Меню

Для трансформаторов тока используется следующая внутренняя изоляция



Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Изоляция — измерительный трансформатор

Изоляция измерительных трансформаторов проверяется по нормам для высоковольтного оборудования. [1]

Изоляция измерительных трансформаторов ( тока и напряжения) считается выдержавшей испытание на электрическую прочность, если в процессе испытания не наблюдалось пробоя иди частичных нарушений изоляции, разрядов, выделения газа и дыма. [2]

Изоляцию измерительных трансформаторов испытывают повышенным напряжением промышленной частоты. [3]

Сопротивление изоляции измерительных трансформаторов на напряжение 3 кВ и выше при окружающей температуре 25 С должно быть не менее: 6 МОм между обмоткой низшего напряжения и корпусом; 50 МОм между обмотками высшего и низшего напряжения, а также обмоткой высшего напряжения и корпусом. Приведенные данные являются рекомендуемыми для практических целей; ПУЭ сопротивление изоляции обмоток измерительных трансформаторов не нормируется. [4]

При включении новой электроустановки сопротивление изоляции измерительных трансформаторов , реле, контрольной проводки, зажимов и контрольных кабелей измеряется по отношению к земле, между жилами или проводами, принадлежащими к одной и той же цепи, и между несвязанными цепями. При этом сопротивление изоляции измеряется по участкам ( вторичные обмотки трансформаторов тока, контрольный кабель, панель защиты) и всему устройству в целом. [5]

Для защиты обслуживающего персонала от высокого напряжения в случае пробоя изоляции измерительных трансформаторов их вторичные обмотки и корпуса необходимо заземлять. [6]

Бумага марки ТВУ-080 применяется для изоляции обмоточных проводов трансформаторов классов напряжений 220 кВ и выше; марки ТВ-120 — для изоляции измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также для высоковольтных вводов. [8]

Повторное приложение 100 % испытательного напряжения приходится допускать при испытании электрооборудования классов 3 — 35 кв после его установки в другое комплектное электрооборудование; это касается, например, измерительных трансформаторов, составляющих часть КРУ. При одинаковом испытательном одноминутном напряжении изоляции измерительного трансформатора и КРУ для полноценной проверки изоляции последнего трансформатор приходится подвергать второй раз воздействию полного испытательного напряжения. [9]

Испытательное напряжение контролируется по вторичной повышающей обмотке испытательного трансформатора. Мощность испытательного трансформатора должна быть не менее 0 25 ква. Изоляция измерительных трансформаторов проверяется по нормам для высоковольтного оборудования. [10]

Источник

Что такое трансформатор тока, его конструкция и принцип работы

Для нормального функционирования устройств обеспечивающих релейную защиту высоковольтных ЛЭП, требуется контролировать параметры электрической линии. Снимать показания с высоковольтных проводов напрямую – опасно и не эффективно. Режим работы обычного трансформатора не позволяет контролировать изменение тока. Решает эту проблему трансформатор тока, у которого показатели вторичной цепи изменяются пропорционально величине тока первичной обмотки.

Конструкция и принцип действия

Внешний вид типичного трансформатора тока представлен на рисунке 1. Характерным признаком этих моделей является наличие у них диэлектрического корпуса. Формы корпусов могут быть разными – от прямоугольных до цилиндрических. В некоторых конструкциях отсутствуют проходные шины в центре корпуса. Вместо них проделано отверстие для обхвата провода, который выполняет функции первичной обмотки.

Трансформатор тока

Рис. 1. Трансформатор тока

Материалы диэлектриков выбирают в зависимости от величины напряжений, для которых предназначено устройство и от условий его эксплуатации. Для обслуживания промышленных энергетических систем изготавливают мощные ТТ с керамическими корпусами цилиндрической формы (см. рис. 2).

Промышленный керамический трансформатор тока

Рис. 2. Промышленный керамический трансформатор тока

Особенностью трансформатора является обязательное наличие нагрузочного элемента (сопротивления) во вторичной обмотке (см. рис. 3). Резистор необходим для того, чтобы не допускать работы в режиме без вторичных нагрузок. Функционирование трансформатор тока с ненагруженными вторичными обмотками недопустимо из-за сильного нагревания (вплоть до разрушения) магнитопровода.

