Transformatora izolācija

 

1.1 Izolācijas definīcija

Transformatora izolācijas materiāli attiecas uz materiāliem, kas tiek izmantoti gan transformatorā, gan ārpus tā. Šo materiālu galvenā funkcija ir izolēt elektriskos komponentus, lai novērstu nekontrolētu strāvas vadīšanu starp dažādu sprieguma līmeņu tinumiem, starp tinumiem un kodolu, starp tinumiem un apvalku, kā arī starp tinumiem un citām vadošām daļām. Izolācijas materiālu izmantošana nodrošina, ka transformators var droši darboties paredzētajā elektriskā sprieguma diapazonā, novēršot elektrisko sadalījumu, īssavienojumus un citus elektriskos traucējumus.

 

1.2 Izolācijas funkcija

• Elektriskā izolācija

Izolējošie materiāli novērš elektriskās īsās ķēdes vai sadalījumu, nodrošinot augstas pretestības ceļu, kas neļauj strāvai plūst no viena elektriskā komponenta uz otru vai zemi.

• augsta spiediena izturības veiktspēja

Izolācijas materiāliem jābūt spējīgiem izturēt augstsprieguma un tūlītēju pārspriegumu transformatora darbības laikā (piemēram, sprieguma tapas, ko izraisa zibens streiki vai slēdža darbība) bez elektrības sabrukuma.

• Karstuma pretestības veiktspēja

Transformatori operācijas laikā rada siltumu, tāpēc izolācijas materiāliem jābūt pietiekamai karstuma izturībai, lai novērstu noārdīšanos vai kļūmi augstā temperatūrā.

• Mehāniskā aizsardzība

Izolējošiem materiāliem arī jāsniedz mehānisks atbalsts un aizsardzība, lai novērstu tinumu vai citu elektrisko komponentu bojājumu vibrācijas, šoka vai ārēja sprieguma dēļ.

• Ilgstoša stabilitāte

Izolējošiem materiāliem jābūt labai pretnovecošanās veiktspējai un jāspēj saglabāt to elektriskās un mehāniskās īpašības ilgtermiņa darbības laikā.

 

1.3 Izolācijas veids

• Tinumu izolācijas materiāli: emaljēts vads, ar papīru pārklāts stieple, stiklplasta lente utt.

• Galvenie izolācijas materiāli: Elektriskais papīrs, epoksīda sveķi, izolējošā eļļa

• starplikas un atbalsta materiāli: Presētie koka dēļi, epoksīda stikla šķiedras dēļi

• Izolācija starp tinumiem: Interlayer izolācijas papīrs, poliestera plēve

• Beigu izolācijas materiāls: Izolācijas piedurkne, gala izolācija

• Svina izolācijas materiāli: izolācijas apvalks, izolācijas lente

• Papildu izolācijas materiāli: vizlas lente, augstas temperatūras izturīga blīve

• Korpuss un strukturālā izolācija: Izolācijas nodalījumu dēļi, izolācijas atbalsta sloksnes

• Izolējoša eļļa: Galvenokārt tiek izmantots eļļas iegremdētos transformatoros, tas kalpo divkāršam atdzesēšanas un izolācijas mērķim

• Transformatora ārējā izolācija: Porcelāna bukses, kuras izmanto augstsprieguma svina kontaktligzdā, nodrošinot elektrisko izolāciju un mehānisku atbalstu

 

 

2.1 Izolācijas līmeņa definīcija

Transformatora izolācijas līmenis norāda uz transformatora iekšējās izolācijas sistēmas spēju izturēt specifiskus sprieguma spriegumus (piemēram, jaudas frekvences spriegumu, zibens impulsa spriegumu vai slēdža darbības spriegumu) bez elektrības sadalījuma. Tas ir galvenais indikators, lai izmērītu transformatora pretestību pret elektrisko spriegumu, piemēram, elektriskiem traucējumiem un pārlieku sprieguma notikumiem (piemēram, zibens streikiem un slēdža darbībām) darbības laikā. Izolācijas līmenis tieši ietekmē transformatoru uzticamību, drošības un kalpošanas laiku.

