Izolacija transformatorja

 

1.1 Opredelitev izolacije

Transformatorski izolacijski materiali se nanašajo na materiale, ki se uporabljajo tako znotraj kot zunaj transformatorja. Glavna funkcija teh materialov je izolirati električne komponente, da se prepreči nenadzorovana prevodnost toka med naviji različnih napetostnih ravni, med navijanjem in jedro, med navitiji in ohišjem ter med navijanjem in drugimi prevodnimi deli. Uporaba izolacijskih materialov zagotavlja, da lahko transformator varno deluje v oblikovanem območju električnega napetosti, kar preprečuje električni razpad, kratke tokokroge in druge električne napake.

 

1.2 Izolacijska funkcija

• Električna izolacija

Izolacijski materiali preprečujejo električne kratke tokokroge ali okvare z zagotavljanjem poti visoke odpornosti, kar preprečuje, da bi tok tekel iz ene električne komponente v drugo ali ozemljitev.

• Učinkovitost visokega tlaka

Izolacijski materiali morajo biti sposobni prenesti visoko napetost in takojšnjo prenapetost med delovanjem transformatorja (kot so napetostni trni, ki jih povzročajo strele ali preklopne operacije) brez električnega razpada.

• Učinkovitost toplotne odpornosti

Transformatorji med delovanjem ustvarjajo toploto, zato morajo biti izolacijski materiali dovolj toplotne odpornosti, da preprečijo razgradnjo ali okvaro pri visokih temperaturah.

• Mehanska zaščita

Izolacijski materiali morajo zagotoviti tudi mehansko podporo in zaščito, da preprečijo, da bi se navitja ali druge električne komponente poškodovali zaradi vibracij, šoka ali zunanjega stresa.

• Dolgoročna stabilnost

Izolacijski materiali bi morali imeti dobro delovanje proti staranju in biti sposobni ohraniti svoje električne in mehanske lastnosti med dolgoročnim delovanjem.

 

1.3 Vrsta izolacije

• Unični izolacijski materiali: emajlirana žica, žica, oblečena v papir, trak iz steklenih vlaken itd.

• Glavni izolacijski materiali: Električni papir, epoksi smola, izolacijsko olje

• distančniki in podporni materiali: Stisnjene lesene deske, epoksi steklene vlakne

• Izolacija med navitij: Interlayer Izolacijski papir, poliesterski film

• Končni izolacijski material: Izolacijski rokav, končna izolacija

• svinčene izolacijske materiale: izolacijski plašč, izolacijski trak

• Dodatni izolacijski materiali: sljud trak, tesnilo odporno na visoko temperaturo

• ohišje in strukturna izolacija: Izolacijske deske za particijo, izolacijske podporne trakove

• Izolacijsko olje: V glavnem se uporablja v oljnih transformatorjih, služi dvojnemu namenu hlajenja in izolacije

• Zunanja izolacija transformatorja: Porcelanske puše, ki se uporabljajo na visokonapetostni svinčeni vtičnici, ki zagotavljajo električno izolacijo in mehansko podporo

 

 

2.1 Opredelitev ravni izolacije

Raven izolacije transformatorja se nanaša na sposobnost notranjega izolacijskega sistema transformatorja, da prenese specifične napetostne napetosti (kot so napetost moči, napetost strele ali napetost stikala) brez električnega razpada. To je ključni kazalnik za merjenje odpornosti transformatorja na električni stres, kot so električne napake in prenapetostni dogodki (kot so strele in operacije stikal) med delovanjem. Raven izolacije neposredno vpliva na zanesljivost, varnost in življenjsko dobo transformatorjev.

 

2.2 Ključni element ravni izolacije

• Tolerančna sposobnost električnega stresa

Glavni namen ravni izolacije je zagotoviti, da naviti, jedro in druge električne komponente transformatorja ne doživljajo okvare, delnega praznjenja ali drugih oblik električnih napak, če jih podvržejo električni napetosti.

