Загрузка...изоляция силовых трансформаторов
Содержание
Изоляция силовых трансформаторов
задача № 1
Задача № 2
Задача № 3
Использованная литература
Изоляция силовых трансформаторов
электрическая прочность изоляции — одна из основных характеристик трансформатора, определяющая его надежность в эксплуатации. размеры изоляции существенно влияют на вес и габариты трансформатора, поэтому создание рациональной конструкции изоляции имеет важное значение.
Основные элементы изоляций.
Изоляция трансформатора подразделяется на внутреннюю и внешнюю [Л.2].
Внешней изоляцией называют воздушную изоляцию вне бака трансформатора; к ней относятся воздушная изоляция вводов до заземленных частей и воздушные промежутки между вводами разных обмоток, а также между вводами данной обмотки (разных фаз).
Внутренней изоляцией называют изоляцию частей, находящихся внутри бака трансформатора, большей частью в масле. Внутренняя изоляция в свою очередь подразделяется на изоляцию главную и продольную.
Главной изоляцией называют изоляцию данной обмотки вместе с электрически соединенными с ней экранами, отводами и переключателями относительно корпуса, т.е. по отношению к заземленным частям магнито-провода и бака, а также изоляцию по отношению к соседним обмоткам, электрически не соединенным с нею.
Продольной изоляцией называют изоляцию между электрически соединенными частями обмоток, отводов, экранов и переключателей, имеющих разные потенциалы. На рис. 2-1 показана схема классификации изоляции силового трансформатора [Л. 2].
Изоляция трансформаторов в различных ее частях может быть подвергнута различным воздействиям, чаще всего нескольким сразу, а именно:
электрическим воздействиям, величина которых определяется не только рабочим и испытательным напряжениями, но и коммутационными и атмосферными перенапряжениями; механическим усилиям, действующим на обмотку при коротких замыканиях; тепловым воздействиям, при которых вследствие длительного соприкосновения волокнистой изоляции (и масла) с нагретыми активными материалами происходит ускоренное старение витковой изоляции, и при воздействии переменного электрического поля в сложном диэлектрике (в изоляции трансформатора) также происходит выделение тепла и нагревание изоляции. Это явление носит название диэлектрических потерь.
Температура изоляции оказывает влияние на ее характеристики. При повышении температуры возрастают диэлектрические потери в твердой изоляции и снижается ее электрическая прочность; падает также сопротивление изоляции.
Так как полные потери в диэлектрике зависят, помимо силы электрического поля, и от геометрических размеров изоляции, то для оценки ее состояния принято измерять не сами потери, a tg диэлектрических потерь, который не зависит от размеров изоляции.
)сложным воздействиям от химических процессов, происходящих в трансформаторах в результате наличия в изоляции посторонних примесей и воздействия температуры.
Наиболее вредными примесями являются:
а) влага, оставшаяся в изоляции при сушке трансформатора;
б) остатки растворителя пропиточного лака, не уда ленного при запекании пропитанных обмоток или при сушке трансформатора;
в) воздушные или газовые включения в изоляции, оставшиеся при заполнении трансформаторным маслом;
г) посторонние примеси (например, волокна) твердой и жидкой изоляции.
Рис. 2-1. Схема классификации изоляции силового масляного трансформатора.
С увеличением содержания влаги в твердой изоляции снижается ее электрическая прочность, а воздействие электрического поля вызывает в ней возрастание диэлектрических потерь. Недостаточное удаление растворителей или неполная полимеризация лака после пропитки повышает диэлектрические потери и снижает электрическую прочность изоляции обмоток, а также вызывает ускоренное окисление и старение изоляционного лака в процессе эксплуатации трансформатора.
Воздушные или газовые включения в бумажно-масляной изоляции трансформатора являются также вредными и не должны оставаться в изоляции при заполнении трансформатора маслом. При воздействии электрического поля на изоляцию в местах скопления воздушных (газовых) пузырьков, например между слоями бумажной изоляции, возникает корона, т.е. слабые частичные разряды, которые повреждают органическую изоляцию. кроме того, наличие воздушных включений в масле снижает его электрическую прочность. Поэтому высоковольтные трансформаторы заполняют дегазированным маслом под вакуумом, применяют прогрев трансформатора для удаления воздушных включений из лабиринтов изоляции.
Присутствие механических примесей (волокон) в масле способствует переходу растворенной в масле воды в дисперсное состояние и вызывает этим снижение пробивного напряжения масла. кроме того, механические примеси, оседая, создают мостики, по которым возможен пробой.
Требования, предъявляемые к изоляции трансформаторов, сводятся к одному: изоляция должна выдерживать без повреждения все возможные в эксплуатации воздействия и удовлетворять нормам контрольных испытаний, позволяющих судить о прочности трансформатора в исходном его состоянии при выпуске с завода.
задача № 1
Для измерения высокого напряжения U применена схема емкостного делителя, состоящего из двух последовательно соединенных конденсаторов С1 и электростатического вольтметра на напряжение UВ, шунтированного конденсатором ёмкостью С2. определить ёмкость каждого из конденсаторов С1, если ёмкость электростатического вольтметра СВ.
Таблица 1 — Варианты заданий
Вариант 1 2 3 4 5 67 8 9 0U, кВ1501001101102208035220150125UВ, кВ1010106106610610С2, пФ1007510075150100100100150125СВ, пФ25202010251010151015
Решение:
Схема измерения и схема замещения при измерении высокого напряжения с помощью электростатического вольтметра представлены на рисунке 1.
а) б)
рисунок 1 — Схема измерения а) и схема замещения б)
Из схемы замещения определим ёмкость конденсаторов С1.
Величина тока, протекающего через конденсаторы С1 по закону Ома забудет равна:
где — суммарное сопротивление конденсаторов СВ и С1, для параллельного соединения конденсаторов .
Величину ёмкости конденсаторов С1 определим из соотношения, составленного по закону Ома:
где — величина сопротивления цепи последовательного соединения конденсаторов С1, ;
— величина падения напряжения в цепи конденсаторов С1, .
таким образом, подставляя , и в (1.1), получаем равенство:
откуда находим величину ёмкости конденсатора С1:
пФ.
Ответ: С1=17,8 пФ.
задача № 2
Определить пробивное напряжение воздушного промежутка расстоянием h между стержневыми электродами для трёх случаев:
) переменного тока;
) положительной и 3) отрицательной полярности. Один из электродов заземлён. температура воздуха — t, давление воздуха — Р.
Таблица 2 — Варианты заданий
Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0h, см 110 130 120150120160170140180190t, град 24 25 2228261920302529Р, мм. рт. ст. 760 770 765780775785780760750760
Решение:
Промежутки стержень-стержень, являются классическим примером симметричного резко неоднородного поля. электрическая прочность промежутка между двумя проводами очень близка к прочности промежутка стержень-стержень.
Зависимость разрядного напряжения для промежутков с резко неоднородным полем определяют по экспериментальным графикам для стандартных атмосферных условий, представленным на рисунка 2 и 3.
рисунок 2 — Разрядные напряжения воздушных промежутков при переменном напряжении частотой 50 Гц:
— стержень-плоскость; 2 — стержень — стержень; 3 — провод-стойка опоры; 4 — провод-провод.
изоляция силовой трансформатор масляный
Рисунок 3 — Зависимости пробивного напряжения воздуха от расстояния между электродами в неоднородном поле
Из графиков на рис. 2 и 3 определяем пробивные напряжения для заданных условий:
при переменном токе Uпр. пер=700 кВ;
при постоянном напряжении положительной полярности Uпр. пол=2900 кВ;
Приведем величины найденных пробивных напряжений к заданным атмосферным условиям:
при переменном токе
кВ,
при постоянном напряжении положительной полярности
кВ,
при постоянном напряжении отрицательной полярности
кВ,
где δ — относительная плотность воздуха,
где Р0 и Т0 — давление и температура, соответствующие нормальным условиям, Р0=765мм. рт. ст., Т0=273°К,
Т= Т0+t=273+19=292°К.
задача № 3
Определить напряжение пробоя и напряжение перекрытия по поверхности диска выполненного из электротехнического фарфора диаметром d и толщиной h, заключённого между стержневыми электродами диаметром d1. Принять среднюю напряжённость перекрытия Епер, а среднюю напряженность пробоя — Епр. Сопоставив полученные результаты, сделать вывод о возможности наступления пробоя. При каких условиях возможен пробой фарфорового диска?
Таблица 3 — Варианты заданий
Вариант 1234 56 7 89 0d, см10 81012141614101820h, см0,50,40,50,50,70,80,90,80,9 1d1, см0,8 111,21,21,411,61,60,8Епер, кВ/см5,2 55,55,45,65,55,45,15,55,2Епр, кВ/мм 25262628252825302925
Решение: Величина напряжения перекрытия по поверхности диска определится по формуле:
,
где — длина пути перекрытия, по поверхности диска диаметром d и толщиной h, заключённого между стержневыми электродами диаметром d1,см.
кВ.
Величина напряжения пробоя диска определится по формуле:
кВ,
где h=8 мм — толщина диска.
Из полученных результатов можно сделать вывод, что при повышении напряжения перекрытие по поверхности диска произойдет значительно раньше, чем его пробой, таким образом запас прочности по напряжению пробоя составляет n= /=224/84,7=2,6 раза.
Пробой диска возможен при напряжении перекрытия кВ. При этом диаметр диска определим из условия:
,
отсюда диаметр диска, при котором пробой произойдет раньше, чем перекрытие будет равен:
см.
Ответ:
Использованная литература
1.техника высоких напряжений. Учебник. Под ред. Д.В. Разевига. — М.: Энергия, 1976.
2.техника высоких напряжений. Учебное пособие. Под ред. М.В. Костенко. — М.: Высшая школа, 1973.
.Базуткин В.В. техника высоких напряжений. Учебник. М.: ЁЁ Медиа, 2012.