Определение минимально допустимых изоляционных расстояний в сухих трансформаторах

Главная изоляция в сухих трансформаторах осущест­вляется обычно при помощи таких же изоляционных конст­руктивных деталей, как и в масляных трансформаторах: изоляционных цилиндров, угловых шайб, междуфазных перегородок и т. д. При конструировании сухих трансфор­маторов наряду с обеспечением электрической прочности

Таблица 4.15. Изоляция обмоток ВН сухих трансформаторов, мм

U исп для ВН, кв	ВН от ярма lo 2	Между ВН и НН	Между ВН и ВН
a 12	δ 12	l П2	a 22	δ 22
			Картон 2х0,5мм		-
			2,5

Рис 4.17. Главная изоляция обмоток сухих трансформаторов

Вернуться к содержанию

следует обращать особое внимание на получение достаточных воздушных охладительных каналов между обмотками и такое расположение изоляционных деталей (угловых шайб и т. д.), при котором обеспечивается наилучший до­ступ воздуха к обмоткам. Основные изоляционные расстоя­ния главной изоляции (рис.

4.17) могут быть выбраны по табл. 4.15 и 4.16.

Междувитковая изоляция сухих трансформаторов обыч­но достаточно надежно обес­печивается нормальной изоля­цией провода. В качестве меж­дукатушечной изоляции могут служить горизонтальные воз­душные каналы, размеры ко­торых определяются по усло­виям отвода тепла по табл. 9.2.

Междуслойная изоляция в многослойных цилиндричес­ких обмотках сухих трансфор­маторов может выполняться

из стеклолакоткани марки ЛСБ-120/130 на основе битумно-масляного алкидного лака с толщиной полотна 0,15 мм (ГОСТ 10156—78). При рабочем напряжении двух слоев обмотки 1000—2000 В следует проложить три слоя по 0,15 мм; при напряжении 2001—3000 В — четыре слоя по 0,15 мм и при напряжении 3001—3500 В — пять слоев по 0,15 мм. Выступ междуслойной изоляции за торцы обмот­ки 20 мм. Структура изоляции на торцах выполнена по рис. 5.21.

Таблица 4.16. Изоляция обмоток НН сухих трансформаторов, мм

Uисп для НН, кВ	НН от ярма l01	НН от стержня
a01	δ01	lЦ1
			Картон 2х0,5
			2,5

Примечания: 1. См. примчание к табл. 4.15

2. Для винтовой обмотки при U_исп для НН 3кВ ставить цилиндр δ₀₁=2,5-5мм и принимать a₀₁ не менее 20мм.

Сухие трансформаторы устанавливаются внутри поме­щений, подводка линии высшего напряжения к ним осуще­ствляется кабелем. Поэтому изоляция сухих трансформа­торов испытывает коммутационные перенапряжения, но практически свободна от воздействия атмосферных перена­пряжений.

Минимальные расстояния между токоведущими и зазем­ленными частями в сухом трансформаторе (отвод ВН — отвод НН; отвод ВН — заземленная шпилька; отвод ВН— обмотка ВН; отвод ВН — стенка кожуха и т. д.) можно принять следующими: при чисто воздушном промежутке при рабочем напряжении 6 кВ 50 мм, при 10 кВ 80 мм; при наличии барьера 2 мм или покрытия той же толщины на одном из электродов — соответственно 40 и 60 мм. Допу­стимое расстояние по поверхности твердого диэлектрика (электроизоляционный картон, гетинакс и др., но не дере­во) при рабочем напряжении 6 и 10 кВ — около 100 мм.

Глава пятая

ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ОБМОТКАМ ТРАНСФОРМАТОРА

Общие требования, предъявляемые к обмоткам транс­форматора, можно подразделить на эксплуатационные и производственные.

Основными эксплуатационными требованиями являют­ся надежность, электрическая и механическая прочность и нагревостойкость как обмоток, так и других частей и всего трансформатора в целом. Изоляция обмоток и других ча­стей трансформатора должна выдерживать без поврежде­ний коммутационные и атмосферные перенапряжения, ко­торые могут возникнуть в сети, где трансформатор будет работать. Механическая прочность обмоток должна допус­кать упругие деформации, но гарантировать их от остаточ­ных деформаций и повреждений при токах короткого за­мыкания, многократно превышающих номинальный рабо­чий ток трансформатора.

