Меню

Изоляция силовых трансформаторов высокого напряжения



Изоляция силовых трансформаторов

В силовых трансформаторах изоляция состоит из нескольких различных по конструкции элементов, работающих в неодинаковых условиях и имеющих разные характеристики. Воздушные промежутки между вводами по их поверхностям на землю составляют внешнюю изоляцию, а все изоляционные участки внутри бака, — внутреннюю изоляцию трансформатора. В свою очередь внутренняя изоляция подразделяется на главную и продольную. К главной изоляции относится изоляция обмоток относительно земли и между разными обмотками. К продольной изоляции относится изоляция между разными точками одной и той же обмотки: между витками, слоями, катушками.

Основные габариты главной и продольной изоляции определяются величинами импульсных перенапряжений — грозовых и коммутационных. Наибольшее импульсное напряжение на главной изоляции может превосходить воздействующее напряжение на 20% при заземленной нейтрали и на 80% при изолированной нейтрали. Если импульс перенапряжения имеет крутой фронт, то на продольной изоляции могут возникать напряжения, более чем в 10 раз превышающие напряжения нормального режима. Наибольшие напряжения на продольной изоляции возникают при срезах, т.е. при пробое какого-либо промежутка, расположенного поблизости от трансформатора. На конструкцию изоляции трансформаторов оказывает сильное влияние то обстоятельство, что в активных частях трансформатора — в обмотках и магнитопроводе при работе выделяется значительное количество тепла. Это заставляет выполнять изоляцию так, чтобы можно было непрерывно охлаждать активные части.

В современных силовых трансформаторах в качестве главной изоляции используется преимущественно маслобарьерная изоляция (рис.8.13). Барьеры изготовляются из электрокартона и располагаются перпендикулярно силовым линиям электрического поля. В трансформаторах электрическое поле имеет сложную конфигурацию, поэтому приходится применять комбинацию барьеров разной формы. В основном применяют три типа барьеров: цилиндрический барьер 1, плоскую шайбу 2 и угловую шайбу3. Количество барьеров зависит от номинального напряжения. В ряде случаев цилиндрический барьер выполняется из бакелита.

В качестве жидкого диэлектрика используется нефтяное трансформаторное масло. Масло в трансформаторе выполняет две функции: во-первых, оно повышает электрическую прочность изоляции и во-вторых, улучшает условия охлаждения. Масло отводит теплоту потерь от обмоток и магнитопровода трансформатора в 25-30 раз интенсивнее, чем воздух (при свободной конвекции).

Продольная изоляция выполняется бумажно-масляной. Продольная изоляция обмоток силовых высоковольтных трансформаторов состоит из двух основных элементов (рис.8.14 ): витковой изоляции (изоляции между проводниками двух соседних прилегающих друг к другу витков одной катушки) и катушечной изоляции (изоляции между проводниками двух соседних катушек, разделенных масляным каналом). Витковая изоляция представляет собой бумажно-масляную изоляцию, в которой слои кабельной бумаги накладываются на провод обмотки вполнахлеста. Изоляция между катушками состоит из масляного канала шириной от 8 до 30мм и бумажной изоляции провода, которая усиливается в случае необходимости дополнительной подмоткой бумаги, охватывающей все витки катушки.

Для длительной и надежной работы трансформаторов «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей» (ПТЭ) требуют соблюдения установленного температурного режима трансформаторов и периодического контроля состояния изоляции. Несоблюдение теплового режима при эксплуатации трансформатора ведет к быстрому износу его изоляции. Кроме того, периодически в процессе эксплуатации берутся пробы масла, измеряются значения и .

