Изоляция трансформатора

 

1.1 Определение изоляции

Изоляционные материалы трансформатора относятся к материалам, используемым как внутри, так и снаружи трансформатора. Основная функция этих материалов состоит в том, чтобы выделить электрические компоненты, чтобы предотвратить неконтролируемую проводимость тока между обмотками различных уровней напряжения, между обмотками и ядром, между обмотками и корпусом, а также между обмотками и другими проводящими частями. Использование изоляционных материалов гарантирует, что трансформатор может безопасно работать в рамках разработанного диапазона электрических напряжений, предотвращая расщепление электричества, короткие цирки и другие электрические разломы.

 

1.2 Функция изоляции

• Электрическая изоляция

Изоляционные материалы предотвращают электрические короткие зациклы или расщепления, обеспечивая путь с высокой резистенцией, который предотвращает проход от тока из одного электрического компонента к другому или заземлению.

• Производительность сопротивления высокого давления

Изоляционные материалы должны быть способны выдерживать высокое напряжение и мгновенное перенапряжение во время работы трансформатора (например, пики напряжения, вызванные ударами молнии или операциями переключателя) без электрического расщепления.

• Производительность теплостойкости

Трансформаторы генерируют тепло во время работы, поэтому изоляционные материалы должны иметь достаточную теплостойкость для предотвращения разложения или отказа при высоких температурах.

• Механическая защита

Изоляционные материалы также должны обеспечить механическую поддержку и защиту, чтобы предотвратить повреждение обмоток или других электрических компонентов из -за вибрации, шока или внешнего напряжения.

• Долгосрочная стабильность

Изоляционные материалы должны иметь хорошие антивозрастные характеристики и иметь возможность поддерживать свои электрические и механические свойства во время долгосрочной работы.

 

1.3 Тип изоляции

• Обмороженные изоляционные материалы: Эмалированный проволоки, одетый в бумажную проволоку, стеклопластиковую ленту и т. Д.

• Основные изоляционные материалы: Электрическая бумага, эпоксидная смола, изоляционное масло

• Пространства и вспомогательные материалы: Прессованные деревянные доски, эпоксидные стеклянные доски волокон

• Изоляция между обмотками: Межслойная изоляционная бумага, полиэфирная пленка

• Конечный изоляционный материал: Изолирующий рукав, конечная изоляция

• Изоляционные материалы для свинца: Изоляционная оболочка, изоляционная лента

• Дополнительные изоляционные материалы: лента слюда, высокотемпературная прокладка

• Приложение и структурная изоляция: Изолирующие доски перегородков, полоски поддержки изоляции

• Изолирующее масло: В основном используется в трансформаторах с нефтьми, он служит двойной целью охлаждения и изоляции

• Внешняя изоляция трансформатора: Фарфоровые втулки, используемые на высокой выходе из свинца, обеспечивая электрическую изоляцию и механическую опору

 

 

2.1 Определение уровня изоляции

Уровень изоляции трансформатора относится к способности внутренней системы изоляции трансформатора выдерживать определенные напряжения напряжения (например, напряжение частоты мощности, напряжение импульса молнии или напряжение переключателя) без расщепления электрического. Это ключевой индикатор для измерения сопротивления трансформатора к электрическому напряжению, такого как электрические разломы и события перенапряжения (такие как удары молнии и операции переключения) во время работы. Уровень изоляции напрямую влияет на надежность, безопасность и срок службы трансформаторов.

 

2.2 Основной элемент уровня изоляции

• Толерантная способность электрического напряжения

Основная цель уровня изоляции состоит в том, чтобы гарантировать, что обмотки, ядро ​​и другие электрические компоненты трансформатора не испытывают расщепления, частичный разряд или другие формы электрических разломов при подверженности электрическому напряжению.

• Свойства изоляционных материалов

Уровень изоляции напрямую связан с качеством изоляционного материала. Диэлектрическая прочность, теплостойкость, сопротивление старения, сопротивление влажности и другие свойства материала определяют электрическое напряжение, которое может выдержать трансформатор.

• Изоляция дизайн

Уровень изоляции также зависит от конструкции трансформатора, включая выбор материалов, толщину, метода макета и т. Д. Разумная изоляция может эффективно повысить уровень изоляции трансформаторов и обеспечить стабильность системы изоляции в условиях высокого напряжения и высоких температур.

