Izolarea transformatorului

 

1.1 Definiția izolației

Materialele de izolare a transformatorului se referă la materialele utilizate atât în ​​interiorul, cât și în afara transformatorului. Principala funcție a acestor materiale este de a izola componentele electrice pentru a preveni conducerea necontrolată a curentului între înfășurări de diferite niveluri de tensiune, între înfășurări și miez, între înfășurări și carcasă și între înfășurări și alte părți conductoare. Utilizarea materialelor izolatoare asigură că transformatorul poate funcționa în siguranță în intervalul de tensiune electrică proiectat, prevenind descompunerea electrică, scurtcircuite și alte defecțiuni electrice.

 

1.2 Funcția de izolare

• Izolarea electrică

Materialele izolatoare împiedică scurtcircuite electrice sau defecțiuni prin furnizarea unei căi cu rezistență ridicată, ceea ce împiedică curentul să curgă de la o componentă electrică la alta sau la sol.

• Performanță de rezistență la presiune înaltă

Materialele izolatoare trebuie să fie capabile să reziste la tensiunea înaltă și supratensiunea instantanee în timpul funcționării transformatorului (cum ar fi vârfurile de tensiune cauzate de lovituri de trăsnet sau operațiuni de comutare) fără defecțiuni electrice.

• Performanța rezistenței la căldură

Transformatoarele generează căldură în timpul funcționării, astfel încât materialele izolatoare trebuie să aibă o rezistență la căldură suficientă pentru a preveni degradarea sau eșecul la temperaturi ridicate.

• Protecție mecanică

De asemenea, materialele izolatoare trebuie să ofere suport mecanic și protecție pentru a preveni deteriorarea înfășurărilor sau a altor componente electrice din cauza vibrațiilor, șocului sau stresului extern.

• Stabilitatea pe termen lung

Materialele izolatoare ar trebui să aibă o performanță anti-îmbătrânire bună și să își poată menține proprietățile electrice și mecanice în timpul funcționării pe termen lung.

 

1.3 Tip de izolație

• Materiale de izolare înfășurate: sârmă emailată, sârmă îmbrăcată pe hârtie, bandă din fibră de sticlă, etc.

• Principale materiale izolante: hârtie electrică, rășină epoxidică, ulei izolant

• distanțe și materiale de susținere: Plăci de lemn presate, plăci din fibră de sticlă epoxidică

• Izolație între înfășurări: Hârtie de izolație intermediară, film de poliester

• Materialul de izolare capăt: Mânecă izolatoare, izolație finală

• Materiale de izolare de plumb: teacă izolatoare, bandă izolatoare

• Materiale izolante suplimentare: bandă mica, garnitură rezistentă la temperatură ridicată

• Izolare și izolare structurală: Plăci de partiție izolatoare, benzi de asistență izolatoare

• Ulei izolant: Utilizat în principal în transformatoarele impersate cu ulei, acesta servește un dublu scop de răcire și izolare

• Izolație externă transformatoare: Bucșele de porțelan, utilizate la ieșirea de plumb de înaltă tensiune, oferind izolare electrică și suport mecanic

 

 

2.1 Definiția nivelului de izolare

Nivelul de izolare al unui transformator se referă la capacitatea sistemului de izolare internă a transformatorului de a rezista la tensiuni de tensiune specifice (cum ar fi tensiunea frecvenței de putere, tensiunea de impuls de fulgere sau tensiunea de funcționare a comutatorului) fără defecțiuni electrice. Este un indicator cheie pentru măsurarea rezistenței transformatorului la tensiunea electrică, cum ar fi defecțiunile electrice și evenimentele de supratensiune (cum ar fi loviturile de trăsnet și operațiunile de comutare) în timpul funcționării. Nivelul de izolare afectează în mod direct fiabilitatea, siguranța și durata de viață a transformatoarelor.

 

2.2 Elementul principal al nivelului de izolare

• Capacitatea de toleranță a tensiunii electrice

Scopul principal al nivelului de izolare este de a se asigura că înfășurările, miezul și alte componente electrice ale transformatorului nu se confruntă cu descompunerea, descărcarea parțială sau alte forme de defecțiuni electrice atunci când sunt supuse stresului electric.

