Трансформаторлардың оқшауламалары

Трансформаторлар өзі тағайындауы бойынша күштік, өлшейтін, сынайтын, өңдейтін, т.б. түрлерге бөлінеді. Тағайындауына қарай оларға қойылған талаптар да әртүрлі. Конструктивті орындауы бойынша олар май толтырылған, газ толтырылған, әуелі (құрғақ) түрлеріне бөлінеді. Жоғары вольтты күштік, сынайтын трансформаторлардың көбісіне май толтырылған. 6.1. суретте үш фазалық күштік май толтырылған трансформаторлардың құрылымы көрсетілген. Осы суретте көрсетілгендей трансформаторлардың орамалары мен оқшаулаумалары трансформатор майына орналастырылған. Бұл май екі функцияны атқарады: 1) оқшауламада электр өрісінің тесіп өту кернеулігін үлкейтеді; 2) трансформаторлардың қыздырылған бөлшектерінен жылуды бөліп жіберетін шартттарды тудырады.

Бактың ішіне орналастырылған оқшаулама сыртқы әсерлерден сенімді қорғалынған, сондықтан осы трансформаторларды ашық ауада ұстауға болады. 6.2. суретте майлы трансформаторлардың оқшаулама топтасуы көрсетілген.Трансформаторлардың сыртқы оқшаулама өткерме оқшаулағыштармен (вводтармен) және әртүрлі фаза мен кернеудегі өткерме оқшаулағыштар ұшының және трансформаторлардың жерлендірілген бөлшектермен араларындағы ауамен қамтамасыз етіледі. Өткерме оқшаулағыштар ұштарының арасындағы қашықтық құрғақ кернеу (U_c) және импульстік кернеу кезіндегі ауа аралығын тесіп өту болмаған жағдаймен анықталады. Егер де өткерме оқшаулағыш ұштарында электр өрісін деңгейлейтін экрандар орналаспаған болса, онда ауа аралығы үшкір – үшкір деген электродтармен анықталады (сол екі электродтың арақашықтығымен). Егер де өткерме оқшаулағыш ұштарында экран болса, онда ауа аралығының есептелуі электр өрісі әлсіз біркелкі емес деген шарт бойынша есептеледі. Ішкі өткерме оқшаулағыш ұштарының арасы май тосқауылды болып орындалады. Орамалардан бұрын бөлінетін оқшауламалар кабельдік қағаздар мен лакоткань деген заттардан жасалады. Трансформаторлардағы ауыстырып қосқыштар трансформацияның коэффициентін өзгертіп тұруға арналған. Ауыстырып қосқыштардың оқшауламалары реттеу бұрғыштарға әсер ететін кернеумен анықталады.

Бас оқшаулама – берілген орамамен көршілес орамаға дейін және трансформаторлардың жерлендірілген бөлшектеріне дейінгі оқшаулама.

Бойлық оқшаулама – ораманың әртүрлі бөлшектерінің өз арасындағы оқшаулама: орам, қабат, катушка арасындағы.

Бойлық оқшаулама негізгі екі элементтен тұрады: витковая және катушка оқшауламаларға. Басты және бойлық изоляцияның конструктивті жасалынуы ораманың түрімен, сыйымдылық қорғаныстың болуымен, нейтральдің (бейтараптың) режимімен анықталады. Құрылысының

(конструктивно) жасалынуы бойынша трансформатордың орамасы ораушы және цилиндрлік текше түрлеріне бөлінеді.

6.1 Сурет - Үш фазалық үш орамалы

110/38.5/11кВ трансформатор

1-110 кВ көтерме; 2-35 кВ көтерме; 3- оқшаулаушы цилиндр; 4- 11кВ-тық көтерме; 5- ауыстырып қосқыштың жетегі; 6- газ шығатын құбыр; 7- май кеңіткіш; 8- магнит өткізгіш; 10- 110 кВ-тік орама; 11- 110 кВ ораманың экрандайтын орамдары; 12- термосимфондық сүзгі; 13- арбаша; 14- бак; 15- құбырлы радиатор; 16- қозғалтқыш- желдеткіш. Орауышты орамалардың өткірмесі ең аяғында немесе ортасында орналасады. Орауышты орамаларды салқындату бабы цилиндрлікке қарағанда артық, неге десең май орауышты жақсы жуып-шаяды және қысқа тұйықталуға ұстамдылығы өте жоғары. Бірақ та бұл орамаларда цилиндрлік текше орамаларға қарағанда импульсті кернеу әсер еткенде потенциалдардың таралуы біркелкі емес. Цилиндрлік текше орамалар ауыспалы режимдерде текше бойымен кернеуді таратуының бірқалыптығы орауышты орамаларға қарағанда жоғарырақ, сондықтан бұл цилиндрлік текше орамаларды өте жоғары кернеулерде пайдаланған дұрыс. Осы орамалардың кемшілігі сол, тоқтың қысқа тұйықталуын механикалық тұрақтылығы төмен және салқындатуы нашар. Цилиндрлік текше орамаларды сынайтын, өлшейтін және қуаты төмен күштік трансформаторларда пайдаланады. Трансформатор орамаларының электрлік оқшауламасы май тосқауылды немесе май қағаздан жасалынады.

Май тосқауылды оқшауламаның тесіп өтетін кернеуі май қабатшаларымен анықталады. Майдың электрлік беріктігі қағазмай оқшаулаудан төмен болғандығынан, май тосқауылды оқшауламаның көлемі қағаз майдан үлкен болуы керек.

Май-тосқауылды изолияцияның ішінде бос қуыстар бар, сондықтан орамаларды ағып тұратын маймен суыту жағдайы жеңіл. Қағаз май изолияцияның электрлік беріктігі май-тосқауылды изоляциядан жоғары болғандықтан қағаз майдың қалыңдығын төмендетуге болады. Бірақ та қағаз май оқшауламада май еркін жүре алмайды (циркуляция), сондықтан ораманы суыту қиынырақ. Кейбірде осындай оқшауламада қуыстар (канал) жасайды. Мұндай трансформаторларда изоляцияның мөлшерлері май каналында рұқсат етілген өрістің кернеулігімен белгіленеді, сонда орташа кернеулік төмендейді. Тосқауылдар электрокартоннан жасалынады және электр өрісінің күш сызықтарына перпендикулярлы орналасады. Трансформаторларда электр өрісінің конфигурациясы күрделі, сондықтан тосқауылдар әртүрлі болады. Негізінде үш типті тосқауылдарды қолданады: цилиндрлік (текше) тосқауыл, жалпақ тығырық және бұрыштық тығырық. Тосқауылдардың саны номиналды кернеуге байланысты. Көбінесе цилиндрлік тосқауылдарды бакелиттен жасайды.

Газ толтырылған трансформаторларда бактың ішінде оқшаулама ретінде 0,2-0,3 МПа қысымда істейтін электрлік беріктігі жоғары газдарды пайдаланады. Олар элегаз, фреон және т.б. перфторланған газдар. Осы газдардың 0,2-0,3 МПа қысымында электрлік беріктігі трансформаторлық майдың беріктігіне жақындайды. Жоғары беріктікті газдардың трансформатор орамаларын айналып өткендегі жылулықты бұрып суытуы майдың суытқанынан екі есе кем. Егерде 0,2-0,3 МПа қысымында қайнау температурасы 50-80°С - да қайнайтын фреонды қолдансақ, орамдарды суытуға едәуір көбейту болады. Бұл жағдайда трансформатор сұйық фреонмен толтырылады. Орамалар 60⁰ – 90⁰С-қа дейін қызғанда фреон қайнайды. Қайнап тұрған сұйықтарға жылулықтың өтуі жай газдың конфекциясына қарағанда 100-1000 есе жоғары болады. Қайнаған кезде сұйыққа жылулықтың өтуі 100 есеге дейін көбейеді де, трансформатор интенсивті суыйды. Сол кездегі пайда болатын газ трансформатордың төбе жағына жиналып конденсаторға қарай беттейді. Осыдан пайда болған конденсат трансформаторлардың багына бағытталады. Трансформатордың салқындауын көрсеткен сұлба фреонның газ күйіндегі жоғары электрлік беріктігін пайдаланады. Фреонды қолдану трансформатордың габаритін және салмағын едәуір төмендетеді. Сұйық конденсаттың жылу беру коэффициентінің жоғарылығынан конденцациялық құрылысы компакті болады. Газ толтырылған трансформаторлар жылжитын қондырғыларда, мысалы айнымалы тоқты электровоздарда қолдалынады. Газ толтырылған трансформаторлардың изоляциясы май толтырылған трансформаторлардың түрлеріне сәйкес.

Ауа трансформаторларының багы болмайды, оларда оқшалама ретінде қатты диалектриктер мен ораманың сыртындағы ауа бірге жүреді. Трансформатор орамасының изоляциясы қоршаған ортаның әсерінен болады, яғни суланып, былғануы мүмкін. Сондықтан бұл трансформаторларды жабық орындарда (помещение) қолданады. Осы трансформаторлардың изоляциясы суға, ылғалдылыққа төзімді болуы керек. Кейбір трансформаторларда эпоксид немесе кремний органикалық компаундтан жасалынған қатты изоляцияларды пайдаланады. Компаундты құйып, қатырып тастаған орамалардың оқшаулануы және герметизациясы ( су өтпеуі) күшті болады. Осындай трансформаторларды жасап шығару оңай болғандықтан, бұлардың қолдануы 35 кВ-қа дейін өлшеуіш трансформаторларда кең тараған. Эпоксид компаудтың негізінде күш трансформаторлары шығарылмайды. Эпоксид компаудтың кемістігі сол температура түскен сайын ішкі механикалық кернеулері ұлғаяды. Жұмыс режимінде трансформатор орамаларының бойлық изоляциясына кернеудің аздау мөлшері әсер етеді. Мысалы, кернеу екі көршілес орамдардың арасындағы потенциалдардың айырмасы жұмыстық болса да 30-50 В - тан аспайды. Бойлық изоляцияға әсер ететін үлкен кернеу, ол алғышебі тік - импульстік кернеу. Басты оқшауламаға жоғары айнымалы жұмыс кернеуі мен асқын кернеулер әсер етеді. Басты оқшауламада ең жоғары импульстік кернеу жұмыс кернеуден жерлендірілген бейтараптамада 20%, ал оқшауламаланған бейтараптамада 80%-ға асады.