Изоляция трансформаторов – совокупность изоляционных деталей и заполняющей трансформатор изоляционной среды, исключающая замыкание металлических частей трансформатора, находящихся во время его работы под напряжением, с заземленными частями, а также частей, находящихся под разными потенциалами.
Для чего нужна
Конструкция любого трансформатора состоит из трёх основных систем:
- элементов, на которые подается напряжение;
- заземляющих устройств;
- изоляции.
Изоляционная система предназначена для предотвращения контактов как между частями под напряжением с заземляющими элементами, так и для предотвращения взаимодействия отдельных проводников.
Классификация
В зависимости от специфики и выполняемых функций, изоляцию трансформаторов делят на следующие разновидности:
- главную – для разделения обмоток на входе и выходе, защиты сердечника; геометрическая форма обмоток магнитопровода влияет на равномерное распределение импульсного сигнала при подаче напряжения; поэтому конструкция катушки предполагает устройство электростатических экранов на клеммах, предназначенных для предотвращения чрезмерной величины напряжения на выходе;
- продольную – используют, чтобы увеличить диэлектрическую прочность и последовательную емкость катушек, путем чередования витков или установки плавающих металлических экранов;
- уравнительную – для исключения нежелательного воздействия резких перепадов напряжения.
Уравнительная изоляция бывает трех классов:
- первого – устанавливают на главных распределительных схемах, чтобы исключить повреждение оборудования при прямом попадании заряда молнии;
- второго – исключает нежелательное влияние перенапряжения;
- третьего – дополнительная система к уравнительной изоляции второго класса, используемая в наиболее ответственных местах.
Уравнительная изоляция отводит превышающее значение нагрузки при переходных режимах, сохраняя оптимальную величину разницы потенциалов между линиями.
Материал для изоляции
В качестве изолирующих материалов применяют жидкость (либо газ), в комплексе с твердыми компонентами. Для жидких элементов требуется высокая температура возгорания. Возможно использование силиконов, некоторых видов углеводородных составов, хлорированных бензолов.
Из газовых сред, предусмотрено применение азота, воздуха и фтора. В некоторых случаях используют фреон, улучшающий процессы теплопередачи за счет двухфазного охлаждения.
Наиболее распространенный внешний изоляционный материал – трансформаторное масло. Для внутренней изоляции возможно использование следующих твердых компонентов:
- электроизоляционного картона;
- изоляционной бумаги;
- лакотканей;
- хлопчатобумажной или стеклянной бандажной ленты;
- электротехнического листового гетинакса или текстолита;
- некоторых деревянных материалов.
Перечисленные материалы улучшают теплоотвод, обеспечивают изолирующую функцию.
Требования
Требования к изоляции трансформаторов устанавливает ГОСТ 8865-93, регламентирующий условия, в зависимости от напряжения агрегата.
Менее 35 кВ
В таких агрегатах зазор между изолирующими элементами обычно не более 6мм. При этом минимальное расстояние от катушки до стенки масляного резервуара должно быть от 65 мм.
Значение изоляционного промежутка между токоведущими и заземляющими частями, с учетом их конфигурации, устанавливают не менее 40 мм в каждом направлении.
110 кВ
По мере увеличения номинального напряжения, ужесточаются требования к изоляции. Масляный канал возрастает до 10 мм, зазор между обмоткой и стенками бака – от 90 мм.
150 кВ
Зазор между токоведущими элементами и заземляющими деталями – 840 мм. Эту величину необходимо выдерживать на всей протяженности ввода.
220 и 330 кВ
Предусмотрен обязательный контроль соединительной арматуры, целостности свинцовой оплетки, зазоров между витками, регулярное измерение напряжения, изолирование нейтральной фазы.
500 кВ
Трансформатор может быть исполнен в закрытом или открытом исполнении, что необходимо учитывать при выборе изоляции. Также состояние изолирующих элементов контролируют, с учетом типа циркуляции воздуха (естественного или принудительного), высоты расположения над уровнем моря, температурных параметров и загрязненности воздуха окружающей среды, колебаний напряжения и возможных механических воздействий.
Испытание и измерение
Для определения эксплуатационных качеств изоляционных элементов, регулярно проводят их испытания:
- подачей одноминутного испытательного напряжения с промышленной частотой;
- длительным испытанием повышенным напряжением, составляющим от 130 до 150 % от номинального;
- коммутационным импульсом при фронте от 100 мкс на время от 1 000 мкс;
- полным грозовым импульсом, при фронте от 1,2 мкс и продолжительностью 50 мкс;
- срезанным грозовым импульсом, длящимся от 2 до 3 мкс.
Также регулярно проводят измерения сопротивления изолирующего слоя, с применением мегомметра. Полученные значения сравнивают с регламентными в паспортной и нормативной документации.
Порядок испытания и измерения сопротивления изоляции устанавливают действующие государственные нормативы.
От состояния изоляционной системы зависит исправность и работоспособность оборудования. Поэтому важно регулярно контролировать характеристики, в соответствии с установленными стандартами. При соблюдении необходимых требований, срок службы изоляции может составлять от 25 до 30 лет.
