целлюлозой и другими материалами, подверженными риску окисления.
Изоляция лучше всего выполняет свои функции, когда она чистая, сухая, относительно свободная от пустот и используется в пределах определенного температурного диапазона.
Внутренняя и внешняя изоляция
Итак, как и любое другое установленное на подстанции электротехническое оборудование, силовые трансформаторы не в последнюю очередь нуждаются в надежной электрической изоляции. И если говорить конкретно о трансформаторах, то у них можно четко разделить внутреннюю изоляцию и внешнюю изоляцию.
Внешняя изоляция (воздушные промежутки)
Ко внешней изоляции трансформатора относятся главным образом воздушные промежутки. Практически это все возможные промежутки между внешними проводящими частями трансформатора, так или иначе связанными с вводами:
- между вводами обмоток;
- вдоль фарфоровых покрышек данных вводов,
- а также между вводами и заземленным баком трансформатора.
Внутренняя изоляция (продольная и главная)
Ко внутренней изоляции трансформатора относятся:
- изоляция масляной части выводов;
- изоляция между отводами и вспомогательными устройствами (такими как переключатели),
- а также изоляция обмоток, которая подразделяется на главную и продольную.
Продольная изоляция обмоток
Продольная изоляция обмотки — это изоляция между соседними слоями ее витков. Она может иметь различные габариты и быть выполнена в форме различных конструкций, определяемых грозовыми перенапряжениями.
Чтобы напряжение на продольной изоляции было возможно более низким при импульсных воздействиях, дополнительно устанавливают специальные емкостные экраны и применяют переплетенные обмотки с соединением витков в определенной последовательности. Для снижения импульсных напряжений приходится увеличивать рабочее напряжение на продольной изоляции: между соседними витками получается значительная разность потенциалов. Но габариты продольной изоляции оказываются все же не слишком большими.
Главная изоляция обмоток
Главная изоляция обмоток — это:
- изоляция между обмоткой и магнитопроводом;
- между обмотками, принадлежащими одному стержню магнитопровода;
- между наружными частями обмоток, установленных на соседних стержнях магнитопровода,
- а также изоляция между наружной частью обмотки и стенкой бака трансформатора.
До недавних времен, главная изоляция обмоток была обязана своими габаритами прежде всего грозовым перенапряжениям. Сегодня же, когда номинальные напряжения в электрических сетях составляют сотни киловольт, определяющим фактором для построения главной изоляции обмоток трансформатора являются внутренние перенапряжения.
Когда внутренние перенапряжения эффективно ограничены, встает вопрос об электрической прочности главной изоляции на протяжении длительного времени, а также об изоляционном расстоянии.
Одним из немаловажных факторов, влияющих на конструкцию изоляции в силовом трансформаторе является тема отвода тепла. Суть в том, что медные обмотки и железный магнитопровод во время работы трансформатора ощутимо нагреваются. Это значит, что изоляция должна быть такой, чтобы она позволяла осуществлять непрерывное охлаждение нагревающихся частей внутри бака трансформатора.
Маслобарьерная изоляция
Современным способом реализации главной изоляции в силовом трансформаторе, с учетом требований касательно охлаждения, является применение маслобарьерной изоляции. Что же касается отводов, то они изолируются отдельно.
Продольная изоляция обмоток может быть бумажно-масляной, либо катушки и витки могут быть покрыты собственным изоляционным материалом.
Преимущество именно маслобарьерной изоляции заключается в том, что благодаря циркуляции масла в баке, автоматически осуществляется достаточно эффективное охлаждение конструкции трансформатора. К тому же такая изоляция демонстрирует высокую кратковременную электрическую прочность.
Барьер и его особенности
Для эффективного действия диэлектрического барьера, он должен быть расположен поперек направления линий напряженности электрического поля.
Для проходного изолятора данное условие выполняется легко — применением цилиндрического барьера, поскольку электрическое поле там направлено радиально.
Но непосредственно в силовом трансформаторе электрическое поле направлено сложно, поэтому здесь комбинируют барьеры различных форм: цилиндр, плоская шайба, угловая шайба.