• Общая надежность системы изоляции

Уровень изоляции не только относится к толерантности к одному материалу, но также включает в себя надежность всей системы изоляции в проектировании, производстве и эксплуатации. Высококачественная изоляционная система может поддерживать свои электрические характеристики во время долгосрочной работы и избежать ухудшения производительности, вызванной старением или изменениями окружающей среды.

 

3.1 Обеспечить электрическую безопасность

Уровень изоляции является ключевым индикатором для измерения, может ли трансформатор работать безопасно в различных условиях электрического напряжения, таких как напряжение частоты мощности, напряжение импульса молнии и напряжение импульса. Высокие уровни изоляции означают, что трансформаторы могут противостоять этим напряжениям без разбивки или короткого замыкания, что обеспечивает общую безопасность энергосистемы. Надежность системы изоляции напрямую связана с тем, будет ли трансформатор испытывать отключения электроэнергии, повреждение оборудования или более серьезные результаты энергии из -за электрических разломов.

 

3.2 Улучшить надежность трансформаторов

Во время работы трансформаторы будут столкнуться с различными электрическими напряжениями, такими как перенапряжение и вспышки мгновенного напряжения. Высокие уровни изоляции позволяют трансформаторам поддерживать нормальную работу при столкновении с этими проблемами, избегая изоляции или частичного разряда. Это не только повышает надежность трансформатора, но также снижает затраты на обслуживание и замену, вызванные отключением из -за неисправностей.

 

3.3 продлить срок службы

Во время работы трансформаторы будут столкнуться с различными электрическими напряжениями, такими как перенапряжение и вспышки мгновенного напряжения. Высокие уровни изоляции позволяют трансформаторам поддерживать нормальную работу при столкновении с этими проблемами, избегая изоляции или частичного разряда. Это не только повышает надежность трансформатора, но также снижает затраты на обслуживание и замену, вызванные отключением из -за неисправностей.

 

3.4 Отвечая на воздействие на окружающую среду

Трансформеры часто должны работать в различных сложных условиях окружающей среды, включая высокую влажность, высокое загрязнение, экстремальные температуры и другие среды. Высокий уровень изоляции позволяет трансформатору адаптироваться к этим условиям окружающей среды без снижения производительности или сбоя изоляции. Это особенно важно для трансформаторов, работающих в суровых условиях, таких как энергетическое оборудование в прибрежных районах, промышленные зоны или высокие районы.

 

3.5 сопротивляться неожиданным событиям

Внезапные события, такие как удары молнии и операции переключения, могут за короткое время напряжения на трансформаторах чрезвычайно высокого напряжения. Высокий уровень изоляции трансформатора может гарантировать, что он все еще может работать нормально при этих обстоятельствах и не вызовет разрушение изоляции из -за мгновенных пиков напряжения. Это имеет решающее значение для поддержания стабильности энергетической сетки, особенно в районах с экстремальной погодой или частыми операциями с сети.

 

3.6 Средством стандартов и спецификаций

Силовая индустрия имеет строгие стандарты и нормативные требования для уровня изоляции трансформаторов, таких как IEC (Международная электротехническая комиссия) или стандарты IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники). Высокие уровни изоляции могут гарантировать, что трансформаторы соблюдают эти международные стандарты, что гарантирует их адаптивность и приемлемость на мировом рынке. Это не только помогает обеспечить соблюдение продуктов, но также обеспечивает гарантию для применения трансформаторов в разных странах и регионах.

 

3.7 Уменьшить расходы на техническое обслуживание и эксплуатацию

Трансформаторы с высоким уровнем изоляции имеют меньше неисправностей во время эксплуатации, что означает меньше требований к техническому обслуживанию и простоя, тем самым снижая эксплуатационные расходы. Кроме того, высокий уровень изоляции также снижает затраты на техническое обслуживание и замену, вызванные старением изоляции или сбоем.

 

3.8 Поддержка стабильности сетки

Трансформаторы являются ключевым оборудованием в энергетических системах, и их эксплуатационная стабильность напрямую влияет на общую стабильность энергосистемы. Высокий уровень изоляции может гарантировать, что трансформаторы долго и стабильно работают в течение длительного времени в энергосистеме, снижают цепную реакцию, вызванную отказа оборудования, и, таким образом, гарантируют непрерывность и надежность питания.