Принципиальная схема трансформатора тока

Рис. 3. Принципиальная схема трансформатора тока

В отличие от трансформаторов напряжения, ТТ оснащены только одним витком первичной обмотки (см. рис. 4). Этим витком часто является шина, проходящая сквозь кольцо сердечника с намотанными на него вторичными обмотками (см. рис. 5).

Схематическое изображение ТТ Рис. 4. Схематическое изображение ТТ Устройство ТТ Рис. 5. Устройство ТТ

Иногда в роли первичной обмотки выступает проводник электрической цепи. Для этого конструкция сердечника позволяет применить шарнирное соединение частей трансформатора для обхвата провода (см. рис. 6).

ТТ с разъемным корпусом

Рис. 6. ТТ с разъемным корпусом

Сердечники трансформаторов выполняются способом шихтования кремнистой стали. В моделях высокого класса точности сердечники изготовляют из материалов на основе нанокристаллических сплавов.

Принцип действия.

Основная задача токовых трансформаторов понизить (повысить) значение тока до приемлемой величины. Принцип действия основан на свойствах трансформации переменного электрического тока. Возникающий переменный магнитный поток улавливается магнитопроводом, перпендикулярным направлению первичного тока. Этот поток создается переменным током первичной катушки и наводит ЭДС во вторичной обмотке. После подключения нагрузки начинает протекать электрический ток по вторичной цепи.

Зависимости между обмотками и токами выражены формулой: k = W2 / W1 = I1 / I2 .

Поскольку ток во вторичной катушке обратно пропорционален количеству витков в ней, то путем увеличения (уменьшения) коэффициента трансформации, зависящего от соотношения числа витков в обмотках, можно добиться нужного значения выходного тока.

На практике, чаще всего, эту величину устанавливают подбором количества витков во вторичной обмотке, делая первичную обмотку одновитковой.

Линейная зависимость выходного тока (при номинальной мощности) позволяет определять параметры величин в первичной цепи. Численно эта величина во вторичной катушке равна произведению реального значения тока на номинальный коэффициент трансформации.

В идеале I1 = kI2 = I2W2/W1. С учетом того, что W1 = 1 (один виток) I1 = I2W2 = kI2. Эти несложные вычисления можно заложить в программу электронного измерителя.

Принцип действия трансформатора тока

Рис. 7. Принцип действия трансформатора тока

На рисунке 7 не показан нагрузочный резистор. При измерениях необходимо учитывать и его влияние. Все допустимые погрешности в измерениях отображает класс точности ТТ.

Классификация

Семейство трансформаторов тока классифицируют по нескольким признакам.

Пример наружного использования ТТ

  1. По назначению:
    • защитные;
    • линейки измерительных трансформаторов тока;
    • промежуточные (используются для выравнивания токов в системах дифференциальных защит);
    • лабораторные.
  2. По способу монтажа:
    • наружные (см. рис. 8), применяются в ОРУ;
    • внутренние (размещаются в ЗРУ);
    • встраиваемые;
    • накладные (часто совмещаются с проходными изоляторами);
    • переносные.

Рис. 8. Пример наружного использования ТТ

  • Классификация по типу первичной обмотки:
    • многовитковые, к которым принадлежат катушечные конструкции, и трансформаторы, с обмотками в виде петель;
    • одновитковые;
    • шинные.
  • По величине номинальных напряжений:
    • До 1 кВ;
    • Свыше 1 кВ.

Трансформаторы тока можно классифицировать и по другим признакам, например, по типу изоляции или по количеству ступеней трансформации.

