Изоляция силовых трансформаторов

Верхнее ярмо Нижнее ярмо Рис.4.6.1 Схема изоляции обмоток автотрансформатора. а - конструктивная схема; б - схема соединения; 1 - барьеры; 2 - угловые шайбы.

Изоляция силовых трансформаторов представляет собой сложную систему, состоящую из многих различных как по назначению, так и по конструктивному исполнению участков и элементов. Классификация этих элементов может быть определена по ряду признаков. Прежде всего изоляция разделяются на внешнюю (наружную) и внутреннюю. Внешняя изоляция трансформаторов состоят из воздушных промежутков (между- выводами и корпусом и между выводами различных обмоток) и из фарфоровых покрышек вводов. Выбор внешний изоляции трансформаторов производится аналогично выбору соответствующей изоляции любого другого силового оборудования. Внутренняя изоляция силовых трансформаторов общего назначения отечественного производства выполняются маслобарьерного типа. Бак трансформатора, в котором находятся активные части (магнитопровод и обмотки), отводы и вспомогательные устройства, заполняется минеральным трансформаторным маслом, которое не только изолирует, но и отводит тепло от активных частей. К внутренней относится изоляция обмоток., отводов и вспомогательных устройств (переключателей и др.).

В свою очередь изоляция обмоток разделяется на главную и продольную. К главной изоляции относится изоляция между обмотками (или между обмотками и экраном) одного стержня магнитопровода в средней части, изоляция края обмотки от других обмоток одного стержня, изоляция края обмотки от ярма магнитопровода (ярмовая), изоляция между наружными обмотками соседних стержней магнитопровода (междуфазовая) и изоляция наружной обмотки от стенки бака. В продольной различают изоляцию витковую и междукатушечную изоляцию.

На рис.15.26 схематически изображена главная изоляция трехобмоточного трансформатора и указаны основные изоляционныепромежутки: междуобмоточная изоляция (промежутки s_вн-нн, s_сн-нн) ярмовая изоляция S_я, междуфазная изоляция S_мФ-

ИЗОЛЯЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ 3¸35 кВ.

Трансформаторы с высшим напряжением 6,10 и 35кВ имеют аналогичную по конструкции маслобарьерную изоляцию, отличающуюся только некоторыми размерами. На рис.6.2 приведена конструкция изоляции трансформатора 35кВ.

Конструкция изоляции трансформатора 35кВ.

1 - магнитопровод; 2 - бакелитовые цилиндры; 3 - щитки из электрокартона.

Рис.4.6.2

Главная изоляция междуобмотками низшего (НН)и высшего (ВН) напряжения трансформаторов 3¸35кВ состоит из двух масляных каналов, разделнным барьером - бакелитовым цилиндром. Величина главного изоляционного расстояния S_вн-нн,обычно составляет 20-30мм и определяется не столько требованием обеспечения необходимой электрической прочности, сколько конструктивными и технологическими требованиями. То же caìoe можно сказатъ о ярмовой изоляции.

Некоторые трансформаторы напряжением до 35кВ специального назначения (электровозные, шахтные и др.) по соображениям пожаробезопасности выполняются сухими. В этом случае изоляционной и охлаждающей средой является газ, как правило, воздух и иногда элегаз. Весьма перспективно применение легко кипящих жидкостей типа фреона.

Обмотки трансформаторов изготовляются из медного и алюминиевого провода прямоугольного сечения. Изоляция самого провода состоит из повивов бумажной ленты толщиной 0.12мм (бумага К-12) и имеет толщину на обе стороны провода около 0.5мм.

ИЗОЛЯЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ 110¸750 кВ.

На рис.4.6.3 приведена конструктивная схема выполнения изоляции двухобмоточного трансформатора 110кВ с вводом на краю обмотки.

Основными элементами главной маслобарьерной изоляции являются цилиндрические барьеры и угловые шайбы из электрокартона, разделяющие изоляционные промежутки между обмотками или между обмоткой и заземленными частями на несколько масляных канатов. Количество картонных барьеров, их толщина и расположение разные в зависимости от напряжения и от конструкции трансформатора. В результате разделения барьерами одного большого изоляционного промежутка на несколько меньших электрическая прочность изоляции в целом увеличивается.

Наибольший эффект увеличения имеет место тогда когда барьер располагается по эквипотенциальной линии поля, благодаря чему отсутствует тангенсальная составляющая напряженности поля вдоль поверхности картона. При конструировании трансформатора это учитывается, с одной стороны, соответствующим размещением барьеров и, с другой стороны, приданием токоведущим и заземленным частям таких форм. которые уменьшают неравномерность поля и тем самым обеспечивают более простые очертания эквипотенциальных поверхностей.

Рис.4.6.3. Изоляция двухобмоточного трансформатора 110кВ с вводом на краю обмотки. 1 - барьеры из электрокартона; 2 – угловые шайбы. НН, ВН - обмотки высшего и низшего напряжения фазы; ПК - зазмленное пресующее кольцо; ек - емкостные кольца; А и В - катушки входной зоны.

Рис.4.6.4.Конструктивное выполнение перемычки СН-ВН и отвода от обмотки СН в автотрансформаторе 500/220кВ. 1 - обмотка СН; 2 - обмотка ВН; 3 – емкостное кольцо СН; 4 - промежуточное кольцо с пазом, экранирующий отвод; 5 - емкостное кольцо ВН; 6 - гибкий провод отвода; 7 - присоединение обмотки к отводу; 8 - бумажная изоляция.

Во многих случаях серьезные конструктивные затруднения связаны с устройством отвода, т.е. вывода провода от конца обмотки, в особенности от обмотки среднего напряжения (СН), расположенной обычно между обмотками НН и ВН. На рис.6.4 представлен эскиз выполнения отвода от обмотки СН автотрансформатора 500/220кВ. Отвод выполняется гибким медным проводов на который наносится бумажная изоляция. Гибкий провод припаивается ко внутреннему емкостному кольцу 3 (обмотки СН) и проходит через разрез во внешнем емкостном кольце 5 (обмотки ВН). Между емкостными кольцами обмоток СН(3) и ВН(5) устанавливается еще одно кольцо (4), в результате чего отвод экранируется от ярма и существенно выравнивается электрическое поле у торцов обмоток СН и ВН. Вблизи емкостных колец к проводу припаиваются концы проводов обмоток СН и ВН. Места присоединений проводов и отпаек от емкостных колец изолируются бумажной лентой, которая проходит технологическую обработку вместе со всей изоляцией трансформатора.

Обмотки ВН трансформаторов 110кВ и выше изготовляются из медного провода прямоугольного сечения с толщиной изоляции от 0,95 до 4,4 мм на обе стороны провода. Часть обмотки примыкающая к линейному концу имеет усиленную продольную изоляцию и образует входную зону.

Входная зона обмотки с емкостной защитой:

1 - отводу; 2 - емкостное кольцо;3 - входные катушки с дополнительной изоляцией; 4 — катушки без дополнительной изоляции; 5 - экранирующие витки емкостной защиты

Рис.4.6.5

На рис.4.6.5 приведен эскиз изоляции во входной зоне обмотки 220кВ с вводом в середину обмотки. Экранирующие витки расположенные против катушек входной зоны,увеличивают емкость между этими катушками и точкой ввода в обмотку, что улучшает начальное распределение напряжения при грозовых перенапряжениях.

Главная изоляция трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110кВ и выше выполняется либо маслобарьерного типа, либо бумажно-маслянного.