Посібник з трансформаторних втулок: Функції структура типи та обслуговування

1. Функції втулок трансформатора

Основна функція втулок трансформатора полягає у виведенні кінцівок обмоток на зовнішню середу. Вони служать як ізоляційними компонентами між кінцівками та масляним баком, так і пристроями для фіксації кінцівок.

Під час роботи трансформатора втулки постійно проводять навантаження струмів, а в разі зовнішнього короткого замикання витримують короткозамкнені струми. Тому втулки трансформатора повинні задовольняти наступним вимогам:

• Мати вказану електричну прочність та достатню механічну прочність;

• Мати хорошу термічну стабільність, щоб витримувати швидку перегрівання під час коротких замикань;

• Мати компактну та легку конструкцію, відмінні герметизаційні властивості, сильну універсальність та простоту обслуговування.

2. Зовнішня конструкція втулок

Зовнішні компоненти втулки включають: клеммні плати, з'єднуючі контакти, дождеві кришки, індикатори рівня масла, масляні пробки, маслові баки, верхні фарфорові рукави, нижні екрани, кільце для підйому, масляні клапани, таблички, вентиляційні пробки, з'єднуючі втулки, нижні фарфорові рукави та рівняльні кулі.

3. Внутрішня конструкція втулок

• Основна ізоляційна конструкція: Складається з багатошарового циліндричного конденсаторного сердечника, який виготовлений з маслонаповненої кабельної паперу та алюмінієвих фольгових екранів; зовнішня ізоляція забезпечується фарфоровими рукавами, які також виступають контейнерами для трансформаторного масла.

• Герметичні властивості: Використовується повністю герметична конструкція, при якій внутрішнє трансформаторне масло утворює незалежну систему, яка не залежить від зовнішніх атмосферних умов.

• Спосіб з'єднання: Загальне з'єднання використовує сильні пружинні механічні фіксатори, що забезпечує як герметичні властивості, так і компенсацію зміни довжини через зміну температури.

Масловий бак на вершині втулки використовується для регулювання коливань обсягу масла, спричинених зміною температури, що запобігає значним змінам внутрішнього тиску; індикатор рівня масла на масловому баку може в реальному часі моніторити рівень масла під час роботи. Рівняльна куля на кінці покращує розподіл електричного поля, скорочуючи ізоляційну відстань між кінцем втулки та заземленими компонентами або обмотками.

Мала втулка на кінцевому екрані масло-паперових конденсаторних втулок може використовуватися для випробувань ємності, фактору диелектричних втрат та локальних випадкових викидів. Під час нормальної роботи ця мала втулка має бути надійно заземлена. При демонтажі малої втулки кінцевого екрану слід обережно вести себе, щоб уникнути обертання або витягування малого валу, що може призвести до відключення кінцівок або пошкодження медної фольги на електродній пластині.

4. Розташування втулок трьохфазного трансформатора

При перегляді з боку високовольтної втулки трансформатора, зліва направо розташування позначається наступним чином:

• Високовольтна сторона: O, A, B, C

• Середньовольтна сторона: Om, Am, Bm, Cm

• Низьковольтна сторона: O, a, b, c

5. Класифікація втулок за матеріалом і конструкцією ізоляції

Втулки можна поділити на три категорії:

• Одноізоляційні втулки: Включають чисто фарфорові втулки та полімерні втулки;

• Композитні ізоляційні втулки: Далі діляться на маслонаповнені, гелеві та газонаповнені втулки;

• Конденсаторні втулки: Включають масло-паперові конденсаторні втулки та полімерно-паперові конденсаторні втулки.

6. Масло-паперові конденсаторні втулки

За структурою проведення струму, масло-паперові конденсаторні втулки можна поділити на типи, які проходять кабель, та типи, які проводять струм через канал. Серед них, тип, який проводить струм через канал, поділяється на пряме з'єднання та тип, який проходить через стержень, в залежності від способу з'єднання між масляним кінцем та втулкою. Втулки, які проходять кабель, та втулки з прямим з'єднанням широко використовуються в енергетичних системах, тоді як втулки, які проходять через стержень, є менш поширеними.

Процес виробництва сердечника конденсатора для конденсаторних втулок такий: починаючи з порожнього провідного медного трубопроводу як основи, спочатку тісно обгортається шар кабельної паперу завдовжки 0,08-0,12 мм як ізоляційний шар, потім шар алюмінієвої фольги завдовжки 0,01 мм або 0,007 мм як ємнісний екран; це чергування обгортів кабельної паперу та алюмінієвої фольги повторюється до тих пір, поки не буде досягнуто необхідної кількості шарів та товщини.

Це формує багатошаровий рядний конденсаторний контур — де провідний трубопровід знаходиться на найвищому потенціалі, а найдальша алюмінієва фольга заземлена (екран заземлення). За принципом розподілу напруги рядного конденсатора, напруга між провідним трубопроводом та землею дорівнює сумі напруг між кожним ємнісним екраном, а напруга між екранами обернено пропорційна їхній ємності. Це забезпечує рівномірний розподіл загальної напруги по всьому ізоляційному шару сердечника конденсатора, досягаючи компактного та легкого дизайну втулки.