Расшифровка маркировки

Каждому типу трансформаторов присваиваются буквенно-цифровые символы, по которым можно определить его основные параметры:

  • Т — трансформатор тока;
  • П — буква указывающая на то, что перед нами проходной трансформатор. Отсутствие буквы П указывает, что устройство принадлежит к классу опорных ТТ;
  • В — указывает на то, что трансформатор встроен в конструкцию масляного выключателя или в механизм другого устройства;
  • ВТ — встроенный в конструкцию силового трансформатора;
  • Л— со смоляной (литой) изоляцией;
  • ФЗ — устройство в фарфоровом корпусе. Звеньевой тип первичной обмотки;
  • Ф — с надежной фарфоровой изоляцией;
  • Ш — шинный;
  • О — одновитковый;
  • М — малогабаритный;
  • К — катушечный;
  • 3 — применяется для защиты от последствий замыкания на землю;
  • У — усиленный;
  • Н — для наружного монтажа;
  • Р — с сердечником, предназначенным для релейной защиты;
  • Д — со вторичной катушкой, предназначенной для питания электричеством дифференциальных устройств защиты;
  • М — маслонаполненный. Применяется для наружной установки.
  1. Номинальное напряжение (в кВ) указывается после буквенных символов (первая цифра).
  2. Числами через дробь обозначаются классы точности сердечников. Некоторые производители вместо цифр проставляют буквы Р или Д.
  3. следующие две цифры «через дробь» указывают на параметры первичного и вторичного токов;
  4. после позиции дробных символов — код варианта конструкционного исполнения;
  5. буквы, расположенные после кода конструкционного варианта, обозначают тип климатического исполнения;
  6. цифра на последней позиции — категория размещения.
Читайте также:  Комплексное действующее значение тока формула

Схемы подключения

Первичные катушки трансформаторов тока включаются в цепь последовательно. Вторичные катушки предназначены для подключения измерительных приборов или используются системами релейной защиты.

Во вторичную цепь включаются выводы измерительных приборов и устройства релейной защиты. С целью обеспечения безопасности, сердечник магнитопровода и один из зажимов вторичной катушки должны заземляться.

При подключении трехфазных счетчиков, в сетях с изолированной нейтралью обмотки трансформатора соединяются по схеме «Неполная звезда». При наличии нулевого провода применяется схема полной звезды.

Выводы трансформаторов маркируются. Для первичной обмотки применяются обозначения Л1 и Л2, а для вторичной – И1 и И2. При подключении измерительных приборов следует соблюдать полярность обмоток.

Схема «неполная звезда» применяется для двухфазного соединения.

В дифференциальных защитах, используемых в силовых трансформаторах, обмотки включаются треугольником.

Основные схемы подключения:

Основные схемы подключения

  • В сетях с глухозаземленной нейтралью ТТ подключается к каждой фазе. Соединение обмоток трансформатора – полная звезда.
  • Подключение по схеме неполной звезды. Применяется в сетях с изолированными нулевыми точками.
  • Схема восьмерки. Симметрично распределяет нагрузки при трехфазном КЗ.
  • Соединение ТТ в фильтр токов нулевой последовательности. Применяется для защиты номинальной нагрузки от коротких замыканиях на землю.

Технические параметры

Очень важной характеристикой трансформатора тока является класс точности. Этот параметр характеризует погрешность измерения, то есть показывает, на сколько номинальный (идеальный) коэффициент трансформации отличается от реального.

Коэффициент трансформации

Так как в реальном коэффициенте трансформации присутствует синфазная и квадратурная составляющая, то значения коэффициента всегда отличаются от номинального. Разницу (погрешность) необходимо учитывать при измерениях. На результаты измерений влияют также угловые погрешности.

У всех ТТ погрешность отрицательна, так как у них всегда присутствуют потери от намагничивания и нагревания токовых катушек. С целью устранения отрицательного знака погрешности, для смещения параметров трансформации в положительную сторону, применяют витковую коррекцию. Поэтому в откорректированных устройствах привычная формула для вычислений не работает. Поэтому коэффициенты трансформации в таких аппаратах производители определяют опытным путем и указывают их в техпаспорте.

Класс точности

Токовые погрешности искажают точность измерения электрического тока. Поэтому для измерительных трансформаторов высокие требования к классу точности:

  • 0,1;
  • 0,5;
  • 1;
  • 3;
  • 10P.