 

2.2 Izolācijas līmeņa pamatelements

• Elektriskā stresa tolerances spēja

Izolācijas līmeņa galvenais mērķis ir nodrošināt, ka transformatora tinumi, serdeņi un citi elektriskie komponenti neizjust sabrukumu, daļēju izlādi vai citus elektrisko kļūdu formas, ja to pakļauts elektriskajam spriegumam.

• Izolācijas materiālu īpašības

Izolācijas līmenis ir tieši saistīts ar izolācijas materiāla kvalitāti. Dielektriskā izturība, karstuma izturība, novecošanās izturība, mitruma izturība un citas materiāla īpašības nosaka elektrisko spriegumu, ko transformators var izturēt.

• Izolācijas dizains

Izolācijas līmenis ir atkarīgs arī no transformatora projektēšanas, ieskaitot materiālu izvēli, biezumu, izkārtojuma metodi utt. Saprātīga izolācijas konstrukcija var efektīvi uzlabot transformatoru izolācijas līmeni un nodrošināt izolācijas sistēmas stabilitāti augsta sprieguma un augstas temperatūras apstākļos.

• Izolācijas sistēmas vispārējā uzticamība

Izolācijas līmenis ne tikai attiecas uz viena materiāla tolerances spēju, bet arī ietver visas izolācijas sistēmas uzticamību projektēšanā, ražošanā un darbībā. Augstas kvalitātes izolācijas sistēma var saglabāt savu elektrisko veiktspēju ilgtermiņa darbības laikā un izvairīties no veiktspējas sadalīšanās, ko izraisa novecošanās vai vides izmaiņas.

 

3.1 Nodrošiniet elektrisko drošību

Izolācijas līmenis ir galvenais indikators, lai izmērītu, vai transformators var droši darboties dažādos elektriskā sprieguma apstākļos, piemēram, jaudas frekvences spriegums, zibens impulsa spriegums un darbības impulsa spriegums. Augsts izolācijas līmenis nozīmē, ka transformatori var izturēt šos spriegumus bez sabrukšanas vai īssavienojuma, tādējādi nodrošinot enerģijas sistēmas vispārējo drošību. Izolācijas sistēmas ticamība ir tieši saistīta ar to, vai transformatoram būs jaudas pārtraukumi, aprīkojuma bojājumi vai nopietnāki enerģijas avārijas elektrisko kļūdu dēļ.

 

3.2 Uzlabojiet transformatoru uzticamību

Darbības laikā transformatori saskarsies ar dažādiem elektriskajiem spriegumiem, piemēram, pārspriegumu un momentāniem sprieguma tapiem. Augsts izolācijas līmenis ļauj transformatoriem uzturēt normālu darbību, saskaroties ar šīm problēmām, izvairoties no izolācijas kļūmes vai daļējas izlādes. Tas ne tikai uzlabo transformatora uzticamību, bet arī samazina uzturēšanas un nomaiņas izmaksas, ko izraisa izslēgšana kļūdu dēļ.

 

3.3 Pagariniet kalpošanas laiku

Darbības laikā transformatori saskarsies ar dažādiem elektriskajiem spriegumiem, piemēram, pārspriegumu un momentāniem sprieguma tapiem. Augsts izolācijas līmenis ļauj transformatoriem uzturēt normālu darbību, saskaroties ar šīm problēmām, izvairoties no izolācijas kļūmes vai daļējas izlādes. Tas ne tikai uzlabo transformatora uzticamību, bet arī samazina uzturēšanas un nomaiņas izmaksas, ko izraisa izslēgšana kļūdu dēļ.

 

3.4. Reaģēšana uz ietekmi uz vidi

Transformatoriem bieži ir jādarbojas dažādos sarežģītos vides apstākļos, ieskaitot augstu mitrumu, augstu piesārņojumu, ārkārtēju temperatūru un citu vidi. Augsts izolācijas līmenis ļauj transformatoram pielāgoties šiem vides apstākļiem, samazinoties izolācijas veiktspējai vai neveiksmei. Tas ir īpaši svarīgi transformatoriem, kas darbojas skarbā vidē, piemēram, enerģijas aprīkojums piekrastes zonās, rūpniecības zonās vai augstkalnu reģionos.

