Практические рекомендации этого и следующего параграфов по выбору изоляционных конструкций и минимально допустимых изоляционных расстояний даются для некоторых простейших общих и ряда частных случаев и охватывают элементы главной и продольной изоляции, необходимые для расчетов масляного и сухого силовых трансформаторов. В этих рекомендациях учтен необходимый запас прочности изоляции, представляющий собой отношение пробивного напряжения к испытательному и являющийся показателем большего или меньшего доверия к прочности и стабильности той или иной конструкции.
Для расчета изоляционных расстояний во всех таблицах даны значения для твердой изоляции из электротехнического картона или кабельной бумаги. При определении реальных допустимых расстояний необходимо учитывать помимо минимального промежутка, требуемого условиями электрической прочности изоляции, возможные допуски в отклонении действительных размеров токоведущих и заземленных частей от проектных. Эта поправка в явном или скрытом виде введена во все таблицы § 4.5 и 4.6. В § 4.5, 4.6 содержатся практические рекомендации, пользоваться которыми следует после ознакомления с конструкциями обмоток, приведенными в гл. 5.
Некоторые изоляционные расстояния, в частности вертикальные и горизонтальные масляные и воздушные каналы в обмотках, после выбора их по условиям электрической прочности изоляции должны быть проверены и по условиям охлаждения. Размеры этих каналов — соотношение ширины и длины канала — должны быть выбраны такими, чтобы они обеспечивали свободный доступ охлаждающего масла или воздуха ко всем частям (виткам или катушкам) обмотки (см. §9.5).
|
|
Минимально допустимые изоляционные расстояния в главной и продольной изоляции обмоток и отводов масляных трансформаторов обычно выбираются применительно к определенным конструкциям изоляции, для которых они проверены опытным путем. При распространении этих расстояний на какие-либо другие конструкции необходима новая опытная проверка. Так, изоляционные расстояния главной изоляции обмоток, указанные в табл. 4.4 и 4.5, можно принимать только при конструкции, изображенной на рис. 4.6, и применении изоляционных материалов, указанных в пояснениях к этому рисунку. При этом предполагается, что хранение изоляционных материалов, заготовка, обработка, сушка и пропитка маслом изоляционных деталей выполняются в строгом соответствии с установленным технологическим процессом.
Вернуться к расчету
Таблица 4.4. Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН с учетом конструктивных требований
| Мощность трансформатора, кВА | Uисп для НН, кВ | НН от ярма l 01, мм | НН от стержня, мм | |||
| δ 01 | a ц1 | a 01 | l ц1 | |||
| 25-250 | Картон 2х0,5 | - | - | |||
| 400-630* | 5* | Принимается равным найденному по испытательному напряжению обмотки ВН | То же | - | - | |
| 1000-2500 | ||||||
| 630-1600 | 18; 25 и 35 | |||||
| 2500-6300 | 18; 25и 35 | 17,5 | ||||
| 630 и выше | ||||||
| 630 и выше | ||||||
| Все мощности |
Для винтовой обмотки с испытательным напряжением Uисп = 5кВ размеры взять из следующей строки для мощностей 1000-2500 кВА
Таблица 4.5. Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН (СН) с учетом конструктивных требований
|
|
| Мощность трансформатора S, кВА | U исп для ВН (СН), кВ | ВН от ярма, мм | Между ВН (СН) и НН, мм | Выступ цилиндра (l ц2), мм | Между ВН(СН) и НН, мм | |||
| l 01 | δш | a 12 | δ 12 | a 22 | δ 22 | |||
| 25-100 | 18;25 и 35 | - | 2,5 | - | ||||
| 160-630 | 18;25 и 35 | - | - | |||||
| 1000-6300 | 18;25 и 35 | - | - | |||||
| 630 и выше | ||||||||
| 630 и выше | ||||||||
| 160-630 | 85 (прим.1) | |||||||
| 1000-6300 | 85 (прим.1) | |||||||
| 10000 и выше |
Примечания: 1. Для цилиндрических обмоток минимальное изоляционное расстояние a 12 = 27 мм. Электростатический экран с изоляцией 3 мм. При расчете по (3.17) и (7.32) принимать a 12=30 мм.
