Изоляция силовых трансформаторов

Лекция 4. ВНУТРЕННЯЯ ИЗОЛЯЦИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Изоляция силовых трансформаторов с металлическим баком разделяется на внешнюю и внутреннюю. Внешняя изоляция составлена воздушными промежутками между вводами, между вводами и заземленным баком, а также по поверхности фарфоровых покрышек вводов. К внутренней изоляции относят изоляционные промежутки внутри бака: изоляцию обмоток, масляной части вводов, отводов и вспомогательных устройств.

Изоляцию обмоток разделяют на главную и продольную. Главная изоляция составлена изоляцией между обмотками, между обмотками и магнитопроводом, междуфазной изоляцией между наружными катушками двух соседних стержней и изоляцию наружной катушки от стенки бака. К продольной изоляции относят изоляционные промежутки между витками, между слоями витков и между катушками одной обмотки. Габариты главной и продольной изоляции при напряжениях до 220 кВ включительно определяются грозовыми перенапряжениями. Конструкция изоляции должна обеспечивать охлаждение активных частей трансформатора.

Рисунок 4.1- Общий вид главной изоляции обмоток трансформаторов

Главная изоляция выполняется преимущественно маслобарьерного типа, обладающая высокой импульсной электрической прочностью и обеспечивающая интенсивное охлаждение обмоток и магнитопровода. Эта изоляция представляет собою трансформаторное масло с барьерами из электротехнического картона. Общий вид такой изоляции показан на рис. 4.1. Набор барьеров составляют из трех основных видов: цилиндрический барьер, плоская шайба и угловая шайба.

Барьеры разделяют один большой масляный промежуток на несколько меньших, что увеличивает общее пробивное напряжение. Для наибольшего эффекта барьеры должны располагаться перпендикулярно силовым линиям электрического поля.

Рисунок 4.2 - Вертикальное (а) и горизонтальное (б) сечение масляных каналов

Для обеспечения циркуляции масла и отвода тепла сооружают масляные каналы двух основных видов (рис. 4.2):

- вертикальные каналы между цилиндрическими барьерами и между барьерами и обмоткой с помощью вертикальных реек;

- горизонтальные каналы между витками с помощью горизонтальных прокладок, которые служат одновременно для крепления вертикальных реек.

Характерное строение главной изоляции трансформаторов напряжением 35 кВ и 110 кВ показано на рис. 4.3.

В трансформаторах 220 кВ и выше часто делают ввод в середину катушки, что приводит к уменьшению напряжения на краях катушки.

Продольная изоляция силовых трансформаторов выполняется обычно слоями электроизоляционной бумаги, накладываемой поверх провода.

Рисунок 4.3 - Главная изоляция трансформаторов 35 кВ (а) и 110 кВ (б)

В маслобарьерной изоляции электрически наиболее нагруженными оказываются прослойки масла, поскольку диэлектрическая проницаемость ε _r электрокартона составляет примерно 4, а у масла ε _r≈2.2, к тому же электрическая прочность масла в 3-4 раза меньше электрической прочности пропитанного электрокартона. Нарушение маслобарьерной изоляции начинается с пробоя масляного канала без полного пробоя изоляции, при этом в месте пробоя образуются необратимые повреждения электрокартона или бумаги, снижающие ее электрическую прочность. Чтобы этого не происходило, в масляном канале рабочие напряженности электрического поля принимают от 2.5 кВ/мм до 5 кВ/мм в первом масляном канале, где напряженность поля наибольшая.