• Proprietățile materialelor izolante

Nivelul de izolare este direct legat de calitatea materialului izolant. Rezistența dielectrică, rezistența la căldură, rezistența la îmbătrânire, rezistența la umiditate și alte proprietăți ale materialului determină stresul electric pe care transformatorul îl poate rezista.

• Proiectare izolație

Nivelul de izolare depinde, de asemenea, de proiectarea transformatorului, inclusiv de selecția materialelor, grosimea, metoda de dispunere, etc. Proiectarea rezonabilă a izolației poate îmbunătăți eficient nivelul de izolare al transformatoarelor și poate asigura stabilitatea sistemului de izolație în condiții de înaltă tensiune și de temperatură ridicată.

• Fiabilitatea generală a sistemului de izolare

Nivelul de izolare nu se referă numai la capacitatea de toleranță a unui singur material, dar include și fiabilitatea întregului sistem de izolație în proiectare, fabricație și funcționare. Un sistem de izolare de înaltă calitate își poate menține performanța electrică în timpul funcționării pe termen lung și poate evita degradarea performanței cauzate de îmbătrânirea sau schimbările de mediu.

 

3.1 Asigurați siguranța electrică

Nivelul de izolație este un indicator cheie pentru măsurarea dacă un transformator poate funcționa în siguranță în condiții de tensiune electrică diferite, cum ar fi tensiunea frecvenței de putere, tensiunea impulsului fulger și tensiunea de impuls de funcționare. Nivelurile ridicate de izolare înseamnă că transformatoarele pot rezista la aceste tensiuni fără defecțiune sau scurtcircuit, asigurând astfel siguranța generală a sistemului de alimentare. Fiabilitatea sistemului de izolație este direct legată de faptul că transformatorul va experimenta întreruperi de energie electrică, daune echipamente sau accidente de energie mai grave din cauza defecțiunilor electrice.

 

3.2 Îmbunătățirea fiabilității transformatoarelor

În timpul funcționării, transformatoarele vor întâlni diverse tensiuni electrice, cum ar fi supratensiunea și vârfurile de tensiune instantanee. Nivelurile ridicate de izolare permit transformatorilor să mențină funcționarea normală atunci când se confruntă cu aceste provocări, evitând eșecul de izolare sau descărcarea parțială. Acest lucru nu numai că îmbunătățește fiabilitatea transformatorului, dar reduce și costurile de întreținere și înlocuire cauzate de oprirea din cauza defecțiunilor.

 

3.3 Extinderea duratei de viață

În timpul funcționării, transformatoarele vor întâlni diverse tensiuni electrice, cum ar fi supratensiunea și vârfurile de tensiune instantanee. Nivelurile ridicate de izolare permit transformatorilor să mențină funcționarea normală atunci când se confruntă cu aceste provocări, evitând eșecul de izolare sau descărcarea parțială. Acest lucru nu numai că îmbunătățește fiabilitatea transformatorului, dar reduce și costurile de întreținere și înlocuire cauzate de oprirea din cauza defecțiunilor.

 

3.4 Răspuns la impactul asupra mediului

Transformatoarele trebuie adesea să funcționeze în diferite condiții de mediu complexe, inclusiv umiditate ridicată, poluare ridicată, temperaturi extreme și alte medii. Nivelul ridicat de izolare permite transformatorului să se adapteze la aceste condiții de mediu, fără o scădere a performanței sau eșecului de izolare. Acest lucru este deosebit de important pentru transformatorii care operează în medii dure, cum ar fi echipamentele electrice din zonele de coastă, zonele industriale sau regiunile de mare altitudine.

