Що таке втулка електроенергетичної системи та її типи для трансформаторів

У електричних системах живлення, втулка є ізоляційним пристроєм, який дозволяє електричному провіднику безпечне проходження через заземлену провідну перешкоду, як у випадку трансформаторів або автоматичних вимикачів. Всі обмотки трансформатора підʼєднані до високовольтажних ліній, тому особлива увага повинна приділятися підʼєднанням кінцевих контактів, щоб запобігти пробою між високовольтажними кінцевими контактами та корпусом трансформатора. У низьковольтажних розподільчих трансформаторах, зʼєднання кабелів виконуються в коробці кінцевих контактів на вторинній стороні.

Однак, у потужних трансформаторах, обидві сторони працюють на високому напрузі, що вимагає спеціально розроблених пристроїв, відомих як втулки. Зазвичай втулка складається з центрального провідника струму (штанги, шини або кабелю) та фарфорового корпусу, встановленого у відкритті кришки трансформатора, який ізольує живу частину. Найпростіший тип — це формований високоякісний глянований фарфоровий ізолятор з центральним провідником. Цей тип використовується для напруг до 33 кВ і має гладку або легкопрофілювану поверхню для внутрішнього використання.

Для зовнішніх трансформаторів, зовнішня (верхня) частина втулки включає розщеплення для захисту нижніх ребер від води під час дощу. Для трансформаторів, що працюють при напрузі більше 36 кВ, використовуються нафтові або конденсаторні втулки. Нафтова втулка складається з порожнього двочастинного фарфорового циліндру з провідником, що проходить по його осі. Простір між провідником та внутрішньою поверхнею фарфору заповнений нафтою, яка відокремлена від нафти в резервуарі трансформатора. Верхня частина втулки зʼєднана з невеликою камерою розширення, щоб врахувати зміни об'єму через зміни температури нафти. Поблизу нижнього кінця передбачено можливість встановлення трансформаторів струму, що дозволяє знімати втулку, не заважаючи трансформатору струму.

Конденсаторна втулка побудована зі шарів синтетичної смоли, залитої папером, переміщеними з тонкими металевими фольгами, насиченими провідним матеріалом. Це формує серію конденсаторів, де кожна пара металевих фольг і проміжний циліндр, залитий смолою, діє як конденсатор. Змінюючи довжину металевих фольг та товщину шарів, залитих смолою, електростатичний напруження рівномірно розподіляється по радіальній глибині — тобто, вздовж радіуса втулки.