 

3.9 Резюме

Уровень изоляции трансформатора имеет решающее значение для обеспечения безопасности, надежности, долговечности оборудования и его адаптивности к различным операционным средам. Проектируя и производственные трансформаторы с высоким уровнем изоляции, общая производительность энергосистемы может быть эффективно повышена, срок службы оборудования может быть продлен, а затраты на эксплуатацию и обслуживание могут быть снижены. Эти преимущества позволили высоким уровням изоляции занять основную позицию в проектировании, производстве оборудования и эксплуатации и обслуживании энергетических систем.

 

4.1 Применяемый тест на напряжение - определение

Применяемый тест напряжения трансформатора, также известный как тест, выдерживая частоту мощности, представляет собой испытательное напряжение, применяемое к каждому обмотке трансформатора, который выше его нормального рабочего напряжения. Чтобы проверить выдержанную емкость и надежность его системы изоляции в условиях экстремального напряжения. Этот вид теста обычно проводится во время производственного процесса и тестов на принятие на месте, и он является одним из важных средств для обеспечения электрической безопасности трансформаторов в реальной работе.

4.1.1 Применяемый тест на напряжение - цель

• Проверьте силу изоляции

Применяя напряжение выше нормального рабочего напряжения, проверьте, имеет ли система изоляции между обмотками трансформаторов, между обмотками и сердечником, а также между обмотками и корпусом достаточной прочностью, чтобы противостоять электрическому расщеплению

• Обнаружение производственных дефектов

Внешнее испытание на напряжение может подвергать возможные изоляционные дефекты в процессе производства трансформатора, таких как частичный разряд, ухудшение или повреждение изоляционных материалов. Эти дефекты с большей вероятностью будут обнаружены в условиях высокого напряжения

• Обеспечьте безопасность эксплуатации

Благодаря внешним тестированию напряжения выдержание, гарантируется, что трансформатор может безопасно работать в условиях нормального и аномального напряжения в течение его рабочего срока службы, предотвращая повреждение оборудования или отключения электроэнергии, вызванные электрическими разломами.

4.1.2 Применяемый тест напряжения - обзор метода

Применяемый метод испытаний напряжения включает в себя применение испытательного напряжения выше, чем обычное рабочее напряжение к обмоткам трансформатора, например, вдвое превышающим напряжение, и поддержание его в течение одной минуты, чтобы проверить выносливость и надежность его системы изоляции в условиях экстремального напряжения.

 

4.2 Импульс молнии выдержал тестовый бил-определение

Импульсный тест молнии - это метод испытаний, который имитирует выдержанную емкость системы изоляции силового оборудования (таких как трансформаторы) в условиях молнии. Этот тест является важным, чтобы оценить, может ли трансформатор избежать распада изоляции при ударе молнией, обеспечивая безопасность и надежность трансформатора.

4.2.1 Импульс молнии выдержал тест-бил-цель

• Проверьте силу изоляции

Применяя высоковольтные импульсы, которые имитируют удары молнии, тестируется, может ли система изоляции трансформатора оставаться неповрежденной в экстремальных условиях, чтобы предотвратить расщепление электричества.

• Откройте для себя потенциальные дефекты

Обнаружение возможных дефектов в системе изоляции, таких как пузырьки, трещины или проблемы с старением. Эти дефекты могут быть не видны во время нормальной работы, но они могут вызвать сбой изоляции при ударах молнии.

• Обеспечить безопасность оборудования

Убедитесь, что трансформатор может безопасно работать в фактических событиях удара молнии, чтобы избежать повреждений оборудования или сбоев электроэнергии, вызванных сбоем изоляции.

4.2.2 Импульс Lightning выдержал тест-бил-обзор метода

Используя импульсное генератор напряжения, к обмоткам трансформатора применяется импульсное напряжение, моделирующее удары молнии. Тесты обычно проводятся несколько раз (например, от 3 до 6 положительных воздействий полярности), а тесты проводятся на разных терминалах. Форма волны отклика трансформатора контролируется через оборудование, такое как осциллографы, чтобы обнаружить любые ненормальные явления (такие как частичный разряд и распад изоляции). Запишите значение напряжения, форму волны и отклик каждого воздействия.