При работе в трансформаторе масло постепенно стареет. При старении увеличивается вязкость масла и ухудшаются его электроизоляционные свойства. Скорость старения возрастает при повышенной температуре, при доступе воздуха и особенно при соприкосновении с озоном. Регенерация начавшего стареть масла, т.е. удаление из него продуктов старения и восстановление исходных свойств, достигается обработкой масла адсорбентами. Для непрерывного процесса регенерации масла в работающем трансформаторе, он снабжается термосифонным фильтром с адсорбентом. Рекомендуется добавление к трансформаторному маслу ингибиторов (антиокислительных присадок) которые замедляют старение масла. Применение правильно выбранных ингибиторов позволяет увеличить срок эксплуатации масла и дает большой экономический эффект.

Читайте также:  Способ создания максимальных мышечных напряжений

Дата добавления: 2015-04-01 ; просмотров: 1916 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Изоляция силовых трансформаторов

Изоляция силовых трансформаторов с металлическим баком разде­ляется на внешнюю и внутреннюю.

Внешняя изоляция составлена воздушными промежутками: между вводами; между вводами и заземленным баком; а также по поверхности фарфоровых покрышек вводов.

К внутренней изоляции относят изоляционные промежутки внутри бака: изоляцию обмоток, масляной части вводов, отводов и вспомогательных устройств.

Изоляцию обмоток разделяют на главную и продольную.

Главная изоляция составлена изоляцией между обмотками; между обмотками и магнитопроводом; междуфазной изоляцией между наружными катушками двух соседних стержней; и изоляцией наружной катушки от стенки бака.

К продольной изоляции относят изоляционные промежутки между витками, между слоями витков и между катушками одной обмотки.

Габариты главной и продольной изоляции при напряжениях до 220 кВ включительно определяются грозовыми перенапряжениями. Конструкция изоляции должна обеспечивать охлаждение активных частей трансформатора.

Главная изоляция выполняется преимущественно маслобарьерного типа. Эта изоляция представляет собою трансформаторное масло с барьерами из электротехнического картона. Она обладает высокой импульсной электрической прочностью. Обеспечивает интенсивное охлаждение обмоток и магнитопровода. Общий вид такой изоляции показан на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 — Общий вид главной изоляции обмоток трансформаторов

Набор барьеров составляют из трех основных видов: цилиндрический барьер, плоская шайба и угловая шайба.

Барьеры разделяют один большой масляный промежуток на несколько меньших, что увеличивает общее пробивное напряжение. Для наибольшего эффекта барьеры должны располагаться перпендикулярно силовым линиям электрического поля.

Для обеспечения циркуляции масла и отвода тепла сооружают масляные каналы двух основных видов (рисунок 2.10):

вертикальные каналы между цилиндрическими барьерами и между барьерами и обмоткой с помощью вертикальных реек;

горизонтальные каналы между витками с помощью горизонтальных прокладок, которые служат одновременно для крепления вертикальных реек.

Рисунок 2.10 — Вертикальное (а) и горизонтальное (б) сечение масляных каналов

Характерное строение главной изоляции силовых трансформаторов напряжением 35 кВ и 110 кВ показано на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 — Главная изоляция трансформаторов напряжением 35 кВ (а) и 110 кВ (б)

В трансформаторах 220 кВ и выше часто делают ввод в середину ка­тушки, что приводит к уменьшению напряжения на краях катушки.

Продольная изоляция силовых трансформаторов выполняется обычно слоями электроизоляционной бумаги, накладываемой поверх провода.

В маслобарьерной изоляции электрически наиболее нагруженными оказываются прослойки масла, поскольку диэлектрическая проницаемость электрокартона составляет примерно 4, а у масла , к тому же электрическая прочность масла в 3-4 раза меньше электрической прочности пропитанного картона.

Нарушение маслобарьерной изоляции начинается с пробоя масляного канала без полного пробоя изоляции, при этом в месте пробоя образуются необратимые повреждения электрокартона или бумаги, снижающие ее электрическую прочность. Чтобы этого не происходило, в масляном канале рабочие напряженности электрического поля принимают от 2,5 кВ/мм до 5 кВ/мм в первом масляном канале, где напряженность поля наибольшая.