Трансформатор может находиться в пределах заявленного класса точности, только если сопротивление максимальной нагрузки не превышает номинального, а ток в первичной цепи не выходит за пределы 0,05 – 1,2 величины номинального тока трансформатора.

О назначении

Основная сфера применения трансформаторов – защита измерительного и другого оборудования от разрушительного действия предельно высоких токов. ТТ применяются для подключения электрического счетчика, изоляции реле от воздействия мощных токовых нагрузок.

Видео по теме

Источник

Изоляция аппаратов высокого напряжения — Расчет и конструкция изоляции трансформаторов тока

Содержание материала

  • Изоляция аппаратов высокого напряжения
  • Требования к изоляции аппаратов
  • Требования ГОСТ к изоляции
  • Воздух, плотность и влажность
  • Пробивное напряжение воздуха
  • Прочность сжатого воздуха
  • Координация изоляции при 50Гц
  • Защита краев обкладок
  • Корона
  • Скользящие разряды
  • Применение защитной арматуры
  • Мокроразрядное напряжение
  • Влияние конструкции
  • Опытные данные о мокроразрядном
  • Мoкрoразрядное напряжение ПТ
  • Влияние проводящих осадков
  • Повышение мокроразрядного загрязнения
  • Применение полупроводящей глазури
  • Конструкция опорных изоляторов
  • Опорные изоляторы внутренней
  • Опорные изоляторы наружной
  • Специальные опорные изоляторы
  • Покрышки, опорные колонны
  • Изоляционные колонны выключателей
  • Изоляционные воздуховоды
  • Отпотевание изоляторов
  • Тяги и валы
  • Оперативные штанги, рычаги
  • Трубки
  • Проходные изоляторы
  • Фарфоровые проходные наружной
  • Аппаратные проходные изoлятoры
  • Маслобарьерные вводы
  • Бакелитовые вводы
  • Вводы с бумажно-масляной
  • Детали изоляторов
  • Механическое крепление арматуры
  • Крепления покрышек, колонн
  • Уплотнения и прокладки
  • Мacлopacшиpители
  • Маслоуказатели
  • Выводы измерения нaпpяжения
  • Роль масла в выключателях
  • Обшивка масляных выключателей
  • Изоляция дугогасительных
  • Расчет внутренних изоляционных
  • Изоляция ТТ
  • ТТ наружной с бумажно-масляной
  • ТТ наружной с конденсаторной
  • Расчет изоляции ТН
  • Витковая изоляция ТН
  • Главная изоляция ТН
  • Изоляция реакторов
  • Литая изоляция
  • Эпоксидная изоляция
  • Технология эпоксидной изоляции
  • ТН и ТТ с литой

РАСЧЕТ И КОНСТРУКЦИЯ ИЗОЛЯЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

15-1. Общие сведения

В изоляции трансформаторов тока различают:
А. Главную изоляцию — между первичной обмоткой и вторичной, а также между первичной обмоткой и землей.
Б. Междувитковую изоляцию как в первичной, так и во вторичной обмотках.
Для трансформаторов тока наружной установки, кроме того, различают:
а) внешнюю изоляцию, которая обычно представляет собою полый фарфоровый изолятор (покрышку), вмещающий обмотки трансформаторов тока;
б) внутреннюю изоляцию, т. е. изоляцию обмоток; она не подвержена атмосферным воздействиям, поскольку защищена внешней изоляцией.
Внешняя изоляция определяется требованиями к сухо- и мокроразрядному напряжениям трансформатора тока. Внутренняя изоляция его первичной обмотки должна иметь запас прочности по отношению к сухоразрядному напряжению, указанный в гл. I.
Требования к изоляции вторичных обмоток трансформаторов тока обычно сводятся к тому, что они должны выдерживать испытательное напряжение относительно земли (2 кВ, а для шинных трансформаторов тока на 0,5 кВ, у которых сердечник имеет потенциал шины, — 3 кВ; см. ГОСТ 1516-60 и ГОСТ 7746-55) и не должны иметь витковых замыканий.
В ряде конструкций трансформаторов тока на зажимах вторичной обмотки может появиться повышенное напряжение, опасное для обслуживающего персонала и для прочности изоляции обмотки (когда по первичной обмотке аппарата проходит ток, а вторичная обмотка по каким-либо причинам оказалась разомкнутой). Это напряжение достигает подчас нескольких киловольт.
В стандартах некоторых стран выдвигается требование, чтобы вторичные обмотки трансформаторов тока выдерживали режим холостого хода, т. е. собственное напряжение на разомкнутых концах, когда первичная обмотка находится под током. При этом иногда оговаривается допустимое время нахождения трансформатора тока в таком режиме.
Напряжение на зажимах первичной обмотки в рабочем режиме очень мало и может быть подсчитано по формуле:
(15-1)
где L1— индуктивность первичной обмотки.
Данные об этой индуктивности для некоторых трансформаторов тока приведены в табл. 15-1 [Л. 15-1].

