Trafo isolatsioon

 

1.1 Isolatsiooni määratlus

Trafo isolatsioonimaterjalid viitavad materjalidele, mida kasutatakse nii trafo sees kui ka väljaspool. Nende materjalide peamine ülesanne on isoleerida elektrilised komponendid, et vältida voolu kontrollimatut juhtivust erineva pingetaseme, mähiste ja südamiku, mähiste ja korpuse ning mähiste ja muude juhtivate osade vahel. Isoleermaterjalide kasutamine tagab, et trafo suudab ohutult töötada kavandatud elektripinge vahemikus, hoides ära elektri lagunemist, lühiseid ja muid elektrilisi rikkeid.

 

1.2 Isolatsioonifunktsioon

• Elektriline isolatsioon

Isoleermaterjalid takistavad elektrilisi lühiseid või jaotusi, pakkudes kõrge vastupidavustee, mis takistab voolu voolamist ühelt elektrilisest komponendist teise või maapinnale.

• Kõrgsurvekindluse jõudlus

Isoleermaterjalid peavad olema võimelised vastu pidama kõrgepingele ja hetkelisele ülepingele trafo töö ajal (näiteks välgulöökidest põhjustatud pingetõusud või lülitioperatsioonid) ilma elektrilise lagunemiseta.

• Soojustakistuse jõudlus

Transformerid tekitavad töö ajal soojust, nii et isoleermaterjalidel peab olema piisav soojustakistus, et vältida lagunemist või rikkeid kõrgel temperatuuril.

• mehaaniline kaitse

Isolatsioonimaterjalid peavad tagama ka mehaanilise tuge ja kaitse, et vältida mähiste või muude elektriliste komponentide kahjustamist vibratsiooni, šoki või välise stressi tõttu.

• Pikaajaline stabiilsus

Isoleermaterjalidel peaks olema hea vananemisvastane jõudlus ja suutma pikaajalise töö ajal säilitada oma elektrilisi ja mehaanilisi omadusi.

 

1.3 Isolatsiooni tüüp

• mähised isolatsioonimaterjalid: emailitud traat, paberkattega traat, klaaskiust lint jne

• Peamised isoleermaterjalid: Elektriline paber, epoksüvaik, isoleeriv õli

• Vahetükid ja tugimaterjalid: Pressitud puitlauad, epoksüklaasi kiudaplaadid

• mähiste vaheline isolatsioon: Vahepalade isolatsioonipaber, polüesterkile

• Lõpp isolatsioonimaterjal: Isoleeriv varrukas, otsa isolatsioon

• plii isolatsioonimaterjalid: isoleeriv kest, isoleeriv lint

• Täiendavad isoleermaterjalid: vilgukivi lint, kõrgtemperatuuriga vastupidav tihend

• korpuse ja konstruktsiooni isolatsioon: Isoleerivate vaheseinad, isoleerivad tugiribad

• isoleeriv õli: Peamiselt kasutatud naftaga trafodes, see teenib jahutamise ja isolatsiooni kahesugust eesmärki

• Transformeri väline isolatsioon: Portselanist puksid, mida kasutatakse kõrgepinge plii väljalaskeavas, pakkudes elektrilist isolatsiooni ja mehaanilist tuge

 

 

2.1 Isolatsioonitaseme määratlus

Trafo isolatsioonitase viitab trafo sisemise isolatsioonisüsteemi võimele taluda spetsiifilisi pingepingeid (näiteks võimsuse sageduspinge, välkkiire impulsi pinge või lüliti tööpinge) ilma elektrilise lagunemiseta. See on võtmenäitaja trafo vastupidavuse mõõtmiseks elektrilisele stressile, näiteks elektriväljale ja ülepinge sündmustele (näiteks välgulöögid ja lüliti toimingud) töö ajal. Isolatsioonitase mõjutab otseselt trafode usaldusväärsust, ohutust ja kasutusaega.