Читайте также:  Как понизить напряжение с 5 до 3 вольт своими руками схема

Источник

ИЗОЛЯЦИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ.

date image2015-07-04
views image5067

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Верхнее ярмо Нижнее ярмо Рис.4.6.1 Схема изоляции обмоток автотрансформатора. а — конструктивная схема; б — схема соединения; 1 — барьеры; 2 — угловые шайбы. Изоляция силовых трансформаторов представляет собой сложную систему, состоящую из многих различных как по назначению, так и по конструктивному исполнению участков и элементов. Классификация этих элементов может быть определена по ряду признаков. Прежде всего изоляция разделяются на внешнюю ( наружную) и внутреннюю. Внешняя изоляция трансформаторов состоят из воздушных промежутков (между- выводами и корпусом и между выводами различных обмоток) и из фарфоровых покрышек вводов. Выбор внешний изоляции трансформаторов производится аналогично выбору соответствующей изоляции любого другого силового оборудования. Внутренняя изоляция силовых трансформаторов общего назначения отечественного производства выполняются маслобарьерного типа. Бак трансформатора, в котором находятся активные части (магнитопровод и обмотки), отводы и вспомогательные устройства, заполняется минеральным трансформаторным маслом, которое не только изолирует, но и отводит тепло от активных частей. К внутренней относится изоляция обмоток., отводов и вспомогательных устройств (переключателей и др.).

В свою очередь изоляция обмоток разделяется на главную и продольную. К главной изоляции относится изоляция между обмотками (или между обмотками и экраном) одного стержня магнитопровода в средней части, изоляция края обмотки от других обмоток одного стержня, изоляция края обмотки от ярма магнитопровода (ярмовая), изоляция между наружными обмотками соседних стержней магнитопровода (междуфазовая) и изоляция наружной обмотки от стенки бака. В продольной различают изоляцию витковую и междукатушечную изоляцию.

На рис.15.26 схематически изображена главная изоляция трехобмоточного трансформатора и указаны основные изоляционныепромежутки: междуобмоточная изоляция (промежутки sвн-нн, sсн-нн) ярмовая изоляция Sя, междуфазная изоляция SмФ

ИЗОЛЯЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ 3¸35 кВ.

Трансформаторы с высшим напряжением 6,10 и 35кВ имеют аналогичную по конструкции маслобарьерную изоляцию, отличающуюся только некоторыми размерами. На рис.6.2 приведена конструкция изоляции трансформатора 35кВ.

Конструкция изоляции трансформатора 35кВ.

1 — магнитопровод; 2 — бакелитовые цилиндры; 3 — щитки из электрокартона.

Главная изоляция междуобмотками низшего (НН)и высшего (ВН) напряжения трансформаторов 3¸35кВ состоит из двух масляных каналов, разделнным барьером — бакелитовым цилиндром. Величина главного изоляционного расстояния Sвн-нн,обычно составляет 20-30мм и определяется не столько требованием обеспечения необходимой электрической прочности, сколько конструктивными и технологическими требованиями. То же caìoe можно сказатъ о ярмовой изоляции.

Некоторые трансформаторы напряжением до 35кВ специального назначения (электровозные, шахтные и др.) по соображениям пожаробезопасности выполняются сухими. В этом случае изоляционной и охлаждающей средой является газ, как правило , воздух и иногда элегаз. Весьма перспективно применение легко кипящих жидкостей типа фреона.

Обмотки трансформаторов изготовляются из медного и алюминиевого провода прямоугольного сечения. Изоляция самого провода состоит из повивов бумажной ленты толщиной 0.12мм (бумага К-12) и имеет толщину на обе стороны провода около 0.5мм.

ИЗОЛЯЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ 110¸750 кВ.

На рис.4.6.3 приведена конструктивная схема выполнения изоляции двухобмоточного трансформатора 110кВ с вводом на краю обмотки.

