Izolacija transformatora

 

1.1 Definicija izolacije

Transformatorski izolacijski materijali odnose se na materijale koji se koriste i unutar i izvan transformatora. Glavna funkcija tih materijala je izolirati električne komponente kako bi se spriječilo nekontrolirano provođenje struje između namotaja različitih napona, između namotaja i jezgre, između namotaja i između namotaja i drugih provodnih dijelova. Upotreba izolacijskih materijala osigurava da transformator može sigurno raditi unutar dizajniranog električnog stresa, sprječavajući električni kvar, kratki krugovi i druge električne greške.

 

1.2 Funkcija izolacije

• Električna izolacija

Izolacijski materijali sprečavaju električne kratke spojeve ili kvarove pružanjem staze visoke otpornosti, što sprečava struju da teče iz jedne električne komponente u drugu ili zemlju.

• performanse otpornosti na visokotlačno

Izolacijski materijali moraju biti sposobni izdržati visoki napon i trenutni prenapona za vrijeme rada transformatora (poput naponskih šiljaka uzrokovanih udarama munje ili operacijama prebacivanja) bez električnog kvara.

• performanse otpornosti na toplinu

Transformatori generiraju toplinu tokom rada, tako da izolacijski materijali moraju imati dovoljnu otpornost na toplinu kako bi se spriječila degradacija ili kvar na visokim temperaturama.

• Mehanička zaštita

Izolacijski materijali također trebaju osigurati mehaničku podršku i zaštitu za sprečavanje oštećenja namotaja ili drugih električnih komponenti od oštećenja zbog vibracija, udara ili vanjskog stresa.

• Dugoročna stabilnost

Izolacijski materijali trebaju imati dobre performanse protiv starenja i moći održavati električna i mehanička svojstva tokom dugotrajnog rada.

 

1.3 Vrsta izolacije

• Izolacioni materijali za namatanje: emajlirana žica, papirnate žica, traka od fiberglasa, itd

• Glavni izolacioni materijali: električni papir, epoksidna smola, izolacijsko ulje

• Distanci i prateći materijali: Prešane drvene ploče, epoksidne ploče od staklenih vlakana

• Izolacija između namotaja: Izolacioni papir za interlayer, poliesterski film

• Krajnji izolacioni materijal: Izolacijski rukav, krajnja izolacija

• Vodeni izolacioni materijali: Izolacioni omotač, izolacijska traka

• Dodatni izolacioni materijali: vrsta kaseta, otporna na visoke temperature

• Kućište i strukturalna izolacija: Izolacijske particijske ploče, izolacijske trake za podršku

• Izolacijsko ulje: Uglavnom se koristi u ušteđenim transformatorima, on služi dvostruku svrhu hlađenja i izolacije

• Transformatorska vanjska izolacija: Porculanske čahure, koje se koriste na visokonaponskom olovnom izlazu, pružanje električne izolacije i mehaničke podrške

 

 

2.1 Definicija nivoa izolacije

Nivo izolacije transformatora odnosi se na sposobnost internog sistema izolacije transformatora da izdrži određene naponske napone (kao što su napon frekvencije napajanja, napon impulsa ili prekidača) bez prekida. To je ključni pokazatelj za mjerenje otpornosti transformatora na električni stres, poput električnih grešaka i prenaponskih događaja (kao što su udari gromobrana i operacija prekidača) tijekom rada. Nivo izolacije direktno utječe na pouzdanost, sigurnost i uslužni vijek trajanja transformatora.

 

2.2 Osnovni element nivoa izolacije

• Kapacitet tolerancije električnog stresa

Glavna svrha nivoa izolacije je osigurati da namote, jezgre i druge električne komponente transformatora ne doživljavaju kvar, djelomični pražnjenje ili druge oblike električnih grešaka kada su izloženi električnom stresu.

• svojstva izolacijskih materijala

Nivo izolacije direktno je povezan sa kvalitetom izolacijskog materijala. Dielektrična čvrstoća, otpornost na toplinu, otpornost starenja, otpornost na vlagu i druga svojstva materijala određuju električni stres koji transformator može izdržati.

• Dizajn izolacije

Razina izolacije također ovisi o dizajnu transformatora, uključujući izbor materijala, debljine, metode izgleda itd. Razumni dizajn izolacije može učinkovito poboljšati nivo izolacije transformatora i osigurati stabilnost izolacijskog sustava pod visokim naponom i visokim temperaturnim uvjetima.

• ukupna pouzdanost izolacionog sistema

Nivo izolacije ne odnosi se samo na toleranciju na toleranciju jednog materijala, već uključuje i pouzdanost cjelokupnog izolacijskog sustava u dizajnu, proizvodnji i radu. Visokokvalitetni izolacijski sustav može održavati svoje električne performanse tokom dugotrajnog rada i izbjegavati razgradnju performansi uzrokovanih starenjem ili promjenom okoliša.

 

3.1 Osigurajte električnu sigurnost

Nivo izolacije je ključni pokazatelj za mjerenje da li transformator može sigurno raditi pod različitim električnim stresnim uvjetima, kao što su napon frekvencije napajanja, napon impulsa gromobrana i napon impulsa. Visoka razina izolacije znače da transformatori mogu izdržati ove napone bez kvara ili kratkog spoja, čime se osigurava cjelokupna sigurnost elektroenergetskog sustava. Pouzdanost izolacijskog sustava direktno je povezana s tim da li će transformator osjetiti prekid napajanja, oštećenja opreme ili ozbiljnije napajanje zbog električnih grešaka.

 

3.2 Poboljšati pouzdanost transformatora

Tokom rada, transformatori će naići na različite električne napone, poput prenapona i trenutnih napona šiljaka. Visoka razina izolacije omogućuju transformatorima da održavaju normalan rad kada se suočavaju sa ovim izazovima, izbjegavajući neuspjeh izolacije ili djelomično pražnjenje. To ne samo da povećava pouzdanost transformatora, već i smanjuje troškove održavanja i zamjene uzrokovane isključivanjem zbog grešaka.

 

3.3 Proširite život

Tokom rada, transformatori će naići na različite električne napone, poput prenapona i trenutnih napona šiljaka. Visoka razina izolacije omogućuju transformatorima da održavaju normalan rad kada se suočavaju sa ovim izazovima, izbjegavajući neuspjeh izolacije ili djelomično pražnjenje. To ne samo da povećava pouzdanost transformatora, već i smanjuje troškove održavanja i zamjene uzrokovane isključivanjem zbog grešaka.

 

3.4 Odgovarajući na uticaje na životnu sredinu

Transformatori često moraju raditi u različitim složenim okruženjima, uključujući visoku vlažnost, visoku zagađenje, ekstremne temperature i druga okruženja. Visoka razina izolacije omogućava transformatoru da se prilagodi tim okolišnim uvjetima bez pada izolacijskog učinka ili neuspjeha. Ovo je posebno važno za transformatore koji rade u otežanim okruženjima, poput elektroenergetske opreme u obalnim područjima, industrijskim zonama ili visokim visokim regijama.

 

3.5 Oduprite se neočekivanim događajima

Iznenađeni događaji poput udara groma i operacija prekidača mogu u kratkom vremenskom periodu izvršiti izuzetno visok napon na transformatore. Visoka razina izolacije transformatora može osigurati da i dalje može normalno raditi pod tim okolnostima i neće uzrokovati proboj izolacije zbog trenutnih naponskih šiljaka. Ovo je ključno za održavanje stabilnosti električne mreže, posebno u područjima sa ekstremnim vremenskim ili čestim operacijama električne energije.

 

3.6 Upoznajte standarde i specifikacije

Power Industry ima stroge standarde i regulatorni zahtjeve za nivo izolacije transformatora, poput IEC-a (međunarodne elektrotehničke komisije) ili IEEE (Institut za inženjere električnih i elektronike). Visoka razina izolacije može osigurati da transformatori u skladu sa ovim međunarodnim standardima, na taj način garantuju njihovu prilagodljivost i prihvatljivost na globalnom tržištu. To ne samo ne pomaže u osiguravanju usklađenosti proizvoda, već pruža i garanciju za primjenu transformatora u različitim zemljama i regijama.

 

3.7 Smanjite troškove održavanja i rada

Transformatori sa visokim nivoom izolacije imaju manje grešaka tokom rada, što znači manje zahtjeva za održavanje i prekid rada, na taj način smanjujući operativne troškove. Pored toga, visoka razina izolacije također smanjuje troškove održavanja i zamjene uzrokovane starenjem izolacije ili neuspjehom.

 

3.8 Podrška stabilnost mreže

Transformatori su ključna oprema u elektroenergetskim sustavima, a njihova operativna stabilnost izravno utječe na ukupnu stabilnost električne mreže. Visoka izolacijska razina može osigurati da transformatori rade sigurno i vrlo dugo u strujnoj mreži, smanjuju lančanu reakciju uzrokovanu kvaru opreme i na taj način garantiraju kontinuitet i pouzdanost napajanja.

 

3.9 Sažetak

Nivo izolacije transformatora je presudan za osiguranje sigurnosti, pouzdanosti, trajnosti opreme i njegovu prilagodljivost različitim operativnim okruženjima. Projektiranjem i proizvodnim transformatorima sa visokim nivoima izolacije, ukupne performanse elektroenergetskog sustava mogu se efikasno poboljšati, radni vijek opreme može se produžiti, a troškovi rada i održavanja mogu se smanjiti. Ove su prednosti omogućile visoku razinu izolacije da zauzimaju osnovnu poziciju u dizajnu, proizvodnjom i radu opreme i održavanju elektroenergetskih sistema.

 

4.1 Ispitivanje primenjenog napona - Definicija

Ispitivanje primijenjenog napona transformatora, poznat i kao frekvencija snage izdržava test, je ispitni napon koji se primjenjuje na svako namotaj transformatora koji je veći od normalnog radnog napona. Da biste provjerili izdržati kapacitet i pouzdanost njenog izolacijskog sustava pod uvjetima ekstremnih napona. Ova vrsta testa obično se vrši tokom procesa proizvodnje i ispitivanja prihvaćanja na licu mjesta, a jedna je od važnih sredstava da se osigura električna sigurnost transformatora u stvarnom radu.

4.1.1 Ispitivanje primenjenog napona - Namjena

• Provjerite snagu izolacije

Nanošenjem napona veće od normalnog radnog napona provjerite je li izolacijski sustav između namotaja transformatora, između namotaja i jezgre, a između namotaja i kućišta, a kućišta ima dovoljno snage za otpor električnog kvara

• Otkrivanje oštećenja proizvodnje

Vanjski izdržati testiranje napona može izložiti moguće izolacijske nedostatke u procesu proizvodnje transformatora, poput djelomičnog pražnjenja, pogoršanja ili oštećenja izolacijskih materijala. Ove su nedostatke vjerovatnije otkriveni pod visokim naponskim uvjetima

• Osigurajte operativnu sigurnost

Kroz vanjsko izdržavanje napona, osigurava se da transformator može sigurno raditi u normalnim i nenormalnim uslovima napona tokom svog radnog vijeka, sprečavajući oštećenje opreme ili prekida električne greške.

4.1.2 Primenjeni test napona - Pregled metode

Primijenjena metoda ispitivanja napona uključuje primjenu testnog napona veće od normalnog radnog napona na transformatorske namote, poput dva puta napon i održavajući ga na jednu minutu da provjeri izdržljivost i pouzdanost njenog izolacijskog sustava pod ekstremnim uvjetima napona.

 

4.2 Gromobran impuls izdržati test-bil - Definicija

Test gromobrana je metoda ispitivanja koja simulira izdržati kapacitet izolacijskog sistema električne energije (poput transformatora) pod uvjetima munje. Ovaj je test važan za procjenu da li transformator može izbjeći rascjep izolacije kada ga je pogodio munja osiguravajući sigurnost i pouzdanost transformatora.

4.2.1 Gromobran impuls izdržati test-bil - svrhu

• Provjerite snagu izolacije

Primjenom visokonaponskih impulsa koji simuliraju udarce munje, testira se može li izolacioni sistem transformatora ostati netaknut u ekstremnim uvjetima kako bi se spriječilo električno kvarenje.

• Otkrijte potencijalne nedostatke

Otkrivanje mogućih oštećenja u izolacijskom sustavu, poput mjehurića, pukotina ili problema starenja. Ovi nedostaci ne mogu biti vidljivi tokom normalnog rada, ali mogu prouzrokovati neuspjeh izolacije pod udarima groma.

• Osigurajte sigurnost opreme

Osigurajte da transformator može sigurno raditi u stvarnim događajima udara gromobrana kako bi se izbjeglo oštećenje opreme ili kvarovi elektroenergetskog sustava uzrokovan neuspjehom izolacije.

4.2.2 Impulsa gromova izdržava test-Bil - Pregled metode

Koristeći generator napona impulse, na namotavanje transformatora primjenjuje se pulsni napon koji simuliraju udarce munje. Testovi se obično provode nekoliko puta (na primjer, 3 do 6 pozitivnih utjecaja polariteta), a testovi se provode na različitim terminalima. Odgovor valnog oblika transformatora prati se kroz opremu kao što su osciloskopi za otkrivanje bilo kakvih nenormalnih pojava (poput djelomičnog ispuštanja i rasprostranja i izolacije). Zabilježite vrijednost napona, oblika talasa i odgovor svakog utjecaja.

 

4.3 Prikaz pločice

• Nivo impulsa gromobrana

Predstavlja ga simbol LI i naponska jedinica je KV

• Primenjeni nivo napona

Predstavlja ga simbol AC, a jedinica napona je KV

Na primjer:

TRANSFERSER POWER TRANSHER BELO 132 \/ 33KV

Visoki napon: LI \/ AC 650\/275 kV

Neutralna tačka visokog napona: LI \/ AC 325 \/ 140kV

Niski napon: LI \/ AC 170\/70 kV

 

 

4.4 Standardi

 

IEC	IEEE	CSA
IEC 60076-3-2013 Power Transformatori - Dio 3 nivoi izolacije, dielektrični testovi i vanjska svesti u zraku	IEEE C57.12. 00-2021	CSA C2. 1-06 (R2022)

 

 

5.1 Prebacivanje impulsa izdržava napona, SIL

• Definicija

Maksimalni napon koji transformator može izdržati pod nadmetanjem uticaja uzrokovanih operacijama prekidača, itd. U usporedbi sa impulsom munje, valni oblik operativnog impulsa je blaži, ali trajanje je duže.

• Funkcija

Osigurajte da transformator može uporaditi bez izolacijskih grešaka pod uslovima prenapona uzrokovanih operacijama elektroenergetskog sistema (kao što su otvor i zatvaranje prekidača).

 

5.2 Djelomični nivo pražnjenja, PD

• Definicija

Djelomični iscjedak odnosi se na fenomen djelomičnog dielektričnog kvara koji se javlja unutar ili na površini izolacijskog sustava pod visokim uvjetima napona, obično ne u potpunosti prelazeći razmak elektrode.

• Funkcija

Mjerom nivoa djelomičnog pražnjenja, potencijalni nedostaci u izolacijskim sustavima, poput mjehurića, pukotina ili materijalnih starenja, mogu se spriječiti da se ovi sitni ispustvi iz razvijanja u ozbiljnim greškama izolacije.

 

5.3 Otpornost na izolaciju IR

• Definicija

Izmjerite vrijednost otpornosti između namotaja i zemlje ili između različitih namotaja. Što je veći izolacijski otpor, bolji je izolacijski sustav.

• Funkcija

Ispitivanje izolacijskog otpora koristi se za svakodnevno održavanje i pregled, pomažući u procjeni zdravstvenog stanja i sadržaja vlage izolacijskog sustava i spriječiti pogoršanje izolacije.

 

5.4 Faktor disipacije, Tan Delta

• Definicija

Dielektrični faktor gubitka (Tan Δ) predstavlja električni gubitak izolacijskih materijala, što odražava gubitak energije materijala pod djelovanjem električnog polja.

• Funkcija

Koristi se za procjenu električnih svojstava i stupnja starenja izolacijskih materijala. Veća ten Δ vrijednost može ukazivati ​​na starenje ili nedostatke u izolacijskom sustavu.

 

5.5 Termalna klasa

• Definicija

Maksimalna temperatura koja izolacijski materijali mogu izdržati u dužem vremenskom periodu obično su označene različitim razredima slova (poput A, B, F, H), što odgovaraju različitim maksimalnim dozvoljenim temperaturama.

• Funkcija

Koristi se za odabir i dizajn izolacijskih materijala kako bi se osiguralo da materijali ne gube svoje izolacijske performanse na očekivanoj radnoj temperaturi.

 

5.6 Temperatura temperature test

• Definicija

Izmjerite porast temperature namotaja, jezgljenog i izolacijskog sustava transformatora kada radi na ocijenjenom opterećenju

• Funkcija

Osigurajte da transformator ne osjeti ubrzano starenje ili neuspjeh izolacijskih materijala zbog pregrijavanja u normalnim radnim uvjetima.

 

5.7 Udaljenost od puzanja i klirensa

• Definicija

Udaljenost od puzanja je najkraća udaljenost između dva provodna dijelova duž izolacijske površine, a električna zazor je najkraća udaljenost kroz koji zrak prolazi između dva provodna dijela.

• Funkcija

Osiguravanje dovoljne udaljenosti puzanja i električnog klirensa mogu spriječiti kvar na površinu i kvar zraka i garantovati sigurnost transformatora u vlažnim ili zagađenim okruženjima.

 

5.8 Izolaciono ulje

• Definicija

Sadrži pokazatelje kao što su napon od kvadrata, vrijednosti kiseline i sadržaj vlage, koji odražavaju izolacijske performanse i stabilnost izolacijskog ulja.

• Funkcija

Kvaliteta izolacijskog ulja ima izravan utjecaj na cjelokupni nivo izolacije transformatora. Redovno nadgledanje pokazatelja performansi izolacijskog ulja mogu spriječiti električne greške.

 

Ovi parametri pokrivaju sve aspekte izolacijskog sistema transformatora, od svojstava materijala do ukupnog dizajna. Kroz sveobuhvatno testiranje i evaluaciju osigurava da transformator ima dovoljnu razinu izolacije u različitim radnim uvjetima, što garantuje sigurno i pouzdano djelovanje. Svaki parametar odražava određeni aspekt izolacionog sistema. Integriranje ovih pokazatelja, nivo izolacije transformatora može se sveobuhvatno procijeniti, osiguravajući njegovu stabilnost i sigurnost u elektroenergetskom sustavu.