Isolering av transformator

 

1.1 Isolasjonsdefinisjon

Transformatorisolasjonsmaterialer refererer til materialene som brukes både i og utenfor transformatoren. Hovedfunksjonen til disse materialene er å isolere elektriske komponenter for å forhindre ukontrollert ledning av strøm mellom viklinger av forskjellige spenningsnivåer, mellom viklinger og kjernen, mellom viklinger og foringsrør og mellom viklinger og andre ledende deler. Bruken av isolasjonsmaterialer sikrer at transformatoren kan fungere trygt innenfor det designet elektriske stressområdet, og forhindrer elektrisk nedbrytning, kortslutning og andre elektriske feil.

 

1.2 Isolasjonsfunksjon

• Elektrisk isolasjon

Isolerende materialer forhindrer elektriske kortslutning eller sammenbrudd ved å tilveiebringe en høy motstandsvei, som forhindrer strøm i å strømme fra en elektrisk komponent til en annen eller bakken.

• ytelse med høy trykk motstand

Isolerende materialer må være i stand til å motstå høyspenningen og øyeblikkelig overspenning under driften av transformatoren (for eksempel spenningspigger forårsaket av lynnedslag eller bryteroperasjoner) uten elektrisk sammenbrudd.

• Varmemotstandens ytelse

Transformatorer genererer varme under drift, så isolerende materialer må ha tilstrekkelig varmemotstand for å forhindre nedbrytning eller svikt ved høye temperaturer.

• Mekanisk beskyttelse

Isolerende materialer må også gi mekanisk støtte og beskyttelse for å forhindre at viklinger eller andre elektriske komponenter blir skadet på grunn av vibrasjoner, sjokk eller ekstern belastning.

• Langsiktig stabilitet

Isolerende materialer bør ha god anti-aldringsytelse og kunne opprettholde sine elektriske og mekaniske egenskaper under langvarig drift.

 

1.3 type isolasjon

• svingete isolasjonsmaterialer: emaljert ledning, papirkledd ledning, glassfiberbånd osv

• Hovedisolerende materialer: Elektrisk papir, epoksyharpiks, isolerende olje

• Avstandsstykker og støttemateriell: Pressede treplater, epoksyglassfiberplater

• Isolasjon mellom viklinger: Interlayer isolasjonspapir, polyesterfilm

• Sluttisolasjonsmateriale: Isolasjonshylse, endeisolasjon

• Lede isolasjonsmaterialer: isolerende skjede, isolerende tape

• Ytterligere isolasjonsmaterialer: glimmertape, høye temperaturresistent pakning

• Kabinett og strukturell isolasjon: Isolerende partisjonsbrett, isolerende støttestrimler

• Isolerende olje: Hovedsakelig brukt i olje-avmerket transformatorer tjener det et dobbelt formål med kjøling og isolasjon

• Transformator ekstern isolasjon: Porselenforinger, brukt ved høyspenningsutløp, og gir elektrisk isolasjon og mekanisk støtte

 

 

2.1 Definisjonen av isolasjonsnivå

Isolasjonsnivået til en transformator refererer til evnen til det interne isolasjonssystemet til transformatoren til å motstå spesifikke spenningsspenninger (for eksempel effektfrekvensspenning, lynimpulsspenning eller bryter driftsspenning) uten elektrisk nedbrytning. Det er en nøkkelindikator for å måle transformatorens motstand mot elektrisk stress som elektriske feil og overspenningshendelser (for eksempel lynnedslag og bryteroperasjoner) under drift. Isolasjonsnivået påvirker direkte påliteligheten til transformatorerens pålitelighet og levetid.

 

2.2 Kjerneelementet i isolasjonsnivå

• Toleransekapasiteten til elektrisk stress

Hovedformålet med isolasjonsnivået er å sikre at viklingene, kjernen og andre elektriske komponenter i transformatoren ikke opplever sammenbrudd, delvis utladning eller andre former for elektriske feil når de blir utsatt for elektrisk stress.

• Egenskapene til isolerende materialer

Isolasjonsnivået er direkte relatert til kvaliteten på isolasjonsmaterialet. Den dielektriske styrken, varmebestandigheten, aldringsmotstanden, fuktighetsmotstanden og andre egenskaper til materialet bestemmer den elektriske belastningen som transformatoren tåler.

• Isolasjonsdesign

Isolasjonsnivået avhenger også av utformingen av transformatoren, inkludert valg av materialer, tykkelse, layoutmetode, etc. Rimelig isolasjonsdesign kan effektivt forbedre isolasjonsnivået til transformatorer og sikre stabiliteten til isolasjonssystemet under høyspenning og høye temperaturforhold.

• Den generelle påliteligheten til isolasjonssystemet

Isolasjonsnivå refererer ikke bare til toleransekapasiteten til et enkelt materiale, men inkluderer også påliteligheten til hele isolasjonssystemet i design, produksjon og drift. Et isolasjonssystem av høy kvalitet kan opprettholde sin elektriske ytelse under langsiktig drift og unngå ytelsesforringelse forårsaket av aldring eller miljøendringer.

 

3.1 Sikre elektrisk sikkerhet

Isolasjonsnivå er en nøkkelindikator for å måle om en transformator kan fungere trygt under forskjellige elektriske stressforhold, for eksempel effektfrekvensspenning, lynimpulsspenning og driftsimpulsspenning. Høye isolasjonsnivåer betyr at transformatorer tåler disse påkjenningene uten sammenbrudd eller kortslutning, og dermed sikrer kraftsystemets generelle sikkerhet. Påliteligheten til isolasjonssystemet er direkte relatert til om transformatoren vil oppleve strømbrudd, utstyrsskader eller mer alvorlige strømulykker på grunn av elektriske feil.

 

3.2 Forbedre påliteligheten til transformatorer

Under drift vil transformatorer møte forskjellige elektriske spenninger, for eksempel overspenning og øyeblikkelig spenningspigger. Høye isolasjonsnivåer gjør det mulig for transformatorer å opprettholde normal drift når de står overfor disse utfordringene, og unngår isolasjonssvikt eller delvis utslipp. Dette forbedrer ikke bare transformatorens pålitelighet, men reduserer også vedlikeholds- og erstatningskostnadene forårsaket av nedleggelse på grunn av feil.

 

3.3 forlenge levetiden

Under drift vil transformatorer møte forskjellige elektriske spenninger, for eksempel overspenning og øyeblikkelig spenningspigger. Høye isolasjonsnivåer gjør det mulig for transformatorer å opprettholde normal drift når de står overfor disse utfordringene, og unngår isolasjonssvikt eller delvis utslipp. Dette forbedrer ikke bare transformatorens pålitelighet, men reduserer også vedlikeholds- og erstatningskostnadene forårsaket av nedleggelse på grunn av feil.

 

3.4 Svar på miljøpåvirkninger

Transformatorer trenger ofte å operere under forskjellige komplekse miljøforhold, inkludert høy luftfuktighet, høy forurensning, ekstreme temperaturer og andre miljøer. Det høye isolasjonsnivået gjør det mulig for transformatoren å tilpasse seg disse miljøforholdene uten nedgang i isolasjonsytelsen eller svikt. Dette er spesielt viktig for transformatorer som opererer i tøffe miljøer, for eksempel kraftutstyr i kystområder, industrisoner eller regioner i høy høyde.

 

3.5 Motstå uventede hendelser

Plutselige hendelser som lynnedslag og bytteoperasjoner kan utøve ekstremt høy spenningsspenning på transformatorer på kort tid. Det høye isolasjonsnivået til transformatoren kan sikre at det fremdeles kan fungere normalt under disse omstendighetene og ikke vil forårsake nedbrytning av isolasjon på grunn av øyeblikkelig spenningspigger. Dette er avgjørende for å opprettholde stabiliteten til strømnettet, spesielt i områder med ekstrem vær eller hyppige strømnettoperasjoner.

 

3.6 oppfyller standarder og spesifikasjoner

Kraftindustrien har strenge standarder og myndighetskrav for isolasjonsnivået til transformatorer, for eksempel IEC (International Electrotechnical Commission) eller IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) standarder. Høye isolasjonsnivåer kan sikre at transformatorer overholder disse internasjonale standardene, og dermed garanterer deres tilpasningsevne og akseptabilitet i det globale markedet. Dette hjelper ikke bare med å sikre samsvar med produktene, men gir også en garanti for anvendelse av transformatorer i forskjellige land og regioner.

 

3.7 Reduser vedlikeholds- og driftskostnader

Transformatorer med høyt isolasjonsnivå har færre feil under drift, noe som betyr mindre vedlikeholdskrav og driftsstans, og dermed reduserer driftskostnadene. I tillegg reduserer det høye isolasjonsnivået også vedlikeholds- og erstatningskostnadene forårsaket av aldring eller svikt i isolasjonen.

 

3.8 Støttestabilitet

Transformatorer er nøkkelutstyr i kraftsystemer, og deres operasjonelle stabilitet påvirker direkte stabiliteten til kraftnettet. Et høyt isolasjonsnivå kan sikre at transformatorer fungerer trygt og stabilt i lang tid i kraftnettet, reduserer kjedereaksjonen forårsaket av utstyrssvikt og dermed garantere kontinuitet og pålitelighet av strømforsyning.

 

3.9 Sammendrag

Isolasjonsnivået til en transformator er avgjørende for å sikre sikkerheten, påliteligheten, holdbarheten til utstyret og dets tilpasningsevne til forskjellige driftsmiljøer. Ved å designe og produsere transformatorer med høye isolasjonsnivåer, kan den generelle ytelsen til kraftsystemet effektivt forbedres, utstyrets levetid kan forlenges, og drift og vedlikeholdskostnader kan reduseres. Disse fordelene har gjort det mulig for høye isolasjonsnivåer å innta en kjerneposisjon i design, produksjon og drift og vedlikehold av kraftsystemer.

 

4.1 Anvendt spenningstest - Definisjon

Den påførte spenningstesten til en transformator, også kjent som effektfrekvensstativtesten, er en testspenning påført hver vikling av transformatoren som er høyere enn dens normale driftsspenning. For å bekrefte motstandskapasiteten og påliteligheten til isolasjonssystemet under ekstreme spenningsforhold. Denne typen test utføres vanligvis under produksjonsprosessen og aksepttester på stedet, og det er et av de viktige middelene for å sikre den elektriske sikkerheten til transformatorer i faktisk drift.

4.1.1 Anvendt spenningstest - Formål

• Bekreft isolasjonsstyrken

Ved å påføre en spenning som er høyere enn normal driftsspenning, må du sjekke om isolasjonssystemet mellom transformatorviklingene, mellom viklingene og kjernen, og mellom viklingene og foringsrøret har tilstrekkelig styrke til å motstå elektrisk nedbrytning

• Oppdage produksjonsfeil

Ekstern motstandsspenningstesting kan eksponere mulige isolasjonsdefekter i transformatorproduksjonsprosessen, for eksempel delvis utladning, forverring eller skade på isolasjonsmaterialer. Det er mer sannsynlig at disse feilene blir påvist under høyspenningsforhold

• Sørg for driftssikkerhet

Gjennom ekstern motstandsspenningstesting er det sikret at transformatoren kan fungere trygt under normale og unormale spenningsforhold i løpet av arbeidslivet, og forhindre skader på utstyret eller strømbrudd forårsaket av elektriske feil.

4.1.2 Anvendt spenningstest - Metodeoversikt

Den påførte spenningstestmetoden innebærer å bruke en testspenning høyere enn normal driftsspenning på transformatorviklingene, for eksempel dobbelt så stor spenning, og opprettholde den i ett minutt for å bekrefte utholdenheten og påliteligheten til isolasjonssystemet under ekstreme spenningsforhold.

 

4.2 Lyn impuls tåler test-bil-Definisjon

Lynimpuls -testen er en testmetode som simulerer motstandskapasiteten til isolasjonssystemet for kraftutstyr (for eksempel transformatorer) under lynnedslagsforhold. Denne testen er viktig for å vurdere om en transformator kan unngå nedbrytning av isolasjon når den blir truffet av lynet, og sikrer transformatorens sikkerhet og pålitelighet.

4.2.1 Lyn Impuls tåler test-bil-Formål

• Bekreft isolasjonsstyrken

Ved å påføre høyspenningspulser som simulerer lynnedslag, testes det om transformatorisolasjonssystemet kan forbli intakt under ekstreme forhold for å forhindre elektrisk nedbrytning.

• Oppdag potensielle feil

Oppdag mulige feil i isolasjonssystemet, for eksempel bobler, sprekker eller aldringsproblemer. Disse feilene er kanskje ikke synlige under normal drift, men de kan forårsake isolasjonssvikt under lynnedslag.

• Sørg for utstyret til utstyret

Forsikre deg om at transformatoren kan fungere trygt i faktiske lynnedslagshendelser for å unngå skader på utstyret eller kraftsystemets feil forårsaket av isolasjonssvikt.

4.2.2 Lyn Impuls tåler test-bil-Metodeoversikt

Ved hjelp av en impulsspenningsgenerator brukes en pulsspenning som simulerer lynnedslagene på transformatorens viklinger. Tester utføres vanligvis flere ganger (for eksempel 3 til 6 positive polaritetseffekter), og tester utføres ved forskjellige terminaler. Responsbølgeformen til transformatoren overvåkes gjennom utstyr som oscilloskop for å oppdage eventuelle unormale fenomener (for eksempel delvis utladning og isolasjonsoppdeling). Registrer spenningsverdien, bølgeformen og responsen til hver innvirkning.

 

4.3 Navneskilt

• Lyn impulsnivå

Det er representert med symbolet Li og spenningsenheten er KV

• Påført spenningsnivå

Det er representert med symbolet AC og spenningsenheten er KV

For eksempel:

En 80MVA 132\/33KV krafttransformator

Høyspenning: Li\/AC 650\/275 KV

Høyspenningsnøytralt punkt: Li\/AC 325\/140KV

Lavspenning: Li\/AC 170\/70 KV

 

 

4.4 standarder

 

IEC	IEEE	CSA
IEC 60076-3-2013 Power Transformers - Del 3 isolasjonsnivåer, dielektriske tester og eksterne klareringer i luft	IEEE C57.12. 00-2021	CSA C2. 1-06 (R2022)

 

 

5.1 Bryterimpuls tåler spenning, SIL

• Definisjon

Den maksimale spenningen som en transformator tåler under overspenningseffektforhold forårsaket av bryteroperasjoner, etc. Sammenlignet med lynimpuls, er bølgeformen av operasjonell impuls mildere, men varigheten er lengre.

• Funksjon

Forsikre deg om at transformatoren kan fungere stabilt uten isolasjonsfeil under overspenningsforhold forårsaket av kraftsystemoperasjoner (for eksempel åpning og lukking av effektbrytere).

 

5.2 Delvis utladningsnivå, PD

• Definisjon

Delvis utslipp refererer til fenomenet delvis dielektrisk nedbrytning som oppstår inne i eller på overflaten av et isolasjonssystem under høyspenningsforhold, vanligvis ikke krysser elektrodeavstanden fullstendig.

• Funksjon

Ved å måle nivået av delvis utladning, kan potensielle defekter i isolasjonssystemer, som bobler, sprekker eller aldring av materialer, oppdages for å forhindre at disse bittesmå utslippene utvikler seg til alvorlige isolasjonsfeil.

 

5.3 Isolasjonsmotstand IR

• Definisjon

Mål motstandsverdien mellom vikling og bakke eller mellom forskjellige viklinger. Jo høyere isolasjonsmotstand, jo bedre er isolasjonssystemet.

• Funksjon

Testen av isolasjonsmotstand brukes til daglig vedlikehold og inspeksjon, og bidrar til å vurdere helsetilstanden og fuktighetsinnholdet i isolasjonssystemet og forhindre forringelse av isolasjon.

 

5.4 Dissipation Factor, Tan Delta

• Definisjon

Den dielektriske tapsfaktoren (solbrun Δ) representerer det elektriske tapet av isolerende materialer, noe som gjenspeiler energitapet til materialene under virkning av et elektrisk felt.

• Funksjon

Det brukes til å evaluere de elektriske egenskapene og aldringsgraden av isolerende materialer. En høyere solbrun Δ -verdi kan indikere aldring eller defekter i isolasjonssystemet.

 

5.5 Termisk klasse

• Definisjon

Den maksimale temperaturen som isolerende materialer tåler over lang tid, indikeres vanligvis med forskjellige bokstavkarakterer (for eksempel A, B, F, H), tilsvarende forskjellige maksimale tillatte temperaturer.

• Funksjon

Det brukes til valg og design av isolerende materialer for å sikre at materialene ikke mister sin isolerende ytelse ved forventet driftstemperatur.

 

5.6 Temperaturstigningstest

• Definisjon

Mål temperaturøkningen på viklingene, kjerne- og isolasjonssystemet til transformatoren når den fungerer ved den nominelle belastningen

• Funksjon

Forsikre deg om at transformatoren ikke opplever akselerert aldring eller svikt i isolerende materialer på grunn av overoppheting under normale driftsforhold.

 

5.7 Krypavstand og klaring

• Definisjon

Krypavstand er den korteste avstanden mellom to ledende deler langs en isolerende overflate, og elektrisk klaring er den korteste avstanden som luft passerer mellom to ledende deler.

• Funksjon

Å sikre tilstrekkelig krypavstand og elektrisk klaring kan forhindre overflateutladning og luftbrudd, og garantere sikkerheten til transformatoren i fuktige eller forurensede miljøer.

 

5.8 Isolasjonsolje

• Definisjon

Det inkluderer indikatorer som nedbrytningsspenning, syreverdi og fuktighetsinnhold, noe som gjenspeiler isolasjonsytelsen og stabiliteten til isolerende olje.

• Funksjon

Kvaliteten på isolerende olje har en direkte innvirkning på det samlede isolasjonsnivået til transformatoren. Regelmessig overvåking av ytelsesindikatorene for isolerende olje kan forhindre elektriske feil.

 

Disse parametrene dekker alle aspekter av transformatorisolasjonssystemet, fra materialegenskaper til generell design. Gjennom omfattende testing og evaluering sikrer det at transformatoren har tilstrekkelige isolasjonsnivåer under forskjellige arbeidsforhold, og dermed garanterer dens trygge og pålitelige drift. Hver parameter gjenspeiler et spesifikt aspekt av isolasjonssystemet. Ved å integrere disse indikatorene kan isolasjonsnivået til transformatoren evalueres omfattende, noe som sikrer at dens stabilitet og sikkerhet i kraftsystemet.