 

3.5 Rezistați evenimentelor neașteptate

Evenimentele bruște, cum ar fi loviturile de trăsnet și operațiunile de comutare pot exercita un stres de tensiune extrem de mare asupra transformatoarelor într -o perioadă scurtă de timp. Nivelul ridicat de izolare al transformatorului poate asigura că acesta poate funcționa în mod normal în aceste condiții și nu va provoca descompunerea izolației din cauza vârfurilor de tensiune instantanee. Acest lucru este crucial pentru menținerea stabilității rețelei electrice, în special în zonele cu vreme extremă sau operațiuni frecvente ale rețelei electrice.

 

3.6 îndeplinește standardele și specificațiile

Industria energiei electrice are standarde stricte și cerințe de reglementare pentru nivelul de izolare al transformatoarelor, cum ar fi standardele IEC (Comisia electrotehnică internațională) sau IEEE (Institutul de Ingineri Electrici și Electronici). Nivelurile ridicate de izolare pot asigura că transformatorii respectă aceste standarde internaționale, garantând astfel adaptabilitatea și acceptabilitatea acestora pe piața globală. Acest lucru nu numai că ajută la asigurarea respectării produselor, dar oferă și o garanție pentru aplicarea transformatoarelor în diferite țări și regiuni.

 

3.7 Reduceți costurile de întreținere și funcționare

Transformatoarele cu un nivel ridicat de izolare au mai puține defecțiuni în timpul funcționării, ceea ce înseamnă cerințe de întreținere mai mici și timp de oprire, reducând astfel costurile de operare. În plus, nivelul ridicat de izolare reduce, de asemenea, costurile de întreținere și înlocuire cauzate de îmbătrânirea izolației sau de eșec.

 

3.8 Suport Stabilitatea rețelei

Transformatoarele sunt echipamente cheie în sistemele de energie electrică, iar stabilitatea lor operațională afectează în mod direct stabilitatea generală a rețelei electrice. Un nivel ridicat de izolare poate asigura că transformatoarele funcționează în siguranță și stabil pentru o lungă perioadă de timp în rețeaua electrică, să reducă reacția în lanț cauzată de defecțiunea echipamentului și să garanteze astfel continuitatea și fiabilitatea sursei de alimentare.

 

3.9 Rezumat

Nivelul de izolație al unui transformator este crucial pentru asigurarea siguranței, fiabilității, durabilității echipamentului și adaptabilității acestuia la diverse medii de operare. Prin proiectarea și fabricarea transformatoarelor cu un nivel ridicat de izolare, performanța generală a sistemului de alimentare poate fi îmbunătățită eficient, durata de viață a echipamentelor poate fi prelungită, iar costurile de funcționare și întreținere pot fi reduse. Aceste avantaje au permis nivelurilor ridicate de izolare să ocupe o poziție de bază în proiectarea, fabricarea echipamentelor și funcționarea și întreținerea sistemelor de energie electrică.

 

4.1 Test de tensiune aplicat - Definiție

Testul de tensiune aplicat al unui transformator, cunoscut și sub denumirea de testul de rezistență la frecvența puterii, este o tensiune de testare aplicată fiecărei înfășurări a transformatorului care este mai mare decât tensiunea normală de funcționare. Pentru a verifica capacitatea și fiabilitatea sistemului de izolare în condiții de tensiune extremă. Acest tip de test este de obicei efectuat în timpul procesului de fabricație și la testele de acceptare la fața locului și este unul dintre mijloacele importante pentru a asigura siguranța electrică a transformatoarelor în funcționarea efectivă.

4.1.1 Test de tensiune aplicat - scop

• Verificați puterea izolației

Prin aplicarea unei tensiuni mai mari decât tensiunea normală de funcționare, verificați dacă sistemul de izolare între înfășurările transformatorului, între înfășurări și miez, iar între înfășurări și carcasă are o rezistență suficientă pentru a rezista la defecțiunea electrică

• Detectează defectele de fabricație

Testarea externă a tensiunii de rezistare poate expune posibile defecte de izolare în procesul de fabricație a transformatorului, cum ar fi descărcarea parțială, deteriorarea sau deteriorarea materialelor de izolare. Aceste defecte sunt mai susceptibile să fie detectate în condiții de înaltă tensiune

• Asigurați -vă siguranța operațională

Prin testarea externă a tensiunii de rezistare, se asigură că transformatorul poate funcționa în siguranță în condiții de tensiune normală și anormală în timpul duratei de muncă, prevenind deteriorarea echipamentelor sau întreruperile de energie cauzate de defecțiuni electrice.