Основными элементами главной маслобарьерной изоляции являются цилиндрические барьеры и угловые шайбы из электрокартона, разделяющие изоляционные промежутки между обмотками или между обмоткой и заземленными частями на несколько масляных канатов. Количество картонных барьеров, их толщина и расположение разные в зависимости от напряжения и от конструкции трансформатора. В результате разделения барьерами одного большого изоляционного промежутка на несколько меньших электрическая прочность изоляции в целом увеличивается.

Читайте также:  Световые указатели наличия напряжения

Наибольший эффект увеличения имеет место тогда когда барьер располагается по эквипотенциальной линии поля, благодаря чему отсутствует тангенсальная составляющая напряженности поля вдоль поверхности картона. При конструировании трансформатора это учитывается, с одной стороны, соответствующим размещением барьеров и, с другой стороны, приданием токоведущим и заземленным частям таких форм. которые уменьшают неравномерность поля и тем самым обеспечивают более простые очертания эквипотенциальных поверхностей.

Рис.4.6.3. Изоляция двухобмоточного трансформатора 110кВ с вводом на краю обмотки. 1 — барьеры из электрокартона; 2 – угловые шайбы. НН, ВН — обмотки высшего и низшего напряжения фазы ; ПК — зазмленное пресующее кольцо; ек — емкостные кольца; А и В — катушки входной зоны.
Рис.4.6.4.Конструктивное выполнение перемычки СН-ВН и отвода от обмотки СН в автотрансформаторе 500/220кВ. 1 — обмотка СН; 2 — обмотка ВН; 3 – емкостное кольцо СН; 4 — промежуточное кольцо с пазом, экранирующий отвод; 5 — емкостное кольцо ВН; 6 — гибкий провод отвода; 7 — присоединение обмотки к отводу; 8 — бумажная изоляция.

Во многих случаях серьезные конструктивные затруднения связаны с устройством отвода, т.е. вывода провода от конца обмотки, в особенности от обмотки среднего напряжения (СН), расположенной обычно между обмотками НН и ВН. На рис.6.4 представлен эскиз выполнения отвода от обмотки СН автотрансформатора 500/220кВ. Отвод выполняется гибким медным проводов на который наносится бумажная изоляция. Гибкий провод припаивается ко внутреннему емкостному кольцу 3 (обмотки СН) и проходит через разрез во внешнем емкостном кольце 5 (обмотки ВН). Между емкостными кольцами обмоток СН(3) и ВН(5) устанавливается еще одно кольцо (4), в результате чего отвод экранируется от ярма и существенно выравнивается электрическое поле у торцов обмоток СН и ВН. Вблизи емкостных колец к проводу припаиваются концы проводов обмоток СН и ВН. Места присоединений проводов и отпаек от емкостных колец изолируются бумажной лентой, которая проходит технологическую обработку вместе со всей изоляцией трансформатора.

Обмотки ВН трансформаторов 110кВ и выше изготовляются из медного провода прямоугольного сечения с толщиной изоляции от 0,95 до 4,4 мм на обе стороны провода. Часть обмотки примыкающая к линейному концу имеет усиленную продольную изоляцию и образует входную зону.

Входная зона обмотки с емкостной защитой:

1 — отводу; 2 — емкостное кольцо;3 — входные катушки с дополнительной изоляцией; 4 — катушки без дополнительной изоляции; 5 — экранирующие витки емкостной защиты

На рис.4.6.5 приведен эскиз изоляции во входной зоне обмотки 220кВ с вводом в середину обмотки. Экранирующие витки расположенные против катушек входной зоны,увеличивают емкость между этими катушками и точкой ввода в обмотку, что улучшает начальное распределение напряжения при грозовых перенапряжениях.

Главная изоляция трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110кВ и выше выполняется либо маслобарьерного типа, либо бумажно-маслянного.

Источник