2. При наличии прессующих колец (см. § 7.3 и 8.1) расстояние от верхнего ярма l0 принимать увеличенным против данных табл. 4.5 для трансформаторов 1000—6300 кВА на 45 мм; для двухобмоточных трансформаторов 10 000— 13 000 кВА на 60 мм и для трехобмоточных трансформаторов этих мощностей на 100 мм. Расстояние от нижнего ярма l0 и в этих случаях принимать по табл. 4.5.
Вернуться к содержанию
В трехобмоточных трансформаторах при Uисп =85 кВ канал между об. мотками СН и НН увеличивается от 27 до 36—40 мм для вывода ответвлений от середины обмотки СН (из расчета изолированный прессованный отвод 20, цилиндр 6, канал 10—14 мм).
Рис. 4.6 Главная изоляция обмоток ВН и НН для испытательных напряжений от 5 до 85кВ
В соответствии с принятой выше классификацией изоляции трансформатора в дальнейшем будут рассмотрены изоляционные конструкции и допустимые расстояния для:
|
|
1) главной изоляции обмоток (изоляции от заземленных частей и других обмоток);
2) продольной изоляции обмоток (изоляции между витками, слоями и катушками);
3) главной и продольной изоляции отводов.
1.Главная изоляция обмоток. Главная изоляция обмоток определяется в основном электрической прочностью при 50 Гц и соответствующими испытательными напряжениями, определяемыми по табл. 4.1. На рис. 4.6 показана конструкция главной изоляции обмоток масляных трансформаторов классов напряжения от 1 до 35 кВ (испытательные напряжения от 5 до 85 кВ).
Изоляция между обмотками ВН и НН осуществляется жесткими бумажно-бакелитовыми цилиндрами или мягкими цилиндрами, намотанными при сборке трансформатора из электроизоляционного картона. Размер выступа цилиндра за высоту обмотки (lц1 и lц2) обеспечивает отсутствие разряда по поверхности цилиндра между обмотками или с обмотки на стержень. Изоляция обмоток от ярма при испытательном напряжении 85 кВ усиливается шайбами и подкладками из электроизоляционного картона. Между обмотками ВН соседних стержней устанавливается междуфазная перегородка из электроизоляционного картона.
Минимально допустимые изоляционные расстояния от обмотки до стержня и ярма, между обмотками, а также главные размеры изоляционных деталей с учетом конструктивных требований и производственных допусков в зависимости от мощности трансформатора для испытательных напряжений 5—85 кВ приведены в табл. 4.4 и 4.5. Данными табл. 4.5 можно пользоваться также при определении изоляционных расстояний между обмотками СН и НН или ВН и СН в трехобмоточном трансформаторе.
При классе напряжения 35 кВ и испытательном напряжении 85 кВ в трансформаторах мощностью 1000—6300 кВ-А некоторые изоляционные расстояния могут быть уменьшены, если эти трансформаторы при окончательной сборке на заводе заполняются под вакуумом предварительно просушенным, дегазированным и подогретым до 80—85 °С маслом. В этом случае изоляционные расстояния могут быть приняты: а12 = 20 мм; l12 = 60 мм и а22=20 мм по рис. 4.5,б.
В трансформаторах класса напряжения 110 кВ структура и размеры главной изоляции существенно зависят от принятой схемы регулирования напряжения обмотки ВН. Более компактной обмотка ВН с РПН получается при регулировании по схеме рис. 6.9, в, где главная часть обмотки рассчитывается на номинальную мощность, а регулировочная часть — на напряжение, равное половине диапазона регулирования, и включается ступенями, согласно или встречно, последовательно с основной частью обмотки ВН.