• Lastnosti izolacijskih materialov

Raven izolacije je neposredno povezana s kakovostjo izolacijskega materiala. Dielektrična trdnost, odpornost na toploto, odpornost na staranje, odpornost na vlago in druge lastnosti materiala določajo električni stres, ki ga transformator zdrži.

• Izolacijska zasnova

Raven izolacije je odvisna tudi od zasnove transformatorja, vključno z izbiro materialov, debelino, metodo postavitve itd. Razumna izolacijska zasnova lahko učinkovito poveča raven izolacije transformatorjev in zagotovi stabilnost izolacijskega sistema v visoki napetosti in visokih temperaturnih pogojih.

• Splošna zanesljivost izolacijskega sistema

Raven izolacije se ne nanaša samo na tolerančno zmogljivost enega samega materiala, ampak vključuje tudi zanesljivost celotnega izolacijskega sistema pri oblikovanju, izdelavi in ​​delovanju. Kakovostni izolacijski sistem lahko ohrani električno delovanje med dolgoročnim delovanjem in se izogne ​​degradaciji zmogljivosti, ki jo povzročajo staranje ali spremembe v okolju.

 

3.1 Zagotovite električno varnost

Raven izolacije je ključni kazalnik za merjenje, ali lahko transformator varno deluje v različnih pogojih električnega napetosti, kot so močna frekvenčna napetost, strela impulzne napetosti in delovna napetost impulza. Visoke ravni izolacije pomenijo, da lahko transformatorji prenesejo te napetosti brez razpada ali kratkega stika in s tem zagotovijo splošno varnost elektroenergetskega sistema. Zanesljivost izolacijskega sistema je neposredno povezana s tem, ali bo transformator zaradi električnih napak doživel izpade električne energije, poškodbe opreme ali resnejše nesreče z električno energijo.

 

3.2 Izboljšajte zanesljivost transformatorjev

Med delovanjem bodo transformatorji naleteli na različne električne napetosti, kot so prenapetost in trenutni napetostni trni. Visoke ravni izolacije omogočajo transformatorjem, da ohranijo normalno delovanje, ko se soočajo s temi izzivi, pri čemer se izogibajo izolacijski okvari ali delni izpust. To ne samo povečuje zanesljivost transformatorja, ampak tudi zmanjšuje stroške vzdrževanja in nadomestitve, ki jih povzroči zaustavitev zaradi napak.

 

3.3 Razširite življenjsko dobo

Med delovanjem bodo transformatorji naleteli na različne električne napetosti, kot so prenapetost in trenutni napetostni trni. Visoke ravni izolacije omogočajo transformatorjem, da ohranijo normalno delovanje, ko se soočajo s temi izzivi, pri čemer se izogibajo izolacijski okvari ali delni izpust. To ne samo povečuje zanesljivost transformatorja, ampak tudi zmanjšuje stroške vzdrževanja in nadomestitve, ki jih povzroči zaustavitev zaradi napak.

 

3.4 Odzivanje na vplive na okolje

Transformatorji morajo pogosto delovati v različnih zapletenih okoljskih razmerah, vključno z visoko vlažnostjo, visoko onesnaževanjem, ekstremnimi temperaturami in drugimi okolji. Visoka raven izolacije omogoča transformatorju, da se prilagodi tem okoljskim razmeram, ne da bi upadala uspešnost izolacije ali neuspeh. To je še posebej pomembno za transformatorje, ki delujejo v težkih okoljih, kot so električna oprema na obalnih območjih, industrijskih conah ali regijah z visoko višino.

 

3.5 Upirajte nepričakovane dogodke

Nenadni dogodki, kot so strele in operacije stikal, lahko v kratkem času povzročijo izjemno visoko napetostno napetost na transformatorje. Visoka raven izolacije transformatorja lahko zagotovi, da lahko v teh okoliščinah še vedno normalno deluje in ne bo povzročila izolacijske razpada zaradi trenutnih napetostnih konic. To je ključnega pomena za ohranjanje stabilnosti električnega omrežja, zlasti na območjih z ekstremnim vremenom ali pogostimi operacijami električnega omrežja.

 

3.6 Izpolnjevanje standardov in specifikacij

Powerska industrija ima stroge standarde in regulativne zahteve za izolacijsko raven transformatorjev, kot sta IEC (Mednarodna elektrotehnična komisija) ali IEEE (Inštitut za elektrotehnike in elektronike). Visoke ravni izolacije lahko zagotovijo, da transformatorji izpolnjujejo te mednarodne standarde in tako zagotavljajo njihovo prilagodljivost in sprejemljivost na svetovnem trgu. To ne samo da pomaga zagotoviti skladnost izdelkov, ampak zagotavlja tudi garancijo za uporabo transformatorjev v različnih državah in regijah.

 

3.7 Zmanjšajte stroške vzdrževanja in delovanja

Transformatorji z visoko stopnjo izolacije imajo med delovanjem manj napak, kar pomeni manj zahtev glede vzdrževanja in izpadov, s čimer se zmanjšajo obratovalni stroški. Poleg tega visoka raven izolacije tudi zmanjšuje stroške vzdrževanja in nadomestitve, ki jih povzroča staranje izolacije ali okvara.

 

3.8 Stabilnost podpornega omrežja

Transformatorji so ključna oprema v elektroenergetskih sistemih, njihova operativna stabilnost pa neposredno vpliva na splošno stabilnost električnega omrežja. Visoka stopnja izolacije lahko zagotovi, da transformatorji dolgo in stabilno delujejo v električnem omrežju, zmanjšajo verižno reakcijo, ki jo povzroči okvara opreme, in tako zagotavlja kontinuiteto in zanesljivost napajanja.

 

3.9 Povzetek

Stopnja izolacije transformatorja je ključnega pomena za zagotavljanje varnosti, zanesljivosti, trajnosti opreme in njene prilagodljivosti različnim delovnim okoljem. Z načrtovanjem in izdelavo transformatorjev z visokimi stopnjami izolacije je mogoče učinkovito izboljšati celotno zmogljivost elektroenergetskega sistema, življenjsko dobo opreme se lahko podaljša, stroški obratovanja in vzdrževanja pa se lahko zmanjšajo. Te prednosti so omogočile visoke ravni izolacije, da so zasedli temeljni položaj pri oblikovanju, proizvodnji opreme in obratovanja in vzdrževanju električnih sistemov.

 

4.1 Uporabljeni test napetosti - definicija

Uporabljeni napetostni test transformatorja, znan tudi kot preskus moči, je preskusna napetost, ki se uporablja za vsako navijanje transformatorja, ki je višja od običajne delovne napetosti. Preveriti zmogljivost in zanesljivost njegovega izolacijskega sistema v ekstremnih napetostnih pogojih. Takšen test se običajno izvaja med proizvodnim postopkom in testom sprejemanja na kraju samem in je eno od pomembnih sredstev za zagotovitev električne varnosti transformatorjev pri dejanskem delovanju.

4.1.1 Uporabljeni test napetosti - namen

• Preverite moč izolacije

Z uporabo napetosti, ki je višja od običajne delovne napetosti, preverite, ali izolacijski sistem med naviji transformatorja, med navijanjem in jedro ter med navijanjem in ohišjem ima zadostno moč, da se upira električni razpadi

• Zaznajte napake v proizvodnji

Zunanje testiranje napetosti lahko izpostavi možne okvare izolacije v procesu proizvodnje transformatorjev, kot so delni izpust, poslabšanje ali poškodba izolacijskih materialov. Te napake je večja verjetnost, da bodo odkrite v pogojih z visoko napetostjo

• Zagotoviti operativno varnost

Z zunanjim testiranjem napetosti vzdržuje se, da lahko transformator med delovno življenjsko dobo varno deluje v normalnih in nenormalnih napetostnih pogojih, kar preprečuje poškodbe opreme ali izpadi električne energije, ki jih povzročajo električne napake.