 

3.5 Pretoties negaidītiem notikumiem

Pēkšņi notikumi, piemēram, zibens streiki un slēdžu operācijas, īsā laika posmā var izraisīt īpaši augstsprieguma spriegumu transformatoriem. Augsts transformatora izolācijas līmenis var nodrošināt, ka šajos apstākļos tas joprojām var darboties normāli un neizraisīs izolācijas sadalījumu momentāna sprieguma tapas dēļ. Tas ir ļoti svarīgi, lai saglabātu enerģijas tīkla stabilitāti, īpaši apgabalos ar ārkārtējiem laikapstākļiem vai biežām enerģijas tīkla darbībām.

 

3.6. Atbilst standartiem un specifikācijām

Enerģētikas nozarei ir stingri standarti un normatīvās prasības transformatoru izolācijas līmenim, piemēram, IEC (Starptautiskā elektrotehniskā komisija) vai IEEE (Elektrisko un elektronikas inženieru institūta) standarti. Augsts izolācijas līmenis var nodrošināt, ka transformatori atbilst šiem starptautiskajiem standartiem, tādējādi garantējot to pielāgojamību un pieņemamību pasaules tirgū. Tas ne tikai palīdz nodrošināt produktu ievērošanu, bet arī nodrošina garantiju transformatoru pielietošanai dažādās valstīs un reģionos.

 

3.7 Samaziniet uzturēšanas un darbības izmaksas

Transformatoriem ar augstu izolācijas līmeni darbības laikā ir mazāk kļūdu, kas nozīmē mazāk apkopes prasību un dīkstāves, tādējādi samazinot darbības izmaksas. Turklāt augsts izolācijas līmenis samazina arī uzturēšanas un nomaiņas izmaksas, ko izraisa izolācijas novecošanās vai neveiksme.

 

3.8 Atbalstiet režģa stabilitāti

Transformatori ir galvenais aprīkojums energosistēmās, un to darbības stabilitāte tieši ietekmē enerģijas tīkla vispārējo stabilitāti. Augsts izolācijas līmenis var nodrošināt, ka transformatori ilgstoši darbojas droši un stabili jaudas tīklā, samazina ķēdes reakciju, ko izraisa aprīkojuma kļūme, un tādējādi garantē barošanas avota nepārtrauktību un uzticamību.

 

3.9 Kopsavilkums

Transformatora izolācijas līmenis ir būtisks, lai nodrošinātu aprīkojuma drošību, uzticamību, izturību un tā pielāgojamību dažādām darbības vidēm. Projektējot un ražojot transformatorus ar augstu izolācijas līmeni, var efektīvi uzlabot vispārējo enerģijas sistēmas veiktspēju, var pagarināt aprīkojuma kalpošanas laiku un samazināt darbības un uzturēšanas izmaksas. Šīs priekšrocības ļāva augstam izolācijas līmenim ieņemt galveno pozīciju enerģijas sistēmu projektēšanā, aprīkojuma ražošanā un darbībā, kā arī uzturēšanā.

 

4.1. Lietotais sprieguma pārbaude - definīcija

Transformatora, kas pazīstams arī kā jaudas frekvences izturības tests, pielietotais sprieguma tests ir testa spriegums, kas tiek piemērots katram transformatora tinumam, kas ir augstāks par tā parasto darba spriegumu. Pārbaudīt tās izolācijas sistēmas izturību un uzticamību ārkārtējos sprieguma apstākļos. Šāda veida pārbaudi parasti veic ražošanas procesa un pieņemšanas testu laikā uz vietas, un tas ir viens no svarīgiem līdzekļiem, lai nodrošinātu transformatoru elektrisko drošību faktiskā darbībā.

4.1.1. Lietotā sprieguma pārbaude - mērķis

• Pārbaudiet izolācijas stiprumu

Pielietojot spriegumu, kas ir augstāks par parasto darba spriegumu, pārbaudiet, vai izolācijas sistēma starp transformatora tinumiem, starp tinumiem un kodolu, kā arī starp tinumiem un apvalkam ir pietiekama stiprība, lai izturētu elektrisko sadalījumu

• Izstrādāt ražošanas defektus

Ārējā izturīgā sprieguma pārbaude var atklāt iespējamos izolācijas defektus transformatoru ražošanas procesā, piemēram, daļēju izlādi, izolācijas materiālu pasliktināšanos vai bojājumus. Šie defekti, visticamāk, tiks atklāti augstsprieguma apstākļos

• Nodrošiniet darbības drošību

Izmantojot ārēju izturību sprieguma pārbaudi, tiek nodrošināts, ka transformators darba laikā var droši darboties normālos un patoloģiskos sprieguma apstākļos, novēršot iekārtu bojājumus vai strāvas padeves pārtraukumus, ko izraisa elektriskie traucējumi.