4.1.2 Test de tensiune aplicat - Prezentare generală a metodei

Metoda de testare a tensiunii aplicate implică aplicarea unei tensiuni de testare mai mari decât tensiunea normală de funcționare la înfășurările transformatorului, cum ar fi de două ori tensiunea și menținerea acesteia timp de un minut pentru a verifica rezistența și fiabilitatea sistemului său de izolație în condiții de tensiune extremă.

 

4.2 Lightning Impulse Resstand Test-Bil-Definiție

Testul de impuls fulger este o metodă de testare care simulează capacitatea de rezistare a sistemului de izolare a echipamentelor electrice (cum ar fi transformatoarele) în condiții de lovire a fulgerului. Acest test este unul important pentru a evalua dacă un transformator poate evita descompunerea izolației atunci când este lovit de fulgere, asigurând siguranța și fiabilitatea transformatorului.

4.2.1 Impuls de fulgere rezistă la test-scop-scop

• Verificați puterea izolației

Prin aplicarea impulsurilor de înaltă tensiune care simulează loviturile fulgerului, este testat dacă sistemul de izolare a transformatorului poate rămâne intact în condiții extreme pentru a preveni descompunerea electrică.

• Descoperiți defecte potențiale

Detectați defecte posibile în sistemul de izolare, cum ar fi bule, fisuri sau probleme de îmbătrânire. Este posibil ca aceste defecte să nu fie vizibile în timpul funcționării normale, dar pot provoca o defecțiune de izolare sub atacuri fulger.

• Asigurați -vă siguranța echipamentului

Asigurați -vă că transformatorul poate funcționa în siguranță în evenimentele reale de atac a trăsnetului pentru a evita deteriorarea echipamentelor sau defecțiunile sistemului de energie cauzate de defecțiunea izolației.

4.2.2 Impulsul de fulgere Rezister la Test-Bil-Prezentare generală a metodei

Folosind un generator de tensiune de impuls, se aplică o tensiune de puls care simulează fulgerul de fulgere la înfășurările transformatorului. Testele sunt de obicei efectuate de mai multe ori (de exemplu, 3 până la 6 impacturi pozitive ale polarității), iar testele sunt efectuate la diferite terminale. Forma de undă de răspuns a transformatorului este monitorizată prin echipamente precum osciloscopuri pentru a detecta orice fenomene anormale (cum ar fi descărcarea parțială și descompunerea izolației). Înregistrați valoarea de tensiune, forma de undă și răspunsul fiecărui impact.

 

4.3 Afișare a plăcii de identificare

• Nivel de impuls de fulgere

Este reprezentat de simbolul li, iar unitatea de tensiune este KV

• Nivel de tensiune aplicat

Este reprezentat de simbolul AC, iar unitatea de tensiune este KV

De exemplu:

Un transformator de putere de 80mva 132\/33kV

Tensiune înaltă: Li\/AC 650\/275 kV

Punct neutru de înaltă tensiune: Li\/AC 325\/140KV

Tensiune joasă: Li\/AC 170\/70 kV

 

 

4.4 Standarde

 

IEC	IEEE	CSA
IEC 60076-3-2013 Transformatoare de putere - Partea 3 Niveluri de izolare, teste dielectrice și autorizații externe în aer	IEEE C57.12. 00-2021	CSA C2. 1-06 (R2022)

 

 

5.1 Impuls de comutare tensiune de rezistare, SIL

• Definiție

Tensiunea maximă pe care un transformator o poate rezista în condiții de impact de supratensiune cauzate de operațiunile de comutare, etc. În comparație cu impulsul fulger, forma de undă a impulsului operațional este mai ușoară, dar durata este mai lungă.

• funcție

Asigurați -vă că transformatorul poate funcționa stabil fără defecțiuni de izolare în condiții de supratensiune cauzate de operațiunile sistemului de energie (cum ar fi deschiderea și închiderea întrerupătoarelor).

 

5.2 Nivel de descărcare parțială, PD

• Definiție

Descărcarea parțială se referă la fenomenul defecțiunii dielectrice parțiale care are loc în interiorul sau pe suprafața unui sistem de izolație în condiții de înaltă tensiune, de obicei nu traversând complet distanța electrodului.

• funcție

Prin măsurarea nivelului de descărcare parțială, pot fi detectate defecte potențiale în sistemele de izolare, cum ar fi bule, fisuri sau îmbătrânirea materialelor, pentru a împiedica aceste descărcări minuscule să se dezvolte în defecțiuni grave de izolare.

 

5.3 Rezistența la izolare IR

• Definiție

Măsurați valoarea de rezistență între înfășurare și sol sau între diferite înfășurări. Cu cât rezistența la izolare este mai mare, cu atât este mai bine sistemul de izolare.

• funcție

Testul rezistenței la izolare este utilizat pentru întreținerea și inspecția zilnică, contribuind la evaluarea stării de sănătate și a conținutului de umiditate a sistemului de izolare și a preveni deteriorarea izolației.

 

5.4 Factor de disipare, Tan Delta

• Definiție

Factorul de pierdere dielectrică (TAN δ) reprezintă pierderea electrică a materialelor izolatoare, reflectând pierderea de energie a materialelor sub acțiunea unui câmp electric.

• funcție

Este utilizat pentru a evalua proprietățile electrice și gradul de îmbătrânire a materialelor izolante. O valoare bronzată mai mare poate indica îmbătrânirea sau defectele în sistemul de izolație.

 

5.5 Clasa termică

• Definiție

Temperatura maximă pe care materialele izolatoare o pot rezista pe o perioadă lungă de timp este de obicei indicată de diferite grade de litere (cum ar fi A, B, F, H), corespunzând diferitelor temperaturi maxime admise.

• funcție

Este utilizat pentru selectarea și proiectarea materialelor izolatoare pentru a se asigura că materialele nu își pierd performanța izolatoare la temperatura de funcționare preconizată.

 

5.6 Test de creștere a temperaturii

• Definiție

Măsurați creșterea temperaturii a înfășurărilor, a miezului și a sistemului de izolare a transformatorului atunci când funcționează la sarcina nominală

• funcție

Asigurați -vă că transformatorul nu se confruntă cu îmbătrânirea accelerată sau eșecul materialelor izolante din cauza supraîncălzirii în condiții normale de funcționare.

 

5.7 Distanța de fluier și eliberarea

• Definiție

Distanța de creepaj este cea mai scurtă distanță între două părți conductoare de -a lungul unei suprafețe izolatoare, iar garda electrică este cea mai scurtă distanță prin care trece aerul între două părți conductive.

• funcție

Asigurarea unei distanțe suficiente de creepaj și a unei eliberari electrice poate preveni descărcarea suprafeței și defalcarea aerului și poate garanta siguranța transformatorului în medii umede sau poluate.

 

5.8 Ulei de izolare

• Definiție

Include indicatori precum tensiunea de descompunere, valoarea acidului și conținutul de umiditate, care reflectă performanța de izolare și stabilitatea uleiului izolant.

• funcție

Calitatea uleiului de izolare are un impact direct asupra nivelului de izolare general al transformatorului. Monitorizarea regulată a indicatorilor de performanță ale uleiului izolant poate preveni defecțiunile electrice.

 

Acești parametri acoperă toate aspectele sistemului de izolare a transformatorului, de la proprietățile materialului la proiectarea generală. Prin testarea și evaluarea cuprinzătoare, se asigură că transformatorul are suficiente niveluri de izolare în diferite condiții de muncă, garantând astfel funcționarea sa sigură și fiabilă. Fiecare parametru reflectă un aspect specific al sistemului de izolare. Prin integrarea acestor indicatori, nivelul de izolare al transformatorului poate fi evaluat în mod cuprinzător, asigurând stabilitatea și siguranța acestuia în sistemul de alimentare.