Читайте также:  Задача расчет сложной цепи методом контурных токов

Таблица 15-1
Индуктивности первичных обмоток некоторых типов трансформаторов тока

При падении на первичную обмотку трансформатора тока импульсной волны междувитковая изоляция обмотки подвергается воздействию значительных напряжений.
Для защиты от таких воздействий применялись шунтирующие нелинейные сопротивления (разрядники).
Однако сейчас от них отказались. Опыт эксплуатации показывает что случаи междувитковых замыканий в трансформаторах тока наблюдаются исключительно редко.

2. Фарфоровая изоляция трансформаторов тока

До последнего времени в качестве главной изоляции трансформаторов тока на относительно низкие и средние напряжения особенно широко применялась фарфоровая изоляция.
Можно было бы отметить, что по данным ОРГРЭС трансформаторы тока на напряжение 3—10 кВ составляют 92,5% всего количества трансформаторов тока на все напряжения [Л. 15-2]. Именно для трансформаторов тока на эти напряжения и используется в основном фарфоровая изоляция.
Широко распространенным типом трансформаторов тока (особенно для промышленной энергетики) являются катушечные трансформаторы тока. Один из выпускаемых нашей промышленностью катушечных трансформаторов тока (тип ТКФ) показан на рис. 15-1.
трансформатор тока типа ТКФ
Рис. 15-1. Катушечный трансформатор тока типа ТКФ.
1 — первичная обмотка; 2 — фарфоровой изолятор; 3 — вторичная обмотка; 4 — сердечник; 5 — шайба с вырезом.

Выгодной особенностью катушечных трансформаторов тока, обеспечивающей их дешевизну, является то обстоятельство, что намотка как первичной, так и вторичной обмотки может быть механизирована.

Электрическая прочность данной изоляционной конструкции невелика. Это обусловлено весьма сжатыми габаритами, малыми расстояниями между первичной обмоткой и внутренней поверхностью окна сердечника, а также наличием в электрическом поле узких воздушных зазоров, включенных последовательно с фарфоровой изоляцией.
Прочность промежутка между первичной обмоткой и внутренней поверхностью окна сердечника может быть рассчитана так же, как для промежутка «острие — плоскость».
Электрическую прочность воздушных зазоров между обмоткой и фарфором, а также между фарфором и боковой внутренней поверхностью окна сердечника, можно рассчитать по формуле для плоского диэлектрика.
Указанные особенности катушечных трансформаторов тока приводят к тому, что они применяются при относительно низких напряжениях (500 3000 в).