4.1.2. PIETEIKUMS PIETEIKUMS VALSTĪBAS TESTS - METODES PĀRSKATS

Pielietotā sprieguma testa metode ietver testa sprieguma pielietošanu, kas ir augstāka par parasto darba spriegumu transformatora tinumiem, piemēram, divreiz lielāku spriegumu, un to saglabājot vienu minūti, lai pārbaudītu tās izolācijas sistēmas izturību un uzticamību ekstrēmos sprieguma apstākļos.

 

4.2 Zibens impulss iztur testa-BIL-definīcija

Zibens impulsa tests ir testa metode, kas imitē strāvas iekārtu (piemēram, transformatoru) izolācijas sistēmas izturības spēju zibens streika apstākļos. Šis tests ir svarīgs, lai novērtētu, vai transformators var izvairīties no izolācijas sabrukšanas, kad to pārsteidz zibens, nodrošinot transformatora drošību un uzticamību.

4.2.1. Zibens impulss iztur testa-biil-mērķis

• Pārbaudiet izolācijas stiprumu

Izmantojot augstsprieguma impulsus, kas simulē zibens streikus, tiek pārbaudīts, vai transformatora izolācijas sistēma var palikt neskarta ekstremālos apstākļos, lai novērstu elektrisko sadalījumu.

• Atklājiet iespējamos defektus

Izolācijas sistēmas defektu noteikšana, piemēram, burbuļi, plaisas vai novecošanās problēmas. Šie defekti var nebūt redzami normālas darbības laikā, bet zibens streikos tie var izraisīt izolācijas kļūmi.

• Nodrošiniet aprīkojuma drošību

Pārliecinieties, ka transformators var droši darboties faktiskos zibens streika notikumos, lai izvairītos no aprīkojuma bojājumiem vai energosistēmas kļūmēm, ko izraisa izolācijas kļūme.

4.2.2 Zibens impulss izturēt-biil-metodes pārskats

Izmantojot impulsa sprieguma ģeneratoru, transformatora tinumiem tiek pielietots impulsa spriegums, kas imitē zibens streikus. Pārbaudes parasti veic vairākas reizes (piemēram, 3 līdz 6 pozitīvas polaritātes ietekmes), un testus veic dažādos termināļos. Transformatora reakcijas viļņu formu uzrauga, izmantojot tādas iekārtas kā osciloskopi, lai noteiktu jebkādas patoloģiskas parādības (piemēram, daļēju izlādes un izolācijas sadalījumu). Reģistrējiet katras trieciena sprieguma vērtību, viļņu formu un reakciju.

 

4.3.

• Zibens impulsa līmenis

To attēlo simbols li un sprieguma bloks ir KV

• pielietotā sprieguma līmenis

To attēlo simbols maiņstrāvā, un sprieguma bloks ir KV

Piemēram:

80MVA 132\/33KV jaudas transformators

Augstspriegums: LI\/AC 650\/275 KV

Augsta sprieguma neitrālais punkts: LI\/AC 325\/140kV

Zems spriegums: LI\/AC 170\/70 KV

 

 

4.4 standarti

 

IEC	IEEE	CSA
IEC 60076-3-2013 Power Transformers - 3. daļas izolācijas līmeņi, dielektriskie testi un ārējās atļaujas gaisā	IEEE C57.12. 00-2021	CSA C2. 1-06 (R2022)

 

 

5.1. Impulsu pārslēgšana izturas spriegumu, SIL

• Definīcija

Maksimālais spriegums, ko transformators var izturēt pārsprieguma trieciena apstākļos, ko izraisa slēdžu darbība utt., Salīdzinot ar zibens impulsu, operatīvā impulsa viļņu forma ir maigāka, bet ilgums ir ilgāks.

• funkcija

Pārliecinieties, ka transformators var darboties stabili bez izolācijas traucējumiem, kas saistīti ar sprieguma apstākļiem, ko izraisa energosistēmas operācijas (piemēram, ķēdes pārtraucēju atvēršana un aizvēršana).

