Dizajn izolacije namotaja i kontrola porasta temperature transformatora 1500 kVA{1}}punjenog uljem

U transformatoru od 1500 kVA punjenim uljem{1}} loša izolacija dovodi do kratkih spojeva, dok prekomjeran porast temperature uništava namotaje. Izolacijski sistem mora odvojiti visokonaponski-namotaj od niskonaponskog-namotaja, i od jezgre i od rezervoara, pod kontinuiranim radnim naprezanjem, kao i prolaznim prenaponima. Porast temperature, razlika između temperature namotaja i temperature hlađenja okoline, najveći je neprijatelj dugovječnosti transformatora: starenje izolacije prati eksponencijalni odnos s temperaturom, tako da mala povećanja radne temperature proizvode velika smanjenja vijeka trajanja.

Dizajn izolacije namotaja

Glavna izolacija i izolacija od okreta{0}}na-okretna izolacija

Izolacija u transformatoru punjenom uljem-1500 kVA klasificira se u dvije kategorije. Glavna izolacija pruža prepreke između VN i NN namotaja i između namotaja i uzemljenja, obično koristeći cilindre od presovane ploče visoke -gustine i samo ulje. Izolacija -to- je omotač od emajla ili papira na bakarnom ili aluminijumskom provodniku koji sprečava kratke spojeve između susjednih navoja. Oba moraju izdržati napon frekvencije struje, impuls groma i preklopne prenapone određene za nivo izolacije.

Odabir materijala

Jedinice{0}}uronjene u ulje koriste izolacijske sisteme klase A sa klasom 105 stepeni kao standard, sa klasom B na 130 stepeni dostupnim na zahtjev. Kraft papir visokog kvaliteta je omotan oko provodnika radi izolacije zavoja, cilindri od presovane ploče čine glavnu izolacionu barijeru, a mineralno ulje ili prirodno estersko ulje služi i kao rashladna tečnost i kao dielektrična tečnost. Ovi materijali se suše pod vakuumom prije sklapanja kako bi se uklonila vlaga, što drastično poboljšava dielektričnu čvrstoću i smanjuje rizik od unutrašnjeg stvaranja luka.

Kontrola porasta temperature

Termička ograničenja prema IEC 60076-2 i IEC 60076-7

Za transformator od 1500 kVA punjen uljem-sa izolacijom klase A, prosječni porast temperature namotaja je ograničen na 65 K, a porast temperature{3}}vruće tačke na 78 K, mjereno ili izračunato u skladu sa IEC 60076-2 i vodičem za opterećenje IEC 60076-7. Najviša temperatura ulja je obično ograničena na 60 K. Svakih dodatnih 6 do 10 K iznad nazivne temperature izolacije prepolovi očekivani vijek trajanja papirne izolacije, tako da je održavanje temperature u granicama neophodno za projektni vijek od 25 godina ili više.

Gubici koji stvaraju toplotu

Porast temperature je direktan rezultat unutrašnjih gubitaka. Gubici opterećenja, koji se ponekad nazivaju gubici u bakru, nastaju otporom namotaja i proporcionalni su kvadratu struje opterećenja. Gubici bez-opterećenja, koji se nazivaju i gubici u jezgri, potiču od histereze i vrtložnih struja u jezgri i postoje kad god je transformator pod naponom. Termička simulacija se koristi tokom projektovanja za predviđanje-lokacija vrućih tačaka i za optimizaciju protoka ulja prije nego što se izgradi bilo koji prototip.

Dizajn i proizvodne prakse

Konfiguracija namotaja

Niskonaponski namotaji su tipično slojevito namotani sa bakarnom folijom ili trakom velikog poprečnog presjeka ili trakom kako bi se minimizirali gubici vrtložaka i osigurala glatka površina za izolaciju. Visokonaponski namotaji koriste namotaje diska ili namotaje diska sa interleavedom za kontrolu distribucije napona i smanjenje impulsnog naprezanja; svaki disk je odvojen odstojnicima za presovanje koji stvaraju aksijalne uljne kanale za hlađenje.

Vakuumsko sušenje i impregnacija uljem

Svi namotaji su podvrgnuti ciklusu vakuumskog sušenja i impregnacije uljem. Vlaga je neprijatelj izolacije: mokri transformator može pokazati višestruko veći nivo djelomičnog pražnjenja od suvog. Proces uklanja vazduh i vlagu iz papira, omogućava potpuni prodor ulja u svaku mikroskopsku šupljinu i podiže dielektričnu čvrstoću izolacionog sistema.

Koordinacija izolacije za impuls groma

Za transformatore povezane na nadzemne vodove, izolacija mora preživjeti impulse groma s talasnim oblikom od 1,2/50 mikrosekunde. Elektrostatički štitovi između VN i NN namotaja, ugaoni prstenovi i prstenovi za nivelisanje za ravnomernu distribuciju električnog polja i povećana puzna staza na kupolama sa čahurom su standardne mere dizajna.

Tehničke specifikacije

Parametar	Specifikacija
Nazivna snaga	1500 kVA
VN / NN napon	11 kV / 0,4 kV, prilagodljiv
Klasa izolacije	Klasa A, 105 stepeni ili klasa B na zahtev
Prosječni porast temperature namotaja	Ne više od 65 K
Najviša temperatura ulja	Ne više od 60 K
Porast temperature{0}}vruće tačke	Ne više od 78 K po IEC 60076-7
Izolacijski materijal	Visoka{0}}presana ploča i kraft papir, osušeni u vakuumu
Dielektrična čvrstoća ulja	Ne manje od 40 kV / 2,5 mm
Tip hlađenja	ONAN, ONAF ili OFAF
Nivo djelomičnog pražnjenja	Ne više od 50 pC pri 1,5 puta nazivnom naponu
Referentni standardi	IEC 60076, IEEE C57.12

Aktivne metode kontrole porasta temperature

Kontrola porasta temperature zahtijeva namjeran hidraulički i termički dizajn. Veličina i položaj radijalnih i aksijalnih uljnih kanala unutar sloja namotaja su izračunati tako da je brzina ulja dovoljno velika da odnese toplinu bez stvaranja turbulentnih vrućih tačaka. Radijatorske ploče su dimenzionirane za gubitke; jedinice namijenjene za okruženja sa visokim-ambijentima mogu biti opremljene većim radijatorima, prisilnom cirkulacijom ulja pomoću pumpe ili ventilatorima za prisilni zrak montiranim ispod radijatora. Za kritične instalacije, sonde sa optičkim vlaknima mogu biti ugrađene u namotaje tokom proizvodnje kako bi se u stvarnom vremenu pružile-podaci o temperaturi vruće tačke-za predviđanje održavanja.

FAQ

Q:Može li se klasa izolacije transformatora punjenog uljem-od 1500 kVA nadograditi?

A:Da, dizajn može koristiti klasu B, 130 stepeni ili više izolacijske sisteme sa termički poboljšanim papirom i uljem na višim{1}}temperaturama, pod uslovom da je cijeli izolacijski sistem usklađen.

Q:Šta se dešava ako porast temperature pređe granicu?

A:Papirna izolacija brže stari i životni vijek transformatora je skraćen; Indikatori temperature namotaja i indikatori temperature ulja sa alarmnim i isklopnim kontaktima su standardni kako bi se spriječio neprekidni rad -temperature.

Q:Kako vlaga utiče na dizajn izolacije namotaja?

A:Vlaga drastično smanjuje dielektričnu čvrstoću i povećava djelomično pražnjenje; fabrička montaža se vrši pri kontrolisanoj vlažnosti, a svaki transformator se vakuumski suši pre punjenja ulja.

Q:Koja ispitivanja su potrebna za transformator punjen uljem-od 1500 kVA?

A:Rutinska ispitivanja uključuju otpor namotaja, omjer okreta, napon impedancije, bez{0}}gubitak opterećenja, gubitak opterećenja, otpor izolacije i dielektrična ispitivanja; tipska ispitivanja uključuju testove porasta temperature i otpornosti na kratki{1}} spoj prema IEC 60076.

Q:Koja je granica djelomičnog pražnjenja za transformator od 1500 kVA?

A:Za ovu klasu jedinica, nivo delimičnog pražnjenja na 1,5 puta većem od nazivnog napona obično ne prelazi 50 pC, što je verifikovano tokom ispitivanja tipa.

Q:Kako je transformator zaštićen tokom transporta?

A:Jedinica se isporučuje uspravno na čeličnim okvirima, zaštićena od prekomjernih vibracija i zaštićena od vlage; ovisno o udaljenosti i propisima može se isporučiti s uljem ili suhim uljem napunjenim na licu mjesta.