Методика выбора размеров главной и продольной изоляции при расчете силового трансформатора
Электрическая прочность изоляции трансформатора должна обеспечиваться правильным выбором изоляционных конструкций, материалов и минимально допустимых расстояний (промежутков) между соответствующими токоведущими частями или между токоведущими и заземленными частями в зависимости от класса напряжений той или иной обмотки трансформатора. Выбранная изоляция трансформатора должна предохранить его токоведущие части — обмотки, отводы, переключатели, вводы — от пробоя на землю и между ними как при нормальном рабочем напряжении, так и при возможных перенапряжениях.
Рис. 13.18. Основные изоляционные промежутки главной изоляции в чередующихся обмотках
Рис. 13.17. Основные изоляционные промежутки главной изоляции в концентрических обмотках
Изоляция трансформатора по его изготовлению должна выдерживать нормированные испытательные напряжения при контрольных и типовых испытаниях трансформатора. Нормы испытательных напряжений были приведены в табл. 13.2. В соответствии с этими нормами и производится расчет изоляции для каждой токоведущей части, который сводится к определению основных изоляционных промежутков между этой токоведущей и заземленными частями или другой токоведущей частью в зависимости от испытательного напряжения в данном изоляционном промежутке.
Расположение изоляционных промежутков зависит от конструкции трансформатора, т. е. от взаимного расположения обмоток, магнитопровода, бака и других частей.
Рис. 13.19. Варианты заполнения изоляционных промежутков:
а — изоляция из твердого диэлектрика; б — масляный промежуток-
в — барьер) г — покрытие одного из электродов; д — изолирование одного
из электродов
В процессе развития трансформаторостроения определились основные варианты изоляционных конструкций для концентрических и чередующихся обмоток, ставшие в некоторой степени классическими.
В трансформаторе стержневого типа с концентрическими обмотками (рис. 13.17) основными промежутками главной изоляции являются следующие: канал между обмоткой НН и магнитопроводом, канал между обмотками ВН и НН, промежуток между обмоткой ВН и стенкой бака, между обмотками ВН разных фаз (междуфазное расстояние) и между торцами обмоток НН и ВН и ярмом.
При дисковых чередующихся обмотках (рис. 13.18) основными промежутками главной изоляции являются следующие: промежуток между катушками ВН и НН, между катушками этих обмоток и стержнем, стенкой бака, катушками соседней фазы, между крайними катушками обмотки НН и ярмом.
В существующих конструкциях изоляционный промежуток может быть заполнен либо маслом, либо твердой изоляцией (электрокартон, кабельная бумага), либо, наконец, комбинацией из этих материалов (рис. 13.19). В зависимости от заполнения промежутка определяется его минимально допустимая величина для заданного значения испытательного напряжения.
Расположение основных изоляционных промежутков для трансформаторов с испытательными напряжениями до 85 кв показано на рис. 13.20.
Минимальные изоляционные расстояния главной изоляции для силовых масляных трансформаторов приведены: для обмотки НН в табл. 13.3, а для обмотки ВН в табл. 13.4.
Рис. 13.20. Изоляционные промежутки главной изоляции обмоток НН и ВН для испытательных напряжений от 5 до 85 кв. Штриховыми линиями показаны пути разряда, определяющие размеры Iн.
Таблица 13.3
| Мощность трансформатора S кеа | Испытательное напря- жение НН, кв | Обмотка ЯН от ярма l01 , ММ | Обмотки НН от стержня, мм | ||||
| δ01 | ан1 | ao1 | lн1 | ||||
| 25 — 250 | 2X0,5 | - | - | ||||
| 400 — 630 | •• | 2 ХО,5 | — | -- | |||
| 400 - 630• | •• | ||||||
| 1000 — 2500 | •• | ||||||
| 630 — 1600 | 18,25 и 35 | •• | |||||
| 2500 — 6300 | 18,25 и 35 | •• | 17,5 | ||||
| 630 и выше | •• | ||||||
| 630 и выше | •• | ||||||
| Все мощности | •• |
Для винтовой обмотки с испытательным напряжением 5 кв.
Расстояние НН от ярма принимается равным lО2- т. е. расстоянию ВН от ярма, взятому по табл. 13.4.
Расположение и минимальные расстояния главной изоляции основных изоляционных промежутков для силовых масляных трансформаторов с испытательным напряжением 200 кв показаны на рис. 13.21 (размеры в мм).
Электрическая прочность продольной изоляции должна быть обеспечена выбором соответствующей витковой, междуслойной и междукатушечной изоляцией.
Таблица 13.4
| Мощность трансформатора S, ква | Испытательное напряжение ВН, кв | ВН от ярма, мм | Между ВН и НН, мм | Выступ цилиндра мм | Между ВН и ВН | |||
| l02 | δШ | а12 | δ12 | а22 | δ22 | |||
| 25—100 160—630 1000— 6300 630 и выше 630 и выше 160—630 1000—6300 10000 и выше | 18,25 и 35 18,25 и 35 18,25 и 35 | - - - | 27* | 2,5 | - - - |
Минимальное изоляционное расстояние от обмотки НН до электростатического экрана цилиндрической слоевой обмотки ВН 27 мм, толщина экрана с изоляцией 3 мм. а, и а2 — радиальные размеры обмоток НН и ВН, мм.
Таблица 13.5
| Испытательное напряжение обмотки, кв | Марка провода | Толщина изоляции на две стороны, мм | Назначение |
| 5 — 85 | ПЭЛБО ПБ (круглый) ПБ (круглый) ПБ и ПББО (прямоугольный) | 0,125 — 0,21 (0,14 — 0,30) 0,3(0,4) — нормальная 0,95(1,0) — усиленная 0,45(0,5 — 0,55) — нормальная | Для всех трансформаторов |
| 5 — 85 | ПБ и ПББО ПБ и ПББО | 0,95(1,0) —усиленная 1,35(1,4) —усиленная | Для трансформаторов, имеющих емкостную защиту (грозоупорных) |
| ПБ и ПББО | 1,95 (2,0) —то же 2,95 (3,0) —то же 4,4 (4,5) —то же 5,8 (6,0) —то же | Для трансформаторов без защиты |
Примечание. В скобках указаны расчетные размеры с учетом допусков.
Изоляция между витками обеспечивается собственной изоляцией обмоточного провода. Для входных катушек при испытательном напряжении 55 кв и выше применяется усиленная витковая изоляция. Толщина витковой изоляции приведена в табл. 13.5.
Рис. 13.21.Изоляционные промежутки главной изоляции обмотки ВН класса напряжения 110 кв с вводом на верхнем конце обмотки(испытательное напряжения 200 кв):1 – изоляционные цилиндры; 2 — прессующее шайбы; 3 – угловые шайбы; 4 — междуфазная перегородка; 5 – ёмкостное кольцо
Междуслойная изоляция в цилиндрических многослойных обмотках из круглого провода выполняется из кабельной бумаги марки К-12 толщиной 0,12 мм. Число слоев кабельной бумаги между двумя слоями витков определяется по суммарному рабочему напряжению двух слоев обмотки (табл. 13.6). Высота (длина) междуслойной изоляции для увеличения пути разряда по поверхности между слоями делается большей, чем высота (длина) слоя витков. Тем самым обеспечивается некоторый выступ междуслойной изоляции на торцах обмотки.
Толщина междуслойной изоляции из электрокартона для многослойной цилиндрической обмотки из прямоугольного провода может быть также выбрана по табл. 13.6 исходя из суммарной ее толщины.
В масляных трансформаторах в двухслойной цилиндрической обмотке из прямоугольного провода при суммарном рабочем напряжении двух слоев не более 1 кв междуслойной изоляцией служит осевой масляный канал шириной не менее 5мм или прокладка из 1—2 слоев электрокартона толщиной 0,5 мм.
картона толщ.
Междукатушечная изоляция в непрерывной дисковой обмотке осуществляется радиальными масляными каналами или, для мощности до 1000 ква, 35 кв, чередованием масляных каналов и шайб из электрокартона. Шайба должна выступать за внешнюю окружность катушек не менее чем на 6 мм. Толщина шайб 2 х 0,5 мм.
Осевой размер масляного канала (с округлением до 0,5 мм)
мм,
где Uкат — рабочее напряжение одной катушки, в.
Таблица 13.6.
| Суммарное рабочее напряжение двух слоёв обмотки, в | Число слоёв кабельной бумаги ( толщиной 0,12 мм) мм | Высота междуслойной изоляции на торцах обмотки (на одну сторону), мм |
| До 1000 1000 – 2000 2000 – 3000 3000 – 3500 3500 – 4000 4000 – 4500 4500 – 5000 5000 - 5500 | 2Х0,12 3Х0,12 4Х0,12 5Х0,12 6Х0,12 7Х0,12 8Х0,12 9Х0,12 |
Размер канала должен быть не менее 4 мм и, кроме того, проверен по условиям отвода тепла от обмотки по табл. 10.2.
В местах разрыва по середине обмотки ВН, где расположены регулировочные ответвления, каналы имеют увеличенные размеры против остальных каналов. Увеличенные размеры каналов определяются исходя из наибольшего возможного напряжения в месте разрыва (при положении переключателя на минимальной ступени напряжения).
В обмотках класса напряжения 20 и 35 кв два крайних канала между катушками вверху и внизу должны быть не менее 6 мм каждый, при классе напряжения ПО кв — пять крайних каналов у линейного конца по 10 мм каждый.
Входные катушки обмоток класса напряжения 110 кв должны иметь общую катушечную изоляцию из кабельной бумаги толщиной: первая катушка — 3 мм и вторая катушка — 1,5 мм на обе стороны.
Контрольные вопросы
- Что называется перенапряжением?
- В каких случаях в линии электропередачи в&зникают перенапряжения?
- Как испытывается электрическая прочность изоляции трансформатора при его контрольных испытаниях?
- Что представляет собой главная и продольная изоляции трансформатора?
- Как определяется запас электрической прочности изоляции?
- Почему в момент падения на трансформатор волны импульса главную роль в распределении напряжения по обмотке играют ее внутренние емкости?
- Почему крайние витки и катушки требуют уеиленной изоляции?
- Каково устройство и назначение емкостных колец и экранирующих витков?
- Почему слоевая обмотка является грозоупорной?
ГЛАВА XIV