 

5.2 Daļējs izlādes līmenis, PD

• Definīcija

Daļēja izlāde attiecas uz daļēja dielektriskā sadalījuma parādību, kas notiek izolācijas sistēmas iekšpusē vai uz tās augstsprieguma apstākļos, parasti pilnībā nešķērsojot elektrodu atstatumu.

• funkcija

Izmērot daļējas izlādes līmeni, var noteikt iespējamos izolācijas sistēmu defektus, piemēram, burbuļus, plaisas vai materiāla novecošanos, lai novērstu šo niecīgo izlādes attīstību nopietnās izolācijas kļūdās.

 

5.3. Izolācijas pretestība ir

• Definīcija

Izmēra pretestības vērtību starp tinumu un zemi vai starp dažādiem tinumiem. Jo augstāka ir izolācijas pretestība, jo labāka izolācijas sistēma.

• funkcija

Izolācijas rezistences pārbaude tiek izmantota ikdienas uzturēšanai un pārbaudei, palīdzot novērtēt izolācijas sistēmas veselības stāvokli un mitruma saturu un novērst izolācijas pasliktināšanos.

 

5.4 Izkliedes koeficients, tan delta

• Definīcija

Dielektriskā zuduma koeficients (TAN δ) atspoguļo izolācijas materiālu elektriskos zudumus, atspoguļojot materiālu enerģijas zudumu elektriskā lauka darbībā.

• funkcija

To izmanto, lai novērtētu izolācijas materiālu elektriskās īpašības un novecošanās pakāpi. Augstāka iedeguma vērtība var norādīt uz novecošanos vai defektiem izolācijas sistēmā.

 

5.5 Termiskā klase

• Definīcija

Maksimālo temperatūru, ko izolācijas materiāli var izturēt ilgā laika posmā, parasti norāda ar dažādām burtu pakāpēm (piemēram, A, B, F, H), kas atbilst atšķirīgai maksimālajai pieļaujamajai temperatūrai.

• funkcija

To izmanto izolācijas materiālu izvēlei un projektēšanai, lai nodrošinātu, ka materiāli nezaudē izolācijas veiktspēju paredzētajā darbības temperatūrā.

 

5.6 Temperatūras paaugstināšanās tests

• Definīcija

Izmēra transformatora tinumu, serdes un izolācijas sistēmas temperatūras paaugstināšanos, kad tas darbojas pie nominālās slodzes

• funkcija

Pārliecinieties, ka transformatoram nav paātrināta novecošanās vai izolācijas materiālu kļūme, kas saistīta ar pārkaršanu normālos darbības apstākļos.

 

5.7 Rāpas attālums un klīrenss

• Definīcija

Šļūdes attālums ir īsākais attālums starp divām vadītspējīgām daļām gar izolācijas virsmu, un elektriskais klīrenss ir īsākais attālums, caur kuru gaiss iet starp divām vadošām daļām.

• funkcija

Pietiekama šļūdes attāluma un elektriskā klīrensa nodrošināšana var novērst virsmas izlādi un gaisa sadalījumu un garantēt transformatora drošību mitrā vai piesārņotā vidē.

 

5.8 Izolācijas eļļa

• Definīcija

Tas ietver tādus indikatorus kā sadalīšanās spriegums, skābes vērtība un mitruma saturs, atspoguļojot izolācijas eļļas izolācijas veiktspēju un stabilitāti.

• funkcija

Izolācijas eļļas kvalitāte tieši ietekmē transformatora vispārējo izolācijas līmeni. Regulāra izolācijas eļļas veiktspējas rādītāju uzraudzība var novērst elektriskos traucējumus.

 

Šie parametri aptver visus transformatoru izolācijas sistēmas aspektus, sākot no materiāla īpašībām līdz vispārējam dizainam. Izmantojot visaptverošu testēšanu un novērtēšanu, tas nodrošina, ka transformatoram ir pietiekams izolācijas līmenis dažādos darba apstākļos, tādējādi garantējot tā drošu un uzticamu darbību. Katrs parametrs atspoguļo noteiktu izolācijas sistēmas aspektu. Integrējot šos rādītājus, transformatora izolācijas līmeni var visaptveroši novērtēt, nodrošinot tā stabilitāti un drošību energosistēmā.