Электрическая прочность изоляции трансформаторов

Изоляция в трансформаторах

В трансформаторах токоведущая система состоит из обмоток, переключателей ступеней напряжения, отводов от обмоток и вводов. Между отдельными элементами токоведущей системы имеются провода, по которым также протекает ток и которые находятся под напряжением. В масляных трансформаторах обмотки, переключатели, отводы и провода, соединяющие их, находятся внутри бака, залитого маслом. Вводы (проходные изоляторы) служат для подачи напряжения извне на токоведущие части трансформатора и частично размещаются вне бака. Поэтому изоляцию трансформатора можно разделить на внутреннюю (в масле) и внешнюю (в воздухе).

Внутреннюю изоляцию подразделяют на главную и продольную. Главная изоляция представляет собой изоляцию обмотки от заземленных частей, от других обмоток и от обмоток других фаз (междуфазная изоляция). Продольной изоляцией является изоляция между различными точками данной обмотки (между витками, слоями, катушками и элементами емкостной защиты). Аналогич­но подразделяется изоляция отводов, переключателей ступеней напряжения и внутренняя изоляция в масле вводов.

В сухих трансформаторах изоляцию разделяют на главную и продольную.

В процессе работы трансформатора его изоляция подвергается электрическим, тепловым, механическим и физико-химическим воздействиям.

В процессе эксплуатации трансформатор постоянно находится во включенном состоянии и на его изоляцию длительно воздействует номинальное рабочее напряжение. Это напряжение изоляция должна выдерживать неограниченно долгое время без каких-либо повреждений. В электрической системе могут возникать кратковременные перенапряжения вследствие коммутационных (включение и выключение больших мощностей и др.) и аварийных процессов (обрыв линии, короткое замыкание и т. д.). Перенапряжения в отдельных случаях могут достигать величины четырехкратного фазного напряжения, а их длительность не превышает 0,1 сек. Как номинальное рабочее напряжение, так и перенапряжения коммутационного и аварийного характера воздействуют в основном на главную изоляцию обмотки.

В воздушных сетях возникают перенапряжения от грозовых атмосферных разрядов. В отдельных неблагоприятных случаях атмосферные перенапряжения могут достигать величины десятикратного значения фазного напряжения при очень малой длительности (несколько микрдсекунд). Атмосферные перенапряжения воздействуют в основном на продольную изоляцию трансформатора.

В случаях недостаточной электрической прочности возникновение перенапряжения может вызывать пробой изоляции, т. е. местное ее разрушение. При многократном воздействии перенапряжений электрическая прочность изоляции несколько снижается, так что в дальнейшем пробой может произойти при напряжении, которое не разрушает изоляцию в случае однократного воздействия.

Как было показано выше, обмотки и все токоведущие части трансформатора нагреваются при его работе от возникающих в них потерь. Воздействие высоких температур на изоляцию трансформатора вызывает ее старение, вследствие чего она постепенно теряет эластичность, становится хрупкой, разрушается и снижает электрическую прочность. При правильной эксплуатации масляного трансформатора, когда температура изоляции обмоток не превышает 95—105° С, изоляция может служить 15— 20 лет. Повышение температуры на 8°С выше допустимой сокращает срок службы трансформатора примерно в два раза.

Механические воздействия на изоляцию трансформатора выражаются в том, что при протекании тока по проводам обмоток и других токоведущих частей между отдельными обмотками и между проводами одной обмотки возникают механические усилия. При номинальных токах в обмотках эти усилия настолько малы, что не оказывают заметного воздействия на обмотки и их изоляцию. Но при коротких замыканиях механические усилия вызывают разрушения и деформацию обмоток и их изоляции. Согласно ГОСТ 11677—65 трансформаторы должны выдерживать без повреждений и остаточных деформаций внезапные короткие замыкания на зажимах вторичной обмотки.

Физико-химические воздействия на изоляцию возникают в трансформаторах, заполняемых трансформаторным минеральным маслом или негорючей жидкостью (совол, совтол и др.), которые могут взаимодействовать с изоляционными и другими материалами. Такое взаимодействие приводит к разрушению изоляции и загрязнению трансформаторного масла. В масляных трансформаторах нельзя применять эмали и лаки, которые растворяются трансформаторным маслом. В сухих трансформаторах физико-химические воздействия на изоляцию могут возникать в тех случаях, когда трансформаторы устанавливают в помещениях, воздух которых содержит пары кислот или других разъедающих жидкостей.

Общие требования, предъявляемые к изоляции трансформатора, сводятся к тому, что она должна выдерживать без повреждений электрические, тепловые, механические и физико-химические воздействия, которым она подвергается при эксплуатации трансформатора. Расчет изоляции и проверка ее прочности в готовом трансформаторе для всех возможных случаев затруднительны ввиду того, что воздействия на изоляцию многообразны. Поэтому в трансформаторостроении выработаны определенные нормы и методы контрольных испытаний, соблюдение которых позволяет получить долговечную и прочную во всех отношениях изоляцию.

Необходимую электрическую прочность изоляции в трансформаторах обеспечивают выбором материала изоляции, изоляционных конструкций и размеров изоляционных промежутков, а нагревостойкость изоляции — ограничением допустимой температуры. Рациональная конструкция и расположение обмоток обеспечивают необходимую механическую прочность. Изоляционные материалы, применяемые в трансформаторостроении, не вступают в химическое взаимодействие с маслам, поэтому они не разрушаются и не способствуют его разложению или загрязнению.

НОВОСТИ КОМПАНИИ