Вопрос Внутренняя изоляция силовых трансформаторов и автотрансформаторов высокого напряжения: определения понятия «внутренняя изоляция»

К внутренней изоляции относится изоляция обмоток трансформаторов и электрических машин, изоляция кабелей, конденсаторов, герметизированная изоляция вводов, изоляция между контактами выключателя в отключенном состоянии, т.е. изоляция герметически изолированная от воздействия окружающей среды корпусом, оболочкой, баком и т.д. Внутренняя изоляция, как правило, представляет собой комбинацию различных диэлектриков (жидких и твердых, газообразных и твердых). Особенностью внутренней изоляции электрооборудования является старение, т.е. ухудшение электрических характеристик в процессе эксплуатации. Вследствие диэлектрических потерь изоляция нагревается. Может произойти чрезмерный нагрев изоляции, который приведет к ее тепловому пробою. Под действием частичных разрядов, возникающих в газовых включениях, изоляция разрушается и загрязняется продуктами разложения. Пробой твердой и комбинированной изоляции - явление необратимое, приводящее к выходу из строя электрооборудования. Жидкая и внутренняя газовая изоляция самовосстанавливается, но ее характеристики ухудшаются. Необходимо постоянно контролировать состояние внутренней изоляции в процессе ее эксплуатации, чтобы выявить развивающиеся в ней дефекты и предотвратить аварийный отказ электрооборудования.

Во внутренней изоляции трансформаторов применяются: сплошная твердая изоляция (между соседними витками, между расположенными вплотную изолированными проводниками отводов и т. д.), чисто масляные промежутки (между голыми отводами) и комбинированная изоляция, т. е. масляная изоляция в сочетании с твердой (главная изоляция обмотки, изоляция между катушками и др.).

Все виды главной изоляции силовых масляных трансформаторов можно разделить на три группы:

Маслобарьерная изоляция с бакелитовыми цилиндрами в качестве барьеров.

Маслобарьерная изоляция с мягкими цилиндрами из бумаги и электрокартона в качестве барьеров.

Бумажно-масляная изоляция, состоящая из бумаги, пропитанной маслом.

Достоинством маслобарьерной изоляции является более простая (по сравнению с бумажно-масляной) технология изготовления обмоток, изоляции, сборки активной части, ее сушки и пропитки маслом. Эти достоинства обусловили ее широкое распространение.

В отечественных сериях силовых трансформаторов главная изоляция обмоток — маслобарьерная. Ее электрическая прочность определяется в основном прочностью масляных промежутков и зависит от расположения изоляционных барьеров (цилиндров, угловых шайб) и от ряда конструктивных элементов.

В настоящее время разработаны конструкции усовершенствованной маслобарьерной изоляции с уменьшенным основным изоляционным промежутком—радиальным расстоянием между обмотками. Возможности маслобарьерной изоляции еще полностью не изучены и примеры ее использования свидетельствуют о том, что эти возможности велики и еще не исчерпаны. Так, автотрансформаторы 417 Мва 750/500 кв изготовлены с маслобарьерной изоляцией. Этот же тип изоляции используется в изготовляемых в СССР трансформаторах мощностью До 636 Med с рабочим напряжением 220—-330—500 кв. Ряд зарубежных фирм также широко и успешно применяют маслобарьерную изоляцию [Л. 21]. Однако рассмотрение данных мощных трансформаторов показывает, что их габариты и веса вплотную подошли к .пределам, определяемым нормами1 Железных дорог и характеристиками транспортеров. Поэтому дальнейшее увеличение мощности транспортабельной единицы возможно только при условии серьезного усовершенствования трансформатора, главным образом его изоляции.

Невозможность увеличения габаритов трансформаторов, с одной стороны, и недопустимость повышения напряженности в существующих конструкциях изоляции, с другой, являются теми факторами, которые сегодня практически ограничивают возможности использования существующих конструкций маслобарьерной изоляции для создания трансформаторов большей мощности.

Одним из перспективных видов изоляции (с точки зрения возможности увеличения мощности транспортабельного трансформатора) является бумажно-масляная изоляция. Однако она обладает рядом особенностей, которые вносят существенные изменения в конструкцию и технологию производства.Применение бумажно-масляной изоляции в силовых трансформаторах позволяет уменьшить главные изоляционные расстояния примерно в 2 раза, что снижает потоки рассеяния, позволяет при заданной реактивности трансформатора уменьшить диаметр сердечника и обмоток, уменьшить их габариты и вес и, следовательно, дает возможность увеличить предельную мощность трансформаторов. Бумажно-масляная изоляция требует значительного повышения технологической культуры производства, разработки и внедрения ряда новых технологических процессов. В целом процесс изготовления обмоток трансформаторов с бумажно-масляной изоляцией сложнее, чем трансформаторов с маслобарьерной изоляцией.