С целью увеличения электрической прочности катушечных трансформаторов тока в зазор между катушкой и внутренней поверхностью окна сердечника вкладывается П-образный изоляционный барьер.
Соединение барьера с телом фарфоровой изоляции привело к тому, что появился новый тип изоляции трансформаторов тока — фарфоровый изолятор со взаимно перпендикулярными каналами (тип ТФФ, рис. 15-2).
Дальнейшее развитие этого принципа приводит к более сложным конфигурациям фарфора, в которых первичная обмотка находится в закрытом фарфоровом канале на всем своем протяжении. Так, рис. 15-3 показывает трансформатор тока типа ТФ-10 на 10 кВ с подобной фарфоровой изоляцией сложной формы. Рис. 15-4 дает представление о фарфоровом изоляторе для трансформатора тока указанного типа.
Изоляция подобного рода удовлетворительно работает при условии исключения из электрического поля узких воздушных зазоров, которые могут вызывать раннюю ионизацию.


Рис. 15-2. Схема катушечного трансформатора тока типа ТФФ.
1 — первичная обмотка: 2 — фарфоровый изолятор; 3 — вторичная обмотка; 4 — сердечник; 5 — изоляционная прокладка.

Рис. 15-3. Трансформатор тока ΤΦ-ΐυ.

Рис. 15-4. Фарфоровый изолятор для трансформатора тока ТФ-10.

Трансформатор тока типа ТПФ-10

Рис. 15-5. Трансформатор тока типа ТПФ-10.

Для этой цели близко лежащие к первичной обмотке поверхности фарфора должны быть металлизированы или покрыты проводящей краской, полупроводящей глазурью и т. п. Применяется также заполнение внутренней полости изолятора графитированным песком.
Для повышения напряжения скользящих разрядов на фарфоре сделаны «козырьки», т. е. выступы с закруглениями, покрытыми проводящим слоем. Таким образом, заземленная поверхность изолятора заканчивается закруглением относительно большого радиуса, прикрытым фарфором.
Проходной изолятор для трансформатора тока типа ТПОФ
Рис. 15-7. Проходной изолятор для трансформатора тока типа ТПОФ-10.

Рис. 15-6. Электрическое иоле проходного изолятора трансформатора тока типа ТПФ-10. 1 — проводящая поверхность; потенциал земли; 2 — проводящая поверхность; потенциал первичной обмотки.

Перенесение электрической нагрузки полностью на фарфор повышает требования к электрической прочности фарфора и ограничивает применение подобной изоляции напряжениями 6—10 кВ.
Следует отметить, что в силу этого она не получила массового распространения.
Другой конструктивный принцип воплощен в проходных трансформаторах тока с фарфоровой изоляцией типа ТПФ-10 на 10 кВ. Чертеж такого трансформатора тока (рис. 15-5) показывает, что здесь используются два фарфоровых проходных изолятора, через которые последовательно пропускаются витки первичной обмотки.
Поскольку трансформаторы этого типа являются предметом массового выпуска, в конструкции их максимально сокращена длина изоляторов, что дает экономию меди первичной обмотки.
Развитие скользящих разрядов на этих изоляторах предотвращается наличием фарфоровых «козырьков» (А и Б, рис. 15-6) на краях электродов. На рис. 15-6 показана примерная форма электрического поля в изоляторах ТПФ-10 и поверхности, которые не глазуруются, а покрываются проводящей графитовой краской. Наружная поверхность фарфора в средней части изолятора заземляется.
На каждом конце изолятора также имеется проводящий слой. Он электрически соединяется с проводящим слоем на внутренней поверхности проходного изолятора и с первичной обмоткой трансформатора тока (ввод Л2). Эти проходные изоляторы весьма экономичны и производство их хорошо освоено, несмотря на сложную форму фарфора.
При больших номинальных токах (400—1500 а) широко применяются так называемые одновитковые или стержневые трансформаторы тока с фарфоровой изоляцией (типа ТПОФ на 10 и 20 кВ). Проходной изолятор трансформатора тока ТПОФ-10 показан на рис. 15-7. В этих трансформаторах тока первичной обмоткой является прямолинейный стержень (или труба), проходящий внутри изолятора и образующий часть единственного первичного витка трансформатора.
Фланец такого трансформатора тока при токах свыше 600— 750 а во избежание нагрева сильным магнитным полем стержня изготовляется из немагнитного материала и закрепляется на средней части изолятора при помощи механического крепления.
Длина изолятора у одновитковых трансформаторов тока может быть различной в связи с тем, что набор сердечников у них может иметь различную высоту, зависящую от их количества (1 или 2), от класса точности и от номинального тока.

