Изоляция силовых трансформаторов

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Электрическая прочность изоляции — одна из основных характеристик трансформатора, определяющая его надежность в эксплуатации. Размеры изоляции существенно влияют на вес и габариты трансформатора, поэтому создание рациональной конструкции изоляции имеет важное значение.

Рассмотрим основные элементы изоляций.

Изоляция трансформатора подразделяется на внутреннюю и внешнюю [Л. 2].

Внешней изоляцией называют воздушную изоляцию вне бака трансформатора; к ней относятся воздушная изоляция вводов до заземленных частей и воздушные промежутки между вводами разных обмоток, а также между вводами данной обмотки (разных фаз).

Внутренней изоляцией называют изоляцию частей, находящихся внутри бака трансформатора, большей частью в масле. Внутренняя изоляция в свою очередь подразделяется на изоляцию главную и продольную.

Главной изоляцией называют изоляцию данной обмотки вместе с электрически соединенными с ней экранами, отводами и переключателями относительно корпуса, т. е. по отношению к заземленным частям магнито-провода и бака, а также изоляцию по отношению к соседним обмоткам, электрически не соединенным с нею.

Продольной изоляцией называют изоляцию между электрически соединенными частями обмоток, отводов, экранов и переключателей, имеющих разные потенциалы. На рис. 2-1 показана схема классификации изоляции силового трансформатора [Л. 2].

Изоляция трансформаторов в различных ее частях может быть подвергнута различным воздействиям, чаще всего нескольким сразу, а именно:

электрическим воздействиям, величина которых определяется не только рабочим и испытательным напряжениями, но и коммутационными и атмосферными перенапряжениями;

механическим усилиям, действующим на обмотку при коротких замыканиях;

тепловым воздействиям, при которых вследствие длительного соприкосновения волокнистой изоляции (и масла) с нагретыми активными материалами происходит ускоренное старение витковой изоляции, и при воздействии переменного электрического поля в сложном диэлектрике (в изоляции трансформатора) также происходит выделение тепла и нагревание изоляции. Это явление носит название диэлектрических потерь. Температура изоляции оказывает влияние на ее характеристики. При повышении температуры возрастают диэлектрические потери в твердой изоляции и снижается ее электрическая прочность; падает также сопротивление изоляции.

Рис. 2-1. Схема классификации изоляции силового масляного трансформатора.

Так как полные потери в диэлектрике зависят, помимо силы электрического поля, и от геометрических размеров изоляции, то для оценки ее состояния принято измерять не сами потери, a tg6 диэлектрических потерь, который не зависит от размеров изоляции;

4) сложным воздействиям от химических процессов, происходящих в трансформаторах в результате наличия в изоляции посторонних примесей и воздействия температуры. Наиболее вредными примесями являются:

а) влага, оставшаяся в изоляции при сушке трансформатора;

б) остатки растворителя пропиточного лака, не уда ленного при запекании пропитанных обмоток или при сушке трансформатора;

в) воздушные или газовые включения в изоляции, оставшиеся при заполнении трансформаторным маслом;

г) посторонние примеси (например, волокна) твердой и жидкой изоляции.

С увеличением содержания влаги в твердой изоляции снижается ее электрическая прочность, а воздействие электрического поля вызывает в ней возрастание диэлектрических потерь. Недостаточное удаление растворителей или неполная полимеризация лака после пропитки повышает диэлектрические потери и снижает электрическую прочность изоляции обмоток, а также вызывает ускоренное окисление и старение изоляционного лака -в процессе эксплуатации трансформатора.

Воздушные или газовые включения в бумажно-масляной изоляции трансформатора являются также вредными и не должны оставаться в изоляции при заполнении трансформатора маслом. При воздействии электрического поля на изоляцию в местах скопления воздушных (газовых) пузырьков, например между слоями бумажной изоляции, возникает корона, т. е. слабые частичные разряды, которые повреждают органическую изоляцию. Кроме того, наличие воздушных включений в масле снижает его электрическую прочность. Поэтому высоковольтные трансформаторы заполняют дегазированным маслом под вакуумом, применяют прогрев трансформатора для удаления воздушных включений из лабиринтов изоляции.

Присутствие механических примесей (волокон) в масле способствует переходу растворенной в масле воды в дисперсное состояние и вызывает этим снижение пробивного напряжения масла. Кроме того, механические примеси, оседая, создают мостики, по которым возможен пробой.

Требования, предъявляемые к изоляции трансформаторов, сводятся к одному: изоляция должна выдерживать без повреждения все возможные в эксплуатации воздействия и удовлетворять нормам контрольных испытаний, позволяющих судить о прочности трансформатора в исходном его состоянии при выпуске с завода.