Чем выше номинальное напряжение — тем больше устанавливают картонных барьеров. А для того, чтобы выровнять распределение напряжения вдоль обмотки при грозовом перенапряжении, а также оптимизировать конфигурацию электрического поля скраю обмотки, у входной ее зоны устанавливают проводящее кольцо с разрезом, повышающее емкость между точкой входа в обмотку и остальной катушкой.
Кроме того, продольную емкость между витками увеличивают применением переплетенной обмотки. Это делается для улучшения распределения импульсного напряжения от явления грозового перенапряжения.
Бумажно-масляная изоляция обладает более высокой электрической прочностью, чем маслобарьерная и позволяет уменьшить габариты силовых трансформаторов при использовании ее в качестве главной изоляции обмоток, что крайне важно для мощных трансформаторов в силу удобства их транспортировки.
Но у бумажно-масляной изоляции есть один серьезный минус — она не позволяет достичь такого же эффективного охлаждения, как с маслом.
Трансформаторное масло
Трансформаторное масло является наиболее важным из всех изоляционных материалов, используемых в трансформаторах. Оно служит изолятором, а также охлаждающей жидкостью. Кроме того, оно защищает токоведущие части от коррозии.
Трансформаторное масло, как правило, состоит из четырех основных соединений, а именно парафинов, нафтенов, ароматических углеводородов и олефинов.
Хорошее трансформаторное масло должно содержать больше насыщенных парафинов, меньше ароматических соединений и нафтенов и совсем не должно содержать олефинов. Трансформаторное масло широко известно как углеводородное минеральное масло.
Трансформаторное масло также помогает выявить неисправности, возникающие в тех проводящих частях, которые в него погружены (смотрите — Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации).
Электротехническая бумага – крафт-бумага
Электротехническая бумага или крафт-бумага — один из самых дешевых и лучших изоляционных материалов, используемых в трансформаторах. Он должен иметь высокую диэлектрическую прочность и не содержать проводящих частиц.
Крафт-бумага изготавливается из небеленой хвойной целлюлозы, производимой сульфатным способом. Используется небеленая хвойная древесина, поскольку остаточные отбеливающие вещества могут изменить ее электрические свойства.
Бумага должна иметь достаточную прочность на растяжение, чтобы выдерживать натяжение, оказываемое на нее при намотке на рулоны. Она также должна выдерживать термические нагрузки во время эксплуатации.
Прессборд для трансформаторов
Как и крафт-бумага, картон также является одним из широко используемых изоляционных материалов. Прессборд представляет собой не что иное, как толстую бумагу, изготовленную путем укладки нескольких слоев бумаги на мокрой стадии производства.
Прессованный картон (изоляционный картон, прессборд) можно изготавливать либо путем размещения слоев бумаги на мокром этапе без какого-либо связующего вещества, либо путем склеивания отдельных листов с помощью подходящего клея.
Изоляционные ленты
Хлопчатобумажные ленты, хлопчатобумажные неварные ленты, стеклотканые ленты, тканые териленовые ленты и пропитанные полиэфирной смолой стеклянные ленты используются в трансформаторах для связывания сердечников трансформаторов, болтов и других деталей, требующих более высокой диэлектрической прочности.
Классы изоляции
Изоляционные материалы, используемые в трансформаторах, классифицируются в зависимости от их способности выдерживать температуру. Ниже приведен список всех классов изоляции, используемых в трансформаторах, и примеры.
Класс изоляции | Температурный предел | Изоляционные материалы |
Y | 90 град. Цельсия | Хлопок, шелк, бумага и дерево без пропитки. |
A | 105 град. Цельсия | Ламинированная древесина, лакированная бумага и хлопок, шелк и бумага при пропитке натуральными смолами, эфирами целлюлозы или изоляционным маслом. |
B | 130 град. Цельсия | Стекловолокно, слюда и асбест с подходящей пропиткой или покрытием. |
C | Выше 180 град. Цельсия | Стекло, слюда, асбест, фарфор и кварц с неорганическим связующим или с силиконовыми смолами высокой термостойкости. |
E | 120 град. Цельсия | Синтетическая смола, эмаль, бумага и хлопок, связанные формальдегидом. |
F | 155 град. Цельсия | Стекловолокно, слюда и асбест с подходящей пропиткой или покрытием. |
H | 180 град. Цельсия | Стекловолокно, слюда и асбест с кремниевыми смолами. |
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика