Przewodnik po izolatorach transformatorowych: Funkcje struktura typy i konserwacja

1. Funkcje izolatorów transformatorowych

Podstawową funkcją izolatorów transformatorowych jest prowadzenie wyprowadzeń cewek do zewnętrznego środowiska. Służą one zarówno jako elementy izolacyjne między wyprowadzeniami a zbiornikiem oleju, jak i jako urządzenia montażowe dla wyprowadzeń.

W trakcie pracy transformatora, izolatory ciągle przepuszczają prądy obciążeniowe, a w przypadku zewnętrznego zwarcia, wytrzymują prądy zwarciowe. Dlatego izolatory transformatorowe muszą spełniać następujące wymagania:

• Posiadać określoną wytrzymałość elektryczną i wystarczającą wytrzymałość mechaniczną;

• Mieć dobrą stabilność termiczną, aby wytrzymać chwilowe przegrzewanie podczas zwarć;

• Posiadać kompaktową i lekką konstrukcję, doskonałą szczelność, dużą uniwersalność oraz łatwość utrzymania.

2. Zewnętrzna struktura izolatorów

Zewnętrzne komponenty izolatora obejmują: płyty końcowe, łączniki wyprowadzeń, pokrowce przeciwdeszczowe, mierniki poziomu oleju, korki olejowe, zbiorniki oleju, górne ceramiki, dolne tarcze ekranujące, uchwyty do podnoszenia, zawory olejowe, tablice nazw, korki wentylacyjne, łączące izolatory, dolne ceramiki, i kule równoważące.

3. Wewnętrzna struktura izolatorów

• Główna struktura izolacyjna: Składa się z wielowarstwowego cylindrycznego rdzenia kondensatora, wykonanego z nasączonych olejem papierowych kabli i foliowych elektrod równoważących; izolacja zewnętrzna jest zapewniana przez ceramiki, które również pełnią rolę pojemników na olej transformatorowy.

• Wykonanie szczelnego: Przyjmuje całkowicie szczelną konstrukcję, przy której wewnętrzny olej transformatorowy tworzy niezależny system, który nie jest wpływowany przez warunki atmosferyczne z zewnątrz.

• Sposób połączenia: Całkowite połączenie używa mocnego sprężynowego zamocowania mechanicznego, zapewniającego zarówno szczelność, jak i kompensację rozszerzenia/skurczenia długości spowodowanego zmianami temperatury.

Zbiornik oleju na szczycie izolatora służy do regulacji fluktuacji objętości oleju spowodowanych zmianami temperatury, unikając znaczących wahnięć ciśnienia wewnętrznego; miernik poziomu oleju na zbiorniku może monitorować poziom oleju w czasie rzeczywistym podczas działania. Kula równoważąca na końcu poprawia rozkład pola elektrycznego, skracając odległość izolacyjną między końcem izolatora a zazemionymi elementami lub cewkami.

Mały izolator na ekranie końcowym izolatora kondensatorowego z papierem i olejem może być używany do testów pojemności, współczynnika strat dielektrycznych i częściowych rozwarcia transformatorów. W normalnym działaniu ten mały izolator musi być solidnie zazemiony. Podczas demontażu małego izolatora ekranu końcowego należy zachować ostrożność, aby uniknąć obracania lub wyciągania sztywnego pręta małego izolatora, co mogłoby spowodować oderwanie wyprowadzeń lub uszkodzenie folii miedzianej na płytach elektrod.

4. Układ izolatorów transformatora trójfazowego

Patrząc z boku izolatora wysokiego napięcia transformatora, ułożenie od lewej do prawej jest oznaczane następująco:

• Strona wysokiego napięcia: O, A, B, C

• Strona średniego napięcia: Om, Am, Bm, Cm

• Strona niskiego napięcia: O, a, b, c

5. Klasyfikacja izolatorów według materiału i struktury izolacji

Izolatory można podzielić na trzy kategorie:

• Jednoizolacyjne izolatory: W tym czyste ceramiki i izolatory żywiczne;

• Złożone izolatory: Dalej podzielone na napełnione olejem, żelowe i gazowe izolatory;

• Kondensatorowe izolatory: W tym izolatory kondensatorowe z papierem i olejem oraz izolatory kondensatorowe z żywicą i papierem.

6. Izolatory kondensatorowe z papierem i olejem

Według struktury przewodzącej prąd, izolatory kondensatorowe z papierem i olejem mogą być podzielone na typ przechodzący przez kabel i typ przewodzący przez rurkę. Spośród nich, typ przewodzący przez rurkę jest dalej klasyfikowany na typ bezpośrednio połączony i typ przechodzący przez pręt, w zależności od sposobu połączenia między końcem strony oleju a izolatorem. Izolatory przechodzące przez kabel i typ bezpośrednio połączony są szeroko stosowane w systemach energetycznych, podczas gdy izolatory przechodzące przez pręt są mniej powszechne.

Proces produkcji rdzenia kondensatora dla izolatorów kondensatorowych polega na rozpoczęciu od pustej przewodzącej mosiężnej rury jako podstawy, następnie ciasno owinięciu warstwy papieru kablowego o grubości 0,08-0,12 mm jako warstwy izolacyjnej, a następnie warstwy folii aluminiowej o grubości 0,01 mm lub 0,007 mm jako ekranu kondensatora; to naprzemiennie owijanie papieru kablowego i folii aluminiowej powtarza się, aż do osiągnięcia wymaganej liczby warstw i grubości.

To tworzy wielowarstwowy szeregowy obwód kondensatorowy, gdzie przewodząca rura jest na najwyższym potencjale, a najbardziej zewnętrzna folia aluminiowa jest zazemiona (ekran ziemny). Zgodnie z zasadą podziału napięcia szeregowych kondensatorów, napięcie między przewodzącą rurą a ziemią równa się sumie napięć między każdą warstwą ekranu kondensatora, a napięcie między warstwami ekranu jest odwrotnie proporcjonalne do ich pojemności. To zapewnia, że całe napięcie jest równomiernie rozłożone na całej warstwie izolacyjnej rdzenia kondensatora, osiągając kompaktową i lekką konstrukcję izolatora.