Некоторый выигрыш в размерах изоляции дает также разделение обмотки ВН на две параллельные части с вводом линейного конца в середину высоты обмотки и обращением нейтрали обмотки к верхнему и нижнему ярмам (рис. 2.10, г).
При указанной схеме обмотки ВН структура и размеры главной изоляции могут быть приняты по рис. 4.7 с учетом размещения между верхним торцом обмотки и верхним ярмом остова металлического заземленного или неметаллического прессующего кольца обмотки.
Размеры прессующих колец по рис. 4.7, склеенных из древесно-слоистого материала, Hк = 60 и 80 мм при мощностях до 25 000 и 40 000—80 000 кВА соответственно. Стальные кольца имеют Нк=35 и 55 мм при тех же мощностях. При стальных кольцах расстояние от торца обмотки до кольца составляет 90 мм.
Изоляция главной части обмотки ВН от обмотки НН и от регулировочной части обмотки ВН определяется испытательным напряжением 200 кВ. Изоляция нейтрали — верхнего и нижнего концов обмотки ВН, так же как и включаемой в нейтраль регулировочной части обмотки ВН, рассчитывается по испытательному напряжению 100 кВ.
Изоляция между обмотками ВН и НН, а также ВН и регулировочной частью обмотки ВН осуществляется масляным каналом с размером 50 мм и двумя цилиндрами из электроизоляционного картона толщиной 4 мм каждый. Один из цилиндров между главной частью обмотки ВН и ее регулировочной частью из соображений механический прочности бумажно-бакелитовый толщиной 6 мм.
Изоляция обмотки НН от стержня выбирается по ее испытательному напряжению по табл. 4.4. В трансформаторах класса напряжения 110 кВ с обмотками по схеме рис. 2.9, г по соображениям электродинамической стойкости рекомендуется наматывать эту обмотку на жестком бумажно-бакелитовом цилиндре толщиной 6—10 мм при мощностях 6300—80 000 кВА. При вводе линейного конца обмотки ВН в середину ее высоты обмотка НН также разделяется на две параллельные части или расщепляется на две самостоятельные обмотки.
Рис 4.8 Продольная изоляция обмотки ВН класса напряжения 110кВ у входа линейного конца; ЕК – емкостное кольцо. Структура и размеры изоляции даны ориентировочно.
Рис. 4.7. Главная изоляция обмотки ВН класса напряжения ПО кВ с вводом линейного конца в середину высоты обмотки:
1 - Прессующее кольцо склеенное древесно-слоистое; 2 — цилиндр бумажно-бакелитовый; 3 — цилиндр из электроизоляционного картона. Структура изоляции и изоляционные расстояния даны ориентировочно шириной 25—30 мм. Изоляция между регулировочными обмотками соседних фаз осуществляется масляным каналом не менее 35 мм с перегородкой из электроизоляционного картона толщиной 3 мм.
Продольная изоляция обмотки ВН обеспечивается собственной изоляцией провода толщиной δ = 1,35 мм (на две стороны), установкой вблизи линейного конца двух емкостных колец с дополнительной изоляцией кабельной бумагой 2 мм (на одну сторону) и увеличением высоты части радиальных масляных каналов между катушками непрерывной катушечной обмотки, при размере их в основной части обмотки 4 мм, до 6—8 мм (рис. 4.8).
2. Продольная изоляция обмоток. Под продольной изоляцией обмоток понимается изоляция между витками, между слоями витков и между катушками. Эта изоляция может определяться как электрической прочностью при 50 Гц, так и прочностью при импульсах. Воздействие на обмотку импульса существенно отличается от воздействия напряжения при 50 Гц, однако те и другие испытательные напряжения связаны с рабочим напряжением обмотки. В дальнейшем для отдельных конкретных случаев все рекомендации даны с учетом импульсной прочности, но исходят из рабочего напряжения обмотки или испытательного при 50 Гц.
Изоляция между витками обычно обеспечивается собственной изоляцией обмоточного провода. Дополнительная изоляция между витками применяется обычно только на входных катушках обмоток фаз. Данные обмоточных проводов и их изоляции представлены в § 5.2.
Выбор изоляции провода может быть сделан по табл. 4.6. В этой таблице дана изоляция провода (витковая) для большей части катушек трансформатора с нормальной изоляцией. Рекомендации по выбору изоляции витков входных (крайних) катушек обмотки даны ниже.
Междуслойная изоляция в обмотках из круглого провода определяется главным образом из условий импульсной прочности. Рекомендации по междуслойной изоляции для входных катушек обмотки даны особо. В табл. 4.7 даны рекомендации по выбору междуслойной изоляции в многослойных цилиндрических обмотках из круглого и прямоугольного провода. Материалом является кабельная бумага марки К-120 толщиной 0,12 мм. Число слоев кабельной бумаги между двумя слоями витков определяется по суммарному рабочему напряжению двух слоев обмотки. Высота междуслойной изоляции для увеличения пути разряда по поверхности между слоями делается большей, чем высота слоя витков.
В многослойной цилиндрической катушечной обмотке из круглого провода междуслойная изоляция имеет высоту слоя и может быть выбрана по суммарному рабочему напряжению двух слоев катушки по табл. 4.8.
В двухслойной цилиндрической обмотке из прямоугольного провода в масляных трансформаторах при суммарном рабочем напряжении двух слоев не более 1 кВ достаточной междуслойной изоляцией служит осевой масляный канал не менее 4 мм шириной или прокладка из двух слоев электроизоляционного картона по 0,5 мм. При рабочем напряжении двух слоев более 1 кВ и до 6 кВ — масляный канал 6—8 мм и два слоя картона по 1 мм.
Таблица 4.7. Нормальная междуслойная изоляция в многослойных цилиндрических обмотках
| Суммарное рабочее напряжение двух слоев обмотки, В | Число слоев кабельной бумаги на толщину листов, мм | Выступ междуслойной изоляции на торцах обмотки (на одну сторону), мм |
| До 1000 | 2х0,12 | |
| От 1001 до 2000 | 3x0,12 | |
| От 2001 до 3000 | 4x0,12 | |
| От 3001 до 3500 | 5x0,12 | |
| От 3501 до 4000 | 6x0,12 | |
| От 4001 до 4500 | 7x0,12 | |
| От 4501 до 5000 | 8x0,12 | |
| От 5001 до 5500 | 9x0,12 |
Примечание: Данные таблицы приведены для трансформаторов мощностью до 630 кВА включительно. При мощности от 1000 кВА и выше междуслойную изоляцию следует принимать по таблице, но не менее 4х0,12 мм; выступ изоляции не менее 20мм.
Таблица 4.8 Нормальная междуслойная изоляция в многослойных цилиндрических катушках обмотки
| Рабочее напряжение двух слоев обмотки, В | Толщина изоляции, мм | Материал изоляции |
| До 150 | 2х0,05 | Телефонная бумага |
| От 151 до 200 | 1x0,2 | Кабельная бумага или электроизоляционный картон |
| От 201 до 300 | 2x0,2 или 1x0,5 |
В сухих трансформаторах двухслойная цилиндрическая обмотка применяется для напряжений не более 1 кВ. Осевой междуслойный канал шириной 15—20 мм, необходимый при этом по условиям охлаждения, оказывается достаточным и как изоляционный промежуток.
В обмотках из прямоугольного провода — винтовой и непрерывной — междуслойная изоляция не применяется.
Междукатушечная изоляция обычно осуществляется радиальными масляными каналами (рис. 4.9, б, в), а также простыми (рис. 4.9, в) или угловыми шайбами (рис. 4.9, а).
Осевой размер масляного канала hк, м, по рис. 4.9, б или в может быть определен по формуле
(4.1)
где Uкат — рабочее напряжение одной катушки, В.