 

4.3 Дисплей с филиалом

• Уровень импульсы молнии

Он представлен символом LI, а единица напряжения - KV

• Применяемый уровень напряжения

Он представлен символом AC, а единица напряжения - KV

Например:

80 МВА 132\/33 кВ трансформатор мощности

Высокое напряжение: li\/ac 650\/275 кВ

Нейтральная точка высокого напряжения: LI\/AC 325\/140KV

Низкое напряжение: li\/ac 170\/70 кВ

 

 

4.4 Стандарты

 

МЭК	IEEE	ЦСА
IEC 60076-3-2013 Power Transformers - Уровни изоляции части 3, диэлектрические тесты и внешние зазоры в воздухе	IEEE C57.12. 00-2021	CSA C2. 1-06 (R2022)

 

 

5.1 Переключение Импульсного противостояния, SIL

• Определение

Максимальное напряжение, которое трансформатор может выдержать в условиях воздействия перенапряжения, вызванных операциями переключения и т. Д. По сравнению с импульсом молнии, форма волны операционного импульса является более мягкой, но продолжительность длиннее.

• функция

Убедитесь, что трансформатор может работать стабильно без утепления изоляции в условиях перенапряжения, вызванных операциями энергосистемы (например, открытие и закрытие автоматических выключателей).

 

5.2 Уровень частичного разряда, PD

• Определение

Частичный разряд относится к явлению частичного диэлектрического расщепления, которое происходит внутри или на поверхности изоляционной системы в условиях высокого напряжения, обычно не полностью пересекая расстояние между электродами.

• функция

Измеряя уровень частичного разряда, потенциальные дефекты в системах изоляции, такие как пузырьки, трещины или старение материала, могут быть обнаружены, чтобы предотвратить превращение этих крошечных разрядов в серьезные разломы изоляции.

 

5.3 ИКОВЕР

• Определение

Измерьте значение сопротивления между обмоткой и землей или между различными обмотками. Чем выше сопротивление изоляции, тем лучше система изоляции.

• функция

Тест устойчивости к изоляции используется для ежедневного обслуживания и проверки, помогая оценить состояние здоровья и содержание влаги в системе изоляции и предотвратить ухудшение изоляции.

 

5.4 Коэффициент рассеяния, Tan Delta

• Определение

Коэффициент потерь диэлектрического (TAN δ) представляет электрическую потерю изоляционных материалов, отражая потерю энергии материалов под действием электрического поля.

• функция

Он используется для оценки электрических свойств и степени изоляционных материалов. Более высокое значение TAN Δ может указывать на старение или дефекты в системе изоляции.

 

5.5 Тепловой класс

• Определение

Максимальная температура, которую изоляционные материалы могут выдерживать в течение длительного периода времени, обычно указывается различными буквами (например, A, B, F, H), что соответствует различным максимально допустимым температурам.

• функция

Он используется для выбора и конструкции изоляционных материалов, чтобы гарантировать, что материалы не теряют их изоляционную производительность при ожидаемой рабочей температуре.

 

5.6 Испытание на повышение температуры

• Определение

Измерьте повышение температуры обмотков, ядра и изоляционной системы трансформатора, когда он работает при номинальной нагрузке

• функция

Убедитесь, что трансформатор не испытывает ускоренного старения или сбоя изоляционных материалов из -за перегрева в нормальных условиях эксплуатации.

 

5.7 Расстояние и клиренс ползуп

• Определение

Расстояние ползучения - это кратчайшее расстояние между двумя проводящими частями вдоль изолирующей поверхности, а электрический зазор - это кратчайшее расстояние, через которое проходит воздух между двумя проводящими частями.

• функция

Обеспечение достаточного расстояния на ползучести и электрического клиренса может предотвратить поверхностное разряжение и расщепление воздуха и гарантировать безопасность трансформатора в влажной или загрязненной среде.

 

5.8 Изоляция масла

• Определение

Он включает в себя такие показатели, как напряжение разбивки, значение кислоты и содержание влаги, отражая производительность изоляции и стабильность изоляционного масла.

• функция

Качество изоляционного масла оказывает прямое влияние на общий уровень изоляции трансформатора. Регулярный мониторинг показателей производительности изоляционного масла может предотвратить электрические разломы.

 

Эти параметры охватывают все аспекты системы изоляции трансформатора, от свойств материала до общего дизайна. Благодаря комплексным тестированию и оценке он гарантирует, что трансформатор имеет достаточные уровни изоляции в различных условиях труда, что гарантирует ее безопасную и надежную работу. Каждый параметр отражает конкретный аспект системы изоляции. Интегрируя эти показатели, уровень изоляции трансформатора может быть всесторонне оценен, обеспечивая его стабильность и безопасность в энергетической системе.