Kaj je izolacija transformatorja?
Ko gre za elektroenergetski sistem, pomislimo na ogromne proizvodne prednosti in udobje življenja, ki ga prinaša, vendar si ne moremo kaj, da ne bi namenili velike pozornosti njegovi moči in varnosti, navsezadnje ima naziv "električni tiger". Pri vsakodnevni uporabi energetskih transformatorjev je "izolacija" povezana z njihovo varnostjo.
Osnovni koncept
Izolacija je fizikalni izraz, ki se nanaša na uporabo neprevodnih snovi za izolacijo ali ovijanje naelektrenega telesa z namenom zaščite pred električnim udarom z varnostnimi ukrepi. Izolacija močnostnega transformatorja je namenjena preprečevanju pojava uhajanja toka in okvare ter zagotavljanju električne varnosti in zanesljivosti transformatorja. Nanaša se na izolacijo navitij transformatorja, železnih jeder in drugih komponent z ozemljitvijo, med različnimi faznimi navitji in med različnimi nivoji napetosti.
Vrsta izolacije
Izolacija močnostnega transformatorja je razdeljena na popolno izolacijo in stopenjsko izolacijo. Popolna izolacija je, kjer je celotno navitje izolirano na isti ravni in je primerno za majhne transformatorje in aplikacije z nizko zmogljivostjo. Tako imenovana stopenjska izolacija (znana tudi kot polizolacija), to je, da je glavna izolacija navitja transformatorja v bližini območja osrednje točke nižja od glavne izolacije na vhodni strani. Transformatorji za 35KV in nižje napetostne razrede so popolnoma izolirani. Razvrščeni izolirani transformator se v glavnem uporablja v visokotokovnem ozemljitvenem sistemu 110 kv in višje napetostnega omrežja. V primerjavi s popolno izolacijo lahko stopenjska izolacija zmanjša velikost notranje izolacije, tako da se zmanjša velikost celotnega transformatorja, zmanjšajo se stroški in je bolj ekonomična. Ima pa tudi določene slabosti, kot na primer glede varnosti ni tako varna kot popolna izolacija.
Izolacijska struktura
Izolacijo transformatorja z notranjega in zunanjega vidika lahko razdelimo na zunanjo izolacijo in notranjo izolacijo.
Notranja izolacija se nanaša na izolacijo med različnimi elektronskimi komponentami v rezervoarju transformatorja, predvsem vključno z izolacijo navitja, svinca in izolacijo stikala. Na te izolacijske dele načeloma ne vplivajo zunanji pogoji, kot so atmosfera, onesnaženje, vlaga, tujki itd. Notranja izolacija se nadalje deli na glavno izolacijo in vzdolžno izolacijo. Primarna izolacija se nanaša na izolacijo med navitji in zemljo, med fazami in med navitji iste faze in različnih nivojev napetosti. To je najbolj kritičen del izolacije v transformatorju, ki neposredno vpliva na zanesljivost delovanja in stroške izdelka transformatorja.
Zunanja izolacija se nanaša na izolacijski tulec in zračno izolacijo zunaj rezervoarja transformatorskega olja, vključno s samim izolacijskim tulcem in izolacijo med izolacijskim tulcem ter razdaljo zračne reže med izolacijsko cevjo in zemeljskim delom. Na stabilnost zunanje izolacije močno vpliva okolje, vendar ima določeno naravno sposobnost obnavljanja.
Izolacijske metode in materiali
Izolacija močnostnega transformatorja običajno vključuje izolacijo, potopljeno v olje, suho izolacijo, plinsko izolacijo in druge metode. Izolacija, potopljena v olje, se uporablja predvsem za transformatorje, potopljene v olje, ki lahko zagotovijo, da transformator deluje normalno v pogojih visoke napetosti, in ima dobro odpornost na vlago, hlajenje, udarce in gašenje obloka. Suha izolacija in plinska izolacija se uporabljata predvsem v suhih transformatorjih, suha izolacija ima prednosti, da ni lahko vlažna, ni enostavna za požar, enostavna za vzdrževanje, vendar ni primerna za visokonapetostno okolje. Plinska izolacija ima nizko dielektrično konstanto in dobro zmogljivost gašenja obloka, vendar je drago in težko pravočasno odstraniti plin.
Na izolacijskem materialu so trdni materiali in tekoči materiali. Trdni materiali, kot so izolacijski papir, valovit izolacijski papir, papir Denison, papir Nomex itd., Ti materiali imajo dobro toplotno stabilnost in odpornost na vlago. Tekoči materiali, kot so izolacijska olja, zahtevajo redno testiranje in vzdrževanje kakovosti.
Izolacijske materiale lahko razdelimo tudi glede na stopnjo toplotne odpornosti, običajne stopnje so A, E, B, F, H pet, vsak razred ima ustrezno mejno dovoljeno delovno temperaturo. Najvišja dovoljena temperatura za izolacijski razred A je 105 stopinj. Najvišja dovoljena temperatura za izolacijo razreda E je 120 stopinj. Najvišja dovoljena temperatura za izolacijo razreda B je 130 stopinj. Najvišja dovoljena temperatura za izolacijo razreda F je 155 stopinj. Najvišja dovoljena temperatura za izolacijski razred H je 180 stopinj.
Težava z izolacijsko napako
Staranje izolacije
Staranje izolacije transformatorja je zapleten in postopen proces, nanaša se na izolacijski material znotraj transformatorja, v procesu dolgoročnega delovanja, na katerega vplivajo različni dejavniki, postopoma izgubi prvotno mehansko trdnost in električno izolacijsko trdnost. Staranje izolacije transformatorja ima predvsem naslednje razloge: neustrezna izolacija pred vlago, kemična korozija, dolgotrajno delovanje pri preobremenitvi, okvara spoja transformatorja, električno staranje, staranje pod pritiskom in tako naprej. Kot odziv na staranje izolacije transformatorja je treba redno izvajati preskus izolacijske upornosti, preskus faktorja dielektrične izgube, čisti in suhi, redni pregled menjave olja in vzdrževanje hladilnega sistema.
Izolacija vlažna
Izolacijska vlaga močnostnega transformatorja zlahka povzroči kratek stik med plastjo ali med zavoji transformatorja, kar povzroči poškodbe elektroenergetskega sistema. Na izolacijo močnostnega transformatorja vpliva vlaga predvsem iz naslednjih razlogov: (1) Na izolacijo vpliva slabo tesnjenje transformatorja (2) Na izolacijo vpliva težava s kakovostjo transformatorja (3) Izolacija je na katere vpliva vlaga med transportom transformatorja (4) Na namestitev in vzdrževanje transformatorja zaradi izolacije vpliva staranje energetskega transformatorja. Zato je treba glede na možne težave z izolacijsko vlago izolacije transformatorja izolacijske materiale transformatorja redno popravljati, kot je vlaga, ki jo najdemo pravočasno za zamenjavo, med prevozom, vzdrževanjem, da se izognemo vlagi, razhajanju olja, bodite pozorni na način delovanja med uporabite, da se izognete vlagi izolacije zaradi nepravilnega delovanja.