 

2.2 Isolatsioonitaseme põhielement

• Elektrilise stressi tolerantsi võime

Isolatsioonitaseme peamine eesmärk on tagada, et trafo mähised, südamik ja muud elektrilised komponendid ei kogeks elektrilise stressi korral lagunemist, osalist tühjenemist ega muid elektriliste tõrgete vorme.

• isoleermaterjalide omadused

Isolatsioonitase on otseselt seotud isoleeriva materjali kvaliteediga. Dielektriline tugevus, soojustakistus, vananemiskindlus, niiskuskindlus ja muud materjali omadused määravad elektrilise pinge, mida trafo talub.

• Isolatsiooni kujundamine

Isolatsioonitase sõltub ka trafo kujundusest, sealhulgas materjalide valimist, paksust, paigutusmeetodit jne. Mõistlik isolatsiooni kujundamine võib tõhusalt tugevdada trafode isolatsioonitaset ja tagada isolatsioonisüsteemi stabiilsuse kõrgepinge ja kõrge temperatuuri tingimustes.

• isolatsioonisüsteemi üldine usaldusväärsus

Isolatsioonitase ei viita mitte ainult ühe materjali tolerantsi võimele, vaid hõlmab ka kogu isolatsioonisüsteemi usaldusväärsust projekteerimisel, valmistamisel ja tööl. Kvaliteetne isolatsioonisüsteem suudab oma elektrilise jõudluse säilitada pikaajalise töö ajal ja vältida vananemisest või keskkonnamuutustest põhjustatud jõudluse halvenemist.

 

3.1 Tagage elektriline ohutus

Isolatsioonitase on peamine näitaja, et mõõta, kas trafo saab ohutut töötada erinevates elektrilist pingetingimustes, näiteks võimsuse sageduspinge, välkkiire impulsipinge ja tööimpulsi pinge. Kõrge isolatsiooni tase tähendab, et trafod taluvad neid pingeid ilma lagunemise või lühiseta, tagades sellega elektrisüsteemi üldise ohutuse. Isolatsioonisüsteemi usaldusväärsus on otseselt seotud sellega, kas trafo kogeb elektrikatkestusi, seadmete kahjustusi või elektriliste tõrgete tõttu tõsisemaid jõupingutusi.

 

3.2 Parandage trafode usaldusväärsust

Töö ajal esinevad trafod mitmesuguseid elektrilisi pingeid, näiteks ülepinge ja hetkepingetõusud. Kõrge isolatsioonitasemed võimaldavad trafodel säilitada normaalset toimimist nende väljakutsetega, vältides isolatsiooni rikke või osalist tühjenemist. See mitte ainult ei suurenda trafo usaldusväärsust, vaid vähendab ka rikkest tingitud seiskamisest põhjustatud hooldus- ja asendamiskulusid.

 

3.3 pikendage kasutusaja

Töö ajal esinevad trafod mitmesuguseid elektrilisi pingeid, näiteks ülepinge ja hetkepingetõusud. Kõrge isolatsioonitasemed võimaldavad trafodel säilitada normaalset toimimist nende väljakutsetega, vältides isolatsiooni rikke või osalist tühjenemist. See mitte ainult ei suurenda trafo usaldusväärsust, vaid vähendab ka rikkest tingitud seiskamisest põhjustatud hooldus- ja asendamiskulusid.

 

3.4 Keskkonnamõjudele reageerimine

Transformerid peavad sageli töötama erinevates keerulistes keskkonnatingimustes, sealhulgas kõrge õhuniiskus, suur reostus, äärmuslik temperatuur ja muu keskkond. Kõrge isolatsioonitase võimaldab trafo nende keskkonnatingimustega kohaneda ilma isolatsiooni jõudluse või ebaõnnestumise vähenemiseta. See on eriti oluline trafode jaoks, kes tegutsevad karmis keskkonnas, näiteks rannikualade, tööstuspiirkondade või kõrgmäestiku piirkondade elektriseadmed.

 

3.5 Valige ootamatutele sündmustele

Äkilised sündmused, nagu välgulöögid ja lülitusoperatsioonid, võivad trafodele lühikese aja jooksul avaldada äärmiselt kõrge pingepinget. Trafo kõrge isolatsioonitase võib tagada, et see võib sellistes tingimustes ikkagi normaalselt toimida ega põhjusta hetkeliste pingete teravuste tõttu isolatsiooni lagunemist. See on ülioluline elektrivõrgu stabiilsuse säilitamiseks, eriti äärmuslike ilmastiku- või sagedaste elektrivõrgu toimingutega piirkondades.

 

3.6 Vastake standarditele ja spetsifikatsioonidele

Elektritööstuses on trafode isolatsioonitasemele ranged standardid ja regulatiivsed nõuded, näiteks IEC (rahvusvaheline elektrotehnika komisjon) või IEEE (elektri- ja elektroonikainseneride instituut) standardid. Kõrge isolatsioonitasemed võivad tagada, et trafod vastavad neile rahvusvahelistele standarditele, tagades sellega nende kohanemisvõime ja vastuvõetavuse maailmaturul. See mitte ainult ei aita tagada toodete järgimist, vaid annab ka garantii trafode rakendamiseks erinevates riikides ja piirkondades.

 

3.7 Vähendage hooldus- ja töökulusid

Kõrge isolatsioonitasemega trafodel on töö ajal vähem vigu, mis tähendab vähem hooldusnõudeid ja seisakuid, vähendades sellega tegevuskulusid. Lisaks vähendab kõrge isolatsioonitase ka isolatsiooni vananemisest või rikkest põhjustatud hooldus- ja asendamiskulusid.

 

3.8 Tugi ruudustiku stabiilsus

Transformerid on elektrisüsteemide võtmeseadmed ja nende töö stabiilsus mõjutab otseselt elektrivõrgu üldist stabiilsust. Kõrge isolatsioonitase võib tagada, et trafod töötavad elektrivõrgus pikka aega ohutult ja stabiilselt, vähendada seadme rikkest põhjustatud ahelreaktsiooni ning tagavad seeläbi toiteallika järjepidevuse ja usaldusväärsuse.

 

3.9 Kokkuvõte

Trafo isolatsioonitase on ülioluline tagada ohutus, töökindlus, vastupidavus seadme ja selle kohanemisvõime erinevates töökeskkondades. Kujundades kõrge isolatsioonitasemega trafod ja tootdes, saab elektrisüsteemi üldist jõudlust tõhusalt täiustada, seadmete kasutusaega saab pikendada ning töö- ja hoolduskulud võivad vähendada. Need eelised on võimaldanud kõrgel isolatsioonitasemel omandada põhipositsioon seadmete tootmises ja töötlemises ja tööhoolduses ning hooldamisel.

 

4.1 Rakendatud pinge test - määratlus

Trafo rakendatud pinge test, mida tuntakse ka kui võimsuse sageduse vastu testi, on katsepinge, mida rakendatakse igale trafo mähisele, mis on kõrgem kui tavalisel tööpingel. Selle isolatsioonisüsteemi vastupidavuse ja usaldusväärsuse kontrollimiseks äärmuslikes pingetingimustes. Selline test viiakse tavaliselt läbi tootmisprotsessi ja kohapealsete vastuvõtutestide ajal ning see on üks olulisi vahendeid trafode elektriohutuse tagamiseks tegelikul tööl.

4.1.1 Rakendatud pinge test - eesmärk

• Kontrollige isolatsiooni tugevust

Rakendades tavalisest tööpingest kõrgemat pinget, kontrollige, kas trafo mähiste, mähiste ja südamiku vahel ning mähiste ja korpuse vahel on isolatsioonisüsteemil piisav tugevus elektrilise lagunemise vastu.

• Tuvastage tootmisdefektid

Väline vastupidavuse pinge testimine võib paljastada trafo tootmisprotsessis võimalikke isolatsioonidefekte, näiteks isolatsioonimaterjalide osalist tühjenemist, halvenemist või kahjustusi. Need defektid tuvastatakse tõenäolisemalt kõrgepinge tingimustes

• Tagage operatiivne ohutus

Väliste vastupidavate pingetestide abil tagatakse, et trafo saab tööea jooksul ohutult normaalsetes ja ebanormaalsetes pingetingimustes töötada, hoides ära seadmete kahjustusi või elektriliste tõrgete põhjustatud elektrikatkestusi.

4.1.2 Rakendatud pinge test - meetodi ülevaade

Rakendatud pingetesti meetod hõlmab katsepinge rakendamist, mis on kõrgem kui tavaline tööpinge trafo mähiste suhtes, näiteks kaks korda pinget, ja selle säilitamist ühe minuti jooksul, et kontrollida selle isolatsioonisüsteemi vastupidavust ja usaldusväärsust äärmuslikes pingetingimustes.

 

4.2 LÄHELEPÄEVATUS Test-BIL-määratlus

Välk -impulss -test on katsemeetod, mis simuleerib välguseadmete (näiteks trafode) isolatsioonisüsteemi vastupidavust välk löögitingimustes. See test on oluline, et hinnata, kas trafo saab välkkiirelt vältida isolatsiooni lagunemist, tagades trafo ohutuse ja usaldusväärsuse.

4.2.1 Lightningi impulss talub test-bil-eesmärk

• Kontrollige isolatsiooni tugevust

Kasutades välgurünnakuid simuleerivaid kõrgepingempulsse, testitakse, kas trafo isolatsioonisüsteem võib ekstreemsetes tingimustes jääda puutumatuks, et vältida elektrilist lagunemist.

• Avastage võimalikud puudused

Tuvastage isolatsioonisüsteemi võimalikud defektid, näiteks mullid, praod või vananemisprobleemid. Need defektid ei pruugi normaalse töö ajal näha, kuid need võivad põhjustada isolatsiooni rikkeid välgulöögi korral.

• Veenduge seadme ohutus

Veenduge, et trafo saaks ohutult töötada tegelikel välgulöögiüritustel, et vältida isolatsiooni rikkest põhjustatud seadmete kahjustuste või elektrisüsteemi tõrkeid.

4.2

Impulsipingegeneraatori abil rakendatakse trafo mähiste jaoks välkude streike simuleerivad impulsipinget. Testid viiakse tavaliselt läbi mitu korda (näiteks 3 kuni 6 positiivset polaarsust) ja testid viiakse läbi erinevates klemmides. Trafo reageerimislainekuju jälgitakse selliste seadmete, näiteks ostsilloskoopide kaudu, et tuvastada ebanormaalseid nähtusi (näiteks osaline tühjendus ja isolatsiooni lagunemine). Salvestage iga mõju pinge väärtus, lainekuju ja vastus.

 

4.3 nimesilte kuvamine

• Välk impulsi tase

Seda tähistab sümbol LI ja pingeüksus on KV

• Rakendatud pinge tase

Seda tähistab sümbol AC ja pingeüksus on KV

Näiteks:

80MVA 132/33KV toitetrafo

Kõrgepinge: Li/AC 650/275 kV

Kõrgepinge neutraalne punkt: Li/AC 325/140KV

Madalpinge: Li/AC 170/70 kV

 

 

4.4 standardid

 

IEC	Ieeee	CSA
IEC 60076-3-2013 toitetrafod - 3. osa isolatsioonitasemed, dielektrilised testid ja õhus olevad välised kliirevad	IEEE C57.12. 00-2021	CSA C2. 1-06 (R2022)

 

 

5.1 Lülitusi impulss talub pinget, SIL

• määratlus

Maksimaalne pinge, mida trafo vastu peab ülepinge mõjul, mis on põhjustatud lülitioperatsioonidest jne, võrreldes välkkiire impulsiga, on operatiivse impulsi lainekuju leebem, kuid kestus on pikem.

• funktsioon

Veenduge, et trafo saaks stabiilselt töötada ilma isolatsiooni rikkeid ülepinge tingimustes, mis on põhjustatud elektrisüsteemi toimingutest (näiteks kaitselülitite avamine ja sulgemine).

 

5.2 Osaline tühjenemistase, PD

• määratlus

Osaline tühjendus viitab osalise dielektrilise lagunemise nähtusele, mis toimub isolatsioonisüsteemi sees või pinnal kõrgepinge tingimustes, tavaliselt ei ületa elektroodide vahekaugust täielikult.

• funktsioon

Osalise tühjenemise taseme mõõtmisel saab tuvastada isolatsioonisüsteemide, näiteks mullide, pragude või materjali vananemise võimalikud defektid, et vältida nende pisikeste heitkoguste tekkimist tõsiste isolatsiooni vigadeks.

 

5.3 Isolatsiooniresistentsus IR

• määratlus

Mõõtke mähise ja maapinna vahelist takistuse väärtust või erinevate mähiste vahel. Mida kõrgem on isolatsioonitakistus, seda parem on isolatsioonisüsteem.

• funktsioon

Isolatsiooniresistentsuse testi kasutatakse igapäevaseks hooldamiseks ja kontrollimiseks, aidates hinnata isolatsioonisüsteemi tervislikku seisundit ja niiskusesisaldust ning takistada isolatsiooni halvenemist.

 

5.4 Hajumistegur, tan delta

• määratlus

Dielektriline kadudegur (TAN Δ) tähistab isoleermaterjalide elektrilist kadu, kajastades materjalide energiakadu elektrivälja toimingul.

• funktsioon

Seda kasutatakse isoleermaterjalide elektriliste omaduste ja vananemise astme hindamiseks. Kõrgem tan Δ väärtus võib näidata vananemist või defekte isolatsioonisüsteemis.

 

5.5 Termiline klass

• määratlus

Maksimaalset temperatuuri, mida isoleermaterjalid pikka aja jooksul taluvad, tähistatakse tavaliselt erinevate täheklassidega (näiteks A, B, F, H), mis vastab erinevatele maksimaalsetele lubatud temperatuuridele.

• funktsioon

Seda kasutatakse isoleermaterjalide valimiseks ja kujundamiseks tagamaks, et materjalid ei kaotaks oma isoleeriva jõudluse eeldatava töötemperatuuri korral.

 

5.6 Temperatuuri tõusutest

• määratlus

Mõõda trafo mähiste, südamiku ja isolatsioonisüsteemi temperatuuri tõus, kui see töötab nimikoormusel

• funktsioon

Veenduge, et trafo ei kogeks normaalsetes töötingimustes ülekuumenemise tõttu kiirendatud vananemist ega isoleerivate materjalide ebaõnnestumist.

 

5.7 Rooma vahemaa ja kliirens

• määratlus

Roomakaugus on lühim kaugus kahe juhtiva osa vahel piki isoleerivat pinda ja elektriline kliirens on lühim vahemaa, mille kaudu õhk läbib kahe juhtiva osa vahel.

• funktsioon

Piisava libisemiskauguse ja elektrilise kliirensi tagamine võib vältida pinna tühjenemist ja õhu lagunemist ning tagada trafo ohutuse niiske või saastatud keskkonnas.

 

5.8 Isolatsiooniõli

• määratlus

See sisaldab selliseid näitajaid nagu jaotuspinge, happe väärtus ja niiskusesisaldus, mis kajastab isoleeriva õli isolatsiooni jõudlust ja stabiilsust.

• funktsioon

Isoleeriva õli kvaliteet mõjutab otsest mõju trafo üldisele isolatsioonitasemele. Isoleerivaõli jõudlusnäitajate regulaarne jälgimine võib vältida elektrilisi rikkeid.

 

Need parameetrid hõlmavad trafo isolatsioonisüsteemi kõiki aspekte, alates materjali omadustest kuni üldise kujunduseni. Põhjaliku testimise ja hindamise kaudu tagab see, et trafo on erinevates töötingimustes piisav isolatsioonitase, tagades sellega selle ohutu ja usaldusväärse töö. Iga parameeter kajastab isolatsioonisüsteemi konkreetset aspekti. Nende näitajate integreerimisega saab trafo isolatsioonitaset põhjalikult hinnata, tagades selle stabiilsuse ja ohutuse elektrisüsteemis.