Нагрев обмоток и других частей от потерь, возникаю­щих в трансформаторе при номинальном режиме работы, допустимых перегрузках и коротких замыканиях ограниченной длительности, не должен приводить изоляцию обмоток и других частей, а также масло трансфор­матора к тепловому износу или разрушению в сроки более короткие, чем обычный срок службы трансфор­матора — 25 лет.

Общие эксплуатационные требования, предъявляемые к трансформаторам и их обмоткам, регламентированы соот­ветствующими общесоюзными стандартами на силовые трансформаторы общего назначения, различные трансфор­маторы специального назначения, электрические испытания изоляции трансформаторов и т. д. Практически электриче­ская прочность изоляции обмоток достигается рациональ­ной ее конструкцией, правильным выбором изоляционных промежутков и изоляционных материалов и прогрессивной технологией обработки изоляции при высокой общей куль­туре производства. Требование механической прочности об­мотки удовлетворяется путем рациональной организации поля рассеяния, а также правильного выбора типа конст­рукции обмотки и расположения ее витков и катушек с та­ким расчетом, чтобы возникающие в этой обмотке механи­ческие силы были по возможности меньшими, а механиче­ская стойкость возможно большей.

Для достижения необходимой нагревостойкости следует обеспечить свободную теплоотдачу в окружающую среду всего тепла, выделяющегося в обмотках при допустимых для данного класса нагревостойкости изоляции превышени­ях температуры обмоток над температурой окружающей среды, т. е. обеспечить достаточно большую поверхность соприкосновения обмотки с охлаждающей средой — мас­лом или воздухом.

Основные производственные требования к трансформа­тору заключаются прежде всего в технологичности его кон­струкции, позволяющей изготовить трансформатор с ми­нимальными затратами труда и материалов.

Требования, предъявляемые к трансформатору в це­лом, в полной мере относятся к обмоткам. Задачей проек­тировщика является разумное сочетание интересов эксплу­атации и производства. Эта задача решается в значитель­ной мере при выборе того или иного типа обмотки. Поэто­му на выбор типа обмотки, наиболее полно отвечающей требованиям эксплуатации и в то же время простой и де­шевой в производстве, следует обращать особое внимание. Практические указания по этому вопросу даются в харак­теристиках различных типов обмоток.

В процессе расчета обмотки после выбора ее типа сле­дует добиваться наибольшей компактности в ее размеще­нии, распределении витков и катушек, для того чтобы получить наилучшее заполнение окна трансфор­матора.

Одновременно следует стремиться к получению доста­точно развитой поверхности охлаждения обмотки и доста­точного числа и размеров масляных (воздушных у сухого трансформатора) охлаждающих каналов в обмотках при обеспечении наименьшего гидро- и аэродинамического со­противления для движения в них охлаждающей среды, что дает возможность уменьшить внутренний перепад темпера­туры в обмотках и как следствие этого несколько уменьшить охлаждаемую поверхность бака трансфор­матора.

Потери энергии, выделяющейся в обмотках в виде теп­ла, должны быть полностью отведены в среду, охлаждаю­щую трансформатор. На пути движения тепла в масляном трансформаторе существенное значение имеют два пере­пада температуры — между поверхностью обмотки и ох­лаждающим ее маслом вп.м и между поверхностью стенки бака и охлаждающим ее воздухом в_б.в. Перепад в_о.м пря­мо зависит от плотности теплового потока на поверхности, т. е. от потерь в обмотке Р, отнесенных к единице ее по­верхности

П_ОХЛ <= Р/П_ОХЛ, Вт/м2.

Перепад температуры δо.м обычно ограничивают значе­нием 23—25 °С путем ограничения плотности теплового по­тока φ, что при верхнем пределе превышения средней тем­пературы обмотки над воздухом, ограниченном по ГОСТ значением ±65°С, позволяет получить среднее превышение температуры стенки бака над воздухом не менее вб,в~35-38°С. Увеличение перепада δ_О,М сверх 25 °С приведет к необходимости рассчитывать охлаждаемую поверхность бака на меньший перепад температуры δ_б,в, т. е. к суще­ственному увеличению размеров и массы материалов си­стемы охлаждения трансформатора.

В сухих трансформаторах с естественным воздушным охлаждением имеются два перепада температуры — внутри обмотки В₀ и на ее поверхности, охлаждаемой воздухом Вов. В сумме эти два перепада не должны быть больше значения, установленного ГОСТ 11677-85 для каждого класса нагревостойкости изоляции обмоток от 60 °С при классе А до 125 °С при классе Н.