Читайте также:  Реле для малого тока

Источник

Назначение изоляции в трансформаторах, классификация и требования к материалам

При передаче электроэнергии от источника переменного тока к какому-нибудь потребителю, по соображениям безопасности необходимо изолировать конечное устройство от источника питания. Таким образом, изоляция у трансформаторов предотвращает генерацию вредных гармоник напряжения на распределительную шину.

Назначение изоляции в силовом трансформаторе

Поскольку системы бесперебойного питания работают беспрерывно, то они осуществляют выборку входного сигнала, воздействуя на него таким образом, чтобы обеспечить «чистую» мощность на выходе. Оценивая диэлектрическую способность изоляционной конструкции, необходимо учитывать три фактора:

  1. Распределение напряжения должно быть рассчитано между различными частями обмотки.
  2. Величина диэлектрических напряжений должна учитывать геометрические параметры трансформатора.
  3. Для определения расчетного запаса фактические напряжения необходимо сравнивать со значениями напряжения пробоя.

При установившемся потоке напряжения в сердечнике распределение напряжения является линейным. Это происходит во время всех испытаний частоты и рабочих условий, а также в значительной степени – в импульсных условиях переключения, когда время фронта составляет десятки и сотни микросекунд. В подобных условиях всегда наблюдается тенденция к усилению основной изоляции, а не внутренней.

Для более коротких по длительности импульсов (таких как двухполупериодная, прерывистая или фронтальная волна), напряжение не делится линейно внутри обмотки и должно определяться расчётом или измерением низкого напряжения. Начальное распределение определяется емкостной сетью обмотки.

Изоляция трансформаторов

Классификация

Изоляция силовых трансформаторов подразделяется на главную, продольную и уравнительную. Эксплуатация каждой их них имеет свою специфику.

Главная

Разделяет обмотки высокого и низкого напряжения и обмотки сердечника. Форма обмотки сердечника влияет на равномерность начального распределения импульсов напряжения. Поэтому при изготовлении обмотки используются электростатические экраны на клеммах катушки. Статические экраны обычно используются с целью предотвращения чрезмерных концентраций напряжений в линии.

После начального периода электрические колебания происходят уже только внутри обмоток. Эти колебания создают большие напряжения от средних частей обмоток к земле, которые прямо пропорциональны длине волны. Очень быстрые импульсы создают самые большие напряжения между витками и частями катушки.

Для главных обмоток трансформатора важен тип импульсных переходных напряжений, которые могут быть двух типов: апериодические и колебательные. В отличие от апериодических волн, колебательные могут возбуждать собственные частоты обмотки и вызывать опасные напряжения во внутренней изоляции обмотки.

Главная изоляция

Продольная

Концевые повороты, которые возникают при увеличении эффективной ёмкости внутри катушки, определяют надёжность продольной изоляции. Для увеличения последовательной ёмкости катушки и увеличения диэлектрической прочности используют либо чередование витков, либо предусматривают плавающие металлические экраны.

Продольная изоляция трансформатора

Уравнительная

Используется для защиты от скачков напряжения в линиях электропередачи, сигнальных и питающих линиях. Если скачок переходного напряжения является случайным, то энергия кратковременного электрического возмущения характеризуется временем нарастания, которое не превышает 10 мкс.

При этом около 80% зарегистрированных скачков напряжения переходного процесса происходят из-за внутренних переходных процессов переключения в трансформаторах. Поэтому задача уравнительной изоляции – отвести преобладающую часть переходной энергии от нагрузки, создавая эквивалентный потенциал между подключенными линиями. Уравнительная изоляция подразделяется на три класса:

  • первый класс предусматривается для главных распределительных плат, защищая электроустановки от прямых ударов молнии;
  • второй класс предотвращает распространение перенапряжения;
  • третий класс предусматривается как дополнение к уравнительной изоляции второго класса в местах особо чувствительных нагрузок.

Уравнительная изоляция

Требования

Нормируемые параметры устанавливаются согласно ГОСТ 8865-93.

До 35 кВ

Для маломощных трансформаторов размер зазора между изоляционными прокладками обычно не превышает 6 мм, при этом расстояние от обмотки до наружной стенки резервуара с трансформаторным маслом не должно быть меньше 65 мм. Изоляционный промежуток, который определяется конфигурацией токоведущей и заземляющей частей трансформатора устанавливается размером от 40 мм на каждую сторону.

Трансформатор до 35кВ

110 кВ

При дальнейшем увеличении мощности требовании к качеству изоляции увеличиваются. Так, размер масляного канала возрастает до 10 мм, расстояние от обмотки до стенки масляного бака должно быть не менее 90 мм (если толщина изоляционного слоя превышает 20 мм, то это достояние допустимо уменьшать, но не меньше, чем на 15 мм).

150 кВ

Для трансформаторов средней мощности характерно увеличение расстояния между токопроводящими и заземлёнными элементами – оно составляет 840 мм и должно строго выдерживаться на протяжении всего участка ввода.

трансформатор до 150 кВ

220 кВ

Обязательному контролю подлежат следующие элементы конструкции:

  1. Соединительная арматура.
  2. Целостность свинцовой оплётки.
  3. Зазоры в намотке.
  4. Фактическое заземляющее напряжение.
  5. Изоляция нейтрали.
  6. Индуцирующее напряжение.

Испытания проводят при тестовых значениях напряжений, которые не менее чем на 15 % превышают номинальные.

330 кВ

Контролируются те же параметры, что и в предыдущем случае, с учётом нормативных значений, определяемых стандартом.

330 кВ

500 кВ

Дополнительно принимаются во внимание следующие факторы:

  1. Исполнение трансформатора – открытое или закрытое.
  2. Тип циркуляции воздуха – естественный или принудительный.
  3. Высота установки над уровнем моря.
  4. Колебания внешней температуры воздуха.
  5. Наибольшие колебания нагрузки.
  6. Степень загрязнённости окружающей среды.
  7. Возможные механические воздействия.

Данные проверки сравниваются с нормативными величинами, которые приводятся в ГОСТ Р 52719-2007.

500 кВ

Какие материалы используются

Системы изоляции в силовых трансформаторах состоят из жидкости (либо газа) вместе с твердыми материалами. Жидкости должны иметь высокую температуру вспышки (силиконы, некоторые виды углеводородов, хлорированные бензолы).

Газовые системы включают азот, воздух и фтор газ. Флюорогазы используются, чтобы избежать воспламеняемости и ограничить вторичные эффекты внутренней недостаточности. Иногда используется фреон, который позволяет улучшить теплопередачу с использованием двухфазной системы охлаждения.

Внешняя

Низкая стоимость, высокая диэлектрическая прочность, отличные характеристики теплопередачи и способность восстанавливаться после перенапряжения в диэлектрике делают минеральное масло наиболее широко используемым изоляционным материалом для внутренней изоляции трансформаторов. Газ выгоднее использовать в системах, имеющих продолжительный режим работы при номинальной мощности.

Внешняя изоляция

Внутренняя

Проводники обмотки обычно изолируются эмалированной или обёрточной бумагой на основе дерева или нейлона. Использование таких материалов увеличивает прочность конструкции. При этом предел диэлектрической прочности обычно равен маслу.

Для проводов, идущих от обмотки, обычно используется материал высокой плотности. В этом случае снижаются механические напряжения в масле путём перемещения границы раздела от поверхности проводника к его периферии. Изоляция из целлюлозы выполняет три функции:

  1. Действует как диэлектрик, накапливая электрический заряд.
  2. Поддерживает обмотки.
  3. Способствует улучшению теплоотвода.

Сроки испытания изолирующих материалов трансформаторов регламентируются приложением 3 Правил технической эксплуатации потребительских электроустановок (ПТЭЭП).

Источник