Найденный размер канала округляют до 0,5 мм и проверяют по условиям отвода тепла от обмотки (см. § 9.5). Из соображений нормального охлаждения обмотки в масляных трансформаторах размер hк следует брать не менее
Рис 4.9 Междукатушечная изоляция
4 мм. При широких катушках минимальное значение hк по условиям отвода тепла может быть значительно больше 4 мм.
Междувитковая изоляция в винтовых и междукатушечная в непрерывных катушечных обмотках (высота радиальных каналов hк) сухих трансформаторов выбирается из условий нормального охлаждения обмотки по § 9.5 и обычно оказывается достаточной для обеспечения прочности изоляции.
При применении для междукатушечной изоляции шайб из электроизоляционного картона, простых (рис. 4.9, в) или угловых (рис. 4.9, а), между каждыми двумя соседними катушками укладываются две шайбы. Толщина шайб 0,5 мм, выступ шайбы а принимается обычно не менее 6 мм. Этот способ изоляции применяется для класса напряжения не выше 35 кВ (Uвсп<=85 кВ) в тех случаях, когда по условиям охлаждения обмотки можно закрыть шайбами все охлаждающие каналы (рис. 4.9, а) или половину каналов (рис. 4.9, в). В трехфазных трансформаторах классов напряжения 10 и 35 кВ с потерями короткого замыкания по ГОСТ и во всех трансформаторах с алюминиевыми обмотками в ряде случаев половина каналов может быть закрыта при мощности трансформатора до 6300 кВА.
Угловые шайбы (рис. 4,9, а) применяются только в малоупотребительной многослойной цилиндрической катушечной обмотке из круглого провода. В обмотках из прямоугольного провода междукатушечная изоляция осуществляется по рис. 4.9, б или в.
В месте расположения регулировочных витков обмотки ВН в трансформаторе ПБВ в обмотке обычно выполняется разрыв и увеличенный против нормального канал между катушками. Размер этого канала и его заполнение (шайбы) должны обеспечивать обмотку ВН от разряда по поверхности между двумя половинами обмотки. Выбор размеров канала должен производиться исходя из гарантированной импульсной прочности трансформатора с учетом схемы регулирования напряжения обмотки ВН и принятой конструкции изоляции в канале. Допустимые размеры канала с учетом этих условий приведены в табл. 4.9 для схем регулирования, изображенных на рис. 4.10, и конструкции изоляции по рис. 4.11, а—г. По рис. 4.10, б и г выполняются обмотки с выводом нулевой точки на крышку трансформатора.
Таблица 4.9. Минимальные размеры канала hкр в месте расположения регулировочных витков обмотки ВН
| Класс напряжения ВН, кВ | Схема регулирования по рис. 4.10 | Изоляция в месте разрыва | Размер канала, мм | |
| Способ изоляции | По рис. 4.11 | |||
| а | Масляный канал | а | ||
| б | То же | а | ||
| а | То же | а | ||
| б | То же | а | ||
| а | Угловые и простые шайбы | б | ||
| б | То же | в | ||
| в и г | Масляный канал | а | ||
| а | То же | а | ||
| а | Угловые и простые шайбы | б | ||
| а | То же | в | ||
| г | Масляный канал с барьером из шайб | г | (в том числе шайба 5 мм) |
Примечания: 1. В многослойной цилиндрической обмотке с регулированием по схеме рис. 4.10, д разрыв не выполняется
2. Минимальный выступ шайбы за габарит обмотки а=6 мм.
3. Ширина бортика шайбы b = 6-8 мм.
4. Толщина угловой шайбы 0,5—1 мм.
Наиболее употребительны схемы регулирования, показанные на рис. 4.10, а, в и г, при конструкции изоляции по рис. 4.11, а и схема на рис. 4.10, д без разрыва.
В обмотке ВН класса напряжения 35 кВ с ПБВ может применяться схема регулирования по рис. 4.10, г.
Рис. 4.10 принципиальные схемы регулирования напряжения обмотки ВН
Рис. 4.11. Конструкция изоляции в месте разрыва обмотки ВН
Защита обмоток трансформатора от импульсных перенапряжений осуществляется различными путями. Существенную роль в повышении импульсной прочности обмоток играет правильный выбор схемы расположения витков, слоев и катушек в сочетании с электрическими экранами, обеспечивающей наиболее благоприятное начальное распределение импульсного напряжения по обмотке и ограничивающей собственные колебания напряжения в обмотке.
К числу таких схем относится схема многослойной цилиндрической обмотки, наматываемой из провода круглого или прямоугольного сечения и широко применяемой для трансформаторов классов напряжения 6, 10 и 35 кВ мощностью до 80 000 кВ-А (рис. 4.12, а). При классе напряжения
Рис. 4.12. Схемы емкостной защиты обмоток:
а – обмотки 35кВ; б – обмотки 110-500 кВ (иностранные фирмы); в – обмотки 110кВ
35 кВ дополнительная защита многослойной цилиндрической обмотки осуществляется путем применения экрана в виде незамкнутого металлического цилиндра, вложенного под внутренний слой обмотки и соединенного электрически с линейным концом, подведенным к внутреннему слою обмотки. Экран из листа немагнитного металла толщиной 0,5 мм изолируется от внутреннего слоя обмотки обычной междуслойной изоляцией. В обмотках классов напряжения 6 и 10 кВ экранирование внутреннего слоя не применяется. Многими иностранными фирмами многослойная цилиндрическая обмотка из провода прямоугольного сечения применяется для трансформаторов мощностью десятки и сотни тысяч киловольт-ампер классов напряжения 110—500 кВ (рис. 4.12, б). Обмотка этого типа в сочетании с одним или двумя электростатическими экранами, присоединенными к линейному концу обмотки или к линейному и нейтральному концам, дает равномерное начальное распределение напряжения и обеспечивает хорошую грозозащиту трансформатора. От схемы на рис. 4.12, а эта схема отличается наполовину меньшим напряжением между соседними слоями. Применение многослойных обмоток для мощных трансформаторов затрудняется сложностью технологии их изготовления — большой затратой ручного труда на отбортовку междуслойной изоляции, состоящей из многих слоев кабельной бумаги.
В обмотках катушечных, непрерывных или собираемых из отдельно намотанных катушек, прибегают к экранированию начальных (у линейного конца) и иногда конечных (у нейтрали) витков и катушек обмотки фазы емкостными кольцами или (редко) экранирующими витками (рис. 4.12, в). Например, при классе напряжения ПО кВ и непрерывной обмотке в схему защиты входит кольцо с незамкнутой металлической обкладкой, изолированное снаружи кабельной бумагой и соединенное гальванически с линейным концом обмотки. Экранирующие витки — это незамкнутые витки из медного или алюминиевого провода, имеющие дополнительную изоляцию, располагаемые у начальных или конечных витков обмотки и соединенные гальванически с ее ближайшим концом.
В настоящее время защита обмоток от импульсных перенапряжений при классах напряжения от 220 кВ и выше выполняется путем сочетания емкостных колец с применением переплетенных катушечных обмоток, т. е. обмоток, в которых порядок последовательного соединения витков отличается от последовательности их расположения в катушках. Одна из схем переплетенной обмотки показана на рис. 4.13, а. Каждая катушка наматывается двумя параллельными проводами, а затем производится соединение этих проводов по схеме рис. 4.13, б. Возможны и другие способы переплетения витков обмотки.
Намотка переплетенной обмотки любого типа является более сложной и трудоемкой, чем намотка обычной непрерывной катушечной обмотки, эта обмотка требует увеличения электрической прочности изоляции витков и повышения плотности ее наложения, однако это усложнение технологии и увеличение стоимости обмотки окупается почти линейным начальным распределением импульсного напