Изоляция силовых трансформаторов

В силовых трансформаторах изоляция состоит из нескольких различных по конструкции элементов, работающих в неодинаковых условиях и имеющих разные характеристики. Воздушные промежутки между вводами по их поверхностям на землю составляют внешнюю изоляцию, а все изоляционные участки внутри бака, - внутреннюю изоляцию трансформатора. В свою очередь внутренняя изоляция подразделяется на главную и продольную. К главной изоляции относится изоляция обмоток относительно земли и между разными обмотками. К продольной изоляции относится изоляция между разными точками одной и той же обмотки: между витками, слоями, катушками.

Основные габариты главной и продольной изоляции определяются величинами импульсных перенапряжений - грозовых и коммутационных. Наибольшее импульсное напряжение на главной изоляции может превосходить воздействующее напряжение на 20% при заземленной нейтрали и на 80% при изолированной нейтрали. Если импульс перенапряжения имеет крутой фронт, то на продольной изоляции могут возникать напряжения, более чем в 10 раз превышающие напряжения нормального режима. Наибольшие напряжения на продольной изоляции возникают при срезах, т.е. при пробое какого-либо промежутка, расположенного поблизости от трансформатора. На конструкцию изоляции трансформаторов оказывает сильное влияние то обстоятельство, что в активных частях трансформатора - в обмотках и магнитопроводе при работе выделяется значительное количество тепла. Это заставляет выполнять изоляцию так, чтобы можно было непрерывно охлаждать активные части.

В современных силовых трансформаторах в качестве главной изоляции используется преимущественно маслобарьерная изоляция (рис.8.13). Барьеры изготовляются из электрокартона и располагаются перпендикулярно силовым линиям электрического поля. В трансформаторах электрическое поле имеет сложную конфигурацию, поэтому приходится применять комбинацию барьеров разной формы. В основном применяют три типа барьеров: цилиндрический барьер 1, плоскую шайбу 2 и угловую шайбу3. Количество барьеров зависит от номинального напряжения. В ряде случаев цилиндрический барьер выполняется из бакелита.

		Рис.1.14. Продольная изоляция силового трансформатора: 1 – провод обмотки; 2 – витковая изоляция; 3 – катушечная изоляция; 4 – межкатушечная изоляция – масло.
	Рис.1.13. Схема главной изоляции обмоток силового трансформатора:1-цилиндрический барьер; 2 – плоская шайба; 3 – угловая шайба.

В качестве жидкого диэлектрика используется нефтяное трансформаторное масло. Масло в трансформаторе выполняет две функции: во-первых, оно повышает электрическую прочность изоляции и во-вторых, улучшает условия охлаждения. Масло отводит теплоту потерь от обмоток и магнитопровода трансформатора в 25-30 раз интенсивнее, чем воздух (при свободной конвекции).

Продольная изоляция выполняется бумажно-масляной. Продольная изоляция обмоток силовых высоковольтных трансформаторов состоит из двух основных элементов (рис.8.14 ): витковой изоляции (изоляции между проводниками двух соседних прилегающих друг к другу витков одной катушки) и катушечной изоляции (изоляции между проводниками двух соседних катушек, разделенных масляным каналом). Витковая изоляция представляет собой бумажно-масляную изоляцию, в которой слои кабельной бумаги накладываются на провод обмотки вполнахлеста. Изоляция между катушками состоит из масляного канала шириной от 8 до 30мм и бумажной изоляции провода, которая усиливается в случае необходимости дополнительной подмоткой бумаги, охватывающей все витки катушки.

Для длительной и надежной работы трансформаторов «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей» (ПТЭ) требуют соблюдения установленного температурного режима трансформаторов и периодического контроля состояния изоляции. Несоблюдение теплового режима при эксплуатации трансформатора ведет к быстрому износу его изоляции. Кроме того, периодически в процессе эксплуатации берутся пробы масла, измеряются значения и .

При работе в трансформаторе масло постепенно стареет. При старении увеличивается вязкость масла и ухудшаются его электроизоляционные свойства. Скорость старения возрастает при повышенной температуре, при доступе воздуха и особенно при соприкосновении с озоном. Регенерация начавшего стареть масла, т.е. удаление из него продуктов старения и восстановление исходных свойств, достигается обработкой масла адсорбентами. Для непрерывного процесса регенерации масла в работающем трансформаторе, он снабжается термосифонным фильтром с адсорбентом. Рекомендуется добавление к трансформаторному маслу ингибиторов (антиокислительных присадок) которые замедляют старение масла. Применение правильно выбранных ингибиторов позволяет увеличить срок эксплуатации масла и дает большой экономический эффект.