Czym jest izolacja transformatora?
Jeśli chodzi o system zasilania, myślimy o ogromnych korzyściach produkcyjnych i wygodzie życia, jakie on przynosi, ale nie możemy też nie zwracać dużej uwagi na jego moc i bezpieczeństwo, w końcu ma on tytuł „elektrycznego tygrysa”. W codziennym użytkowaniu transformatorów mocy „izolacja” jest związana z jego bezpieczeństwem.
Podstawowy pomysł
Izolacja, to termin fizyczny, odnosi się do stosowania substancji nieprzewodzących w celu odizolowania lub owinięcia naładowanego ciała, w celu ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym. Izolacja transformatora mocy ma zapobiegać wystąpieniu upływu prądu i awarii oraz zapewniać bezpieczeństwo elektryczne i niezawodność transformatora. Dotyczy izolacji uzwojeń transformatora, rdzeni żelaznych i innych elementów z uziemieniem, między różnymi uzwojeniami fazowymi i między różnymi poziomami napięcia.
Rodzaj izolacji
Izolacja transformatora mocy dzieli się na izolację całkowitą i izolację stopniowaną. Izolacja całkowita to taka, w której całe uzwojenie jest izolowane na tym samym poziomie i nadaje się do małych transformatorów i zastosowań o niskiej pojemności. Tak zwana izolacja stopniowana (znana również jako półizolacja), to znaczy, że główna izolacja uzwojenia transformatora w pobliżu centralnego punktu jest niższa niż główna izolacja po stronie wejściowej. Transformatory dla klas napięcia 35 kV i niższych są w pełni izolowane. Transformator z izolacją stopniowaną jest stosowany głównie w wysokoprądowym systemie uziemienia sieci energetycznej 110 kV i wyższego poziomu napięcia. W porównaniu z izolacją pełną, izolacja stopniowana może zmniejszyć rozmiar izolacji wewnętrznej, dzięki czemu rozmiar całego transformatora jest zmniejszony, koszt jest zmniejszony i jest bardziej ekonomiczny. Ma jednak również pewne wady, takie jak pod względem bezpieczeństwa, nie jest tak bezpieczna jak pełna izolacja.
Konstrukcja izolacyjna
Izolację transformatora, z punktu widzenia wewnętrznego i zewnętrznego, można podzielić na izolację zewnętrzną i izolację wewnętrzną.
Izolacja wewnętrzna odnosi się do izolacji między różnymi elementami elektronicznymi w zbiorniku transformatora, w tym głównie izolacji uzwojeń, izolacji przewodów i przełącznika zaczepów. Te części izolacyjne zasadniczo nie są dotknięte warunkami zewnętrznymi, takimi jak atmosfera, zanieczyszczenia, wilgoć, ciała obce itp. Izolacja wewnętrzna dzieli się dalej na izolację główną i izolację podłużną. Izolacja pierwotna odnosi się do izolacji między uzwojeniami a ziemią, między fazami i między uzwojeniami tej samej fazy i różnych poziomów napięcia. Jest to najbardziej krytyczna część izolacji w transformatorze, która bezpośrednio wpływa na niezawodność działania i koszt produktu transformatora.
Izolacja zewnętrzna odnosi się do tulei izolacyjnej i izolacji powietrznej na zewnątrz zbiornika oleju transformatorowego, w tym do samej tulei izolacyjnej i izolacji między tuleją izolacyjną a odległością szczeliny powietrznej między rurą izolacyjną a częścią uziemiającą. Stabilność izolacji zewnętrznej jest w dużym stopniu zależna od środowiska, ale ma ona pewną naturalną zdolność odzyskiwania.
Metody i materiały izolacyjne
Izolacja transformatora mocy zwykle przyjmuje izolację zanurzoną w oleju, izolację suchą, izolację gazową i inne metody. Izolacja zanurzona w oleju jest stosowana głównie w transformatorach zanurzonych w oleju, co może zapewnić, że transformator pracuje normalnie w warunkach wysokiego napięcia i ma dobrą odporność na wilgoć, chłodzenie, wstrząsy i gaszenie łuku. Izolacja sucha i izolacja gazowa są stosowane głównie w transformatorach suchych, izolacja sucha ma zalety niełatwej do zawilgocenia, niełatwej do zapalenia, łatwej do utrzymania, ale nie nadaje się do środowiska wysokiego napięcia. Izolacja gazowa ma niską stałą dielektryczną i dobrą wydajność gaszenia łuku, ale jest droga i trudna do usunięcia gazu na czas.
W przypadku materiałów izolacyjnych istnieją materiały stałe i płynne. Materiały stałe, takie jak papier izolacyjny, falisty papier izolacyjny, papier Denison, papier Nomex itp., mają dobrą stabilność termiczną i odporność na wilgoć. Materiały płynne, takie jak oleje izolacyjne, wymagają regularnego testowania i utrzymywania jakości.
Materiały izolacyjne można również podzielić według klasy odporności cieplnej, powszechne klasy to A, E, B, F, H pięć, każda klasa ma odpowiadającą jej dopuszczalną temperaturę roboczą. Maksymalna dopuszczalna temperatura dla klasy izolacji A wynosi 105 stopni. Maksymalna dopuszczalna temperatura dla klasy izolacji E wynosi 120 stopni. Maksymalna dopuszczalna temperatura dla klasy izolacji B wynosi 130 stopni. Maksymalna dopuszczalna temperatura dla klasy izolacji F wynosi 155 stopni. Maksymalna dopuszczalna temperatura dla klasy izolacji H wynosi 180 stopni.
Problem z usterką izolacji
Starzenie się izolacji
Starzenie się izolacji transformatora to złożony i stopniowy proces, odnosi się do materiału izolacyjnego wewnątrz transformatora, w procesie długotrwałej eksploatacji, pod wpływem różnych czynników, stopniowo traci pierwotną wytrzymałość mechaniczną i wytrzymałość izolacji elektrycznej. Starzenie się izolacji transformatora ma głównie następujące przyczyny: niewłaściwa izolacja wilgoci, korozja chemiczna, długotrwała praca przeciążeniowa, awaria złącza transformatora, starzenie elektryczne, starzenie ciśnieniowe itd. W odpowiedzi na starzenie się izolacji transformatora, należy regularnie przeprowadzać test rezystancji izolacji, test współczynnika strat dielektrycznych, czyszczenie i suszenie, regularną kontrolę wymiany oleju i konserwację układu chłodzenia.
Izolacja przeciwwilgociowa
Wilgoć izolacji transformatora mocy jest łatwa do spowodowania zwarcia międzywarstwowego transformatora lub międzyzwojowego, co powoduje uszkodzenie systemu zasilania. Izolacja transformatora mocy jest dotknięta wilgocią głównie z następujących powodów: (1) Izolacja jest dotknięta słabym uszczelnieniem transformatora (2) Izolacja jest dotknięta problemem jakościowym transformatora (3) Izolacja jest dotknięta wilgocią podczas transportu transformatora (4) Instalacja i konserwacja transformatora spowodowane izolacją są dotknięte starzeniem się transformatora mocy. Dlatego też, biorąc pod uwagę możliwe problemy z wilgocią izolacji transformatora, materiały izolacyjne transformatora powinny być regularnie naprawiane, takie jak wilgoć jest wykrywana na czas wymiany, podczas transportu, konserwacji, aby uniknąć wilgoci, rozproszenia oleju, zwrócenia uwagi na metodę działania podczas użytkowania, aby uniknąć wilgoci izolacji spowodowanej nieprawidłową obsługą.