4.1.2 Uporabljeni test napetosti - Pregled metode

Uporabljena preskusna metoda napetosti vključuje uporabo testne napetosti, ki je višja od običajne delovne napetosti na naviji transformatorja, kot je dvakrat večja od napetosti, in jo vzdržuje eno minuto, da preveri vzdržljivost in zanesljivost njegovega izolacijskega sistema v ekstremnih napetostnih pogojih.

 

4.2 Impulz strele vzdrži testno-bil-definicija

Impulzni test strele je preskusna metoda, ki simulira vzdržljivost izolacijskega sistema električne opreme (na primer transformatorjev) v pogojih strele. Ta test je pomemben za oceno, ali se lahko transformator izogne ​​izolacijskim razpadom, ko ga udari strela, kar zagotavlja varnost in zanesljivost transformatorja.

4.2.1 Impulz strele vzdrži testno bil-namen

• Preverite moč izolacije

Z uporabo visokonapetostnih impulzov, ki simulirajo udarce strele, se preizkusi, ali lahko izolacijski sistem transformatorja ostane nedotaknjen v ekstremnih pogojih, da se prepreči električna razpada.

• Odkrijte potencialne napake

Zaznajte morebitne napake v izolacijskem sistemu, kot so mehurčki, razpoke ali težave s staranjem. Te napake med normalnim delovanjem morda niso vidne, vendar lahko povzročijo izolacijsko okvaro pod streli.

• Zagotovite varnost opreme

Prepričajte se, da lahko transformator varno deluje v dejanskih udarnih dogodkih strele, da se izogne ​​poškodbam opreme ali napak z električnim sistemom, ki jih povzroči izolacijska okvara.

4.2.2 Impulz strele vzdrži test-bil-pregled metode

S pomočjo impulznega generatorja napetosti se na navitja transformatorja nanese impulzna napetost, ki simulira strele. Testi se običajno izvajajo večkrat (na primer 3 do 6 pozitivnih udarcev polarnosti), testi pa se izvajajo na različnih terminalih. Odzivna valovna oblika transformatorja se spremlja z opremo, kot so osciloskopi, da zaznajo morebitne nenormalne pojave (na primer delno izcedek in razpad izolacije). Zabeležite vrednost napetosti, valovno obliko in odziv vsakega udarca.

 

4.3 Prikaz tablice

• Raven impulza strele

Predstavljen je s simbolom Li, napetostna enota pa je KV

• Uporabljena raven napetosti

Predstavljen je s simbolom AC in napetostna enota je KV

Na primer:

80MVA 132\/33kV transformator moči

Visoka napetost: Li\/AC 650\/275 kV

Visoka napetostna nevtralna točka: Li\/AC 325\/140kV

Nizka napetost: Li\/AC 170\/70 kV

 

 

4.4 Standardi

 

Iec	Ieee	CSA
IEC 60076-3-2013 transformatorji moči - 3. del izolacije, dielektrični testi in zunanji odmiki v zraku	IEEE C57.12. 00-2021	CSA C2. 1-06 (R2022)

 

 

5.1 Preklopni impulz vzdrži napetost, SIL

• Opredelitev

Najvišja napetost, ki jo lahko transformator zdrži pod pretirano cepljenimi pogoji udarca, ki jih povzročajo preklopne operacije itd. V primerjavi s strelom je valovna oblika operativnega impulza blažja, vendar je trajanje daljše.

• funkcija

Prepričajte se, da lahko transformator deluje stabilno brez izolacijskih napak v pretiranih cenjenih pogojih, ki jih povzročajo operacije elektroenergetskega sistema (na primer odpiranje in zapiranje odklopnikov).

 

5.2 Delna raven praznjenja, PD

• Opredelitev

Delni izcedek se nanaša na pojav delnega dielektričnega razpada, ki se pojavi znotraj ali na površini izolacijskega sistema pod visokimi napetostnimi pogoji, običajno ne prečka razmika elektrode.

• funkcija

Z merjenjem stopnje delnega praznjenja je mogoče zaznati potencialne napake v izolacijskih sistemih, kot so mehurčki, razpoke ali staranje materiala, da se prepreči, da bi se ti drobni izpusti razvili v resne izolacijske napake.

 

5.3 izolacijska odpornost IR

• Opredelitev

Izmerite vrednost upora med vijuganjem in tlemi ali med različnimi naviji. Višji kot je izolacijska odpornost, boljši je izolacijski sistem.

• funkcija

Test izolacijske odpornosti se uporablja za vsakodnevno vzdrževanje in pregled, kar pomaga pri oceni zdravstvenega stanja in vsebnosti vlage v izolacijskem sistemu ter prepreči poslabšanje izolacije.

 

5.4 FACTOR DELIPIRANJA, TAN Delta

• Opredelitev

Dielektrični faktor izgube (tan δ) predstavlja električno izgubo izolacijskih materialov, kar odraža izgubo energije materialov pod delovanjem električnega polja.

• funkcija

Uporablja se za oceno električnih lastnosti in stopnje staranja izolacijskih materialov. Večja vrednost TAN δ lahko kaže na staranje ali napake v izolacijskem sistemu.

 

5.5 Termični razred

• Opredelitev

Najvišja temperatura, ki jo lahko izolacijski materiali zdržijo v daljšem obdobju, je običajno označena z različnimi stopnjami črk (na primer a, b, f, h), kar ustreza različnim največjim dovoljenim temperaturam.

• funkcija

Uporablja se za izbiro in oblikovanje izolacijskih materialov, da zagotovi, da materiali ne izgubijo izolacijskih zmogljivosti pri pričakovani delovni temperaturi.

 

5.6 Preskus dviga temperature

• Opredelitev

Izmerite temperaturno dvig navitij, jedra in izolacijskega sistema transformatorja, ko deluje pri nazivni obremenitvi

• funkcija

Prepričajte se, da transformator ne doživi pospešenega staranja ali okvare izolacijskih materialov zaradi pregrevanja v normalnih delovnih pogojih.

 

5.7 Razdalja in odmik

• Opredelitev

Razdalja plazenja je najkrajša razdalja med dvema prevodnima delima vzdolž izolacijske površine, električni odmik pa je najkrajša razdalja, skozi katero zrak prehaja med dvema prevodnima delima.

• funkcija

Zagotavljanje zadostne razdalje in električnega odmika lahko prepreči površinsko praznjenje in razpad zraka ter zagotovi varnost transformatorja v vlažnem ali onesnaženem okolju.

 

5.8 Izolacijsko olje

• Opredelitev

Vključuje kazalnike, kot so napetost razpada, vrednost kisline in vsebnost vlage, kar odraža izolacijsko zmogljivost in stabilnost izolacijskega olja.

• funkcija

Kakovost izolacijskega olja neposredno vpliva na celotno raven izolacije transformatorja. Redno spremljanje kazalnikov uspešnosti izolacijskega olja lahko prepreči električne napake.

 

Ti parametri pokrivajo vse vidike izolacijskega sistema transformatorjev, od lastnosti materiala do celotne zasnove. S celovito testiranjem in ocenjevanjem zagotavlja, da ima transformator dovolj ravni izolacije v različnih delovnih pogojih, s čimer zagotavlja njegovo varno in zanesljivo delovanje. Vsak parameter odraža poseben vidik izolacijskega sistema. Z vključitvijo teh kazalnikov je mogoče izolacijsko raven transformatorja celovito ovrednotiti, kar zagotavlja njegovo stabilnost in varnost v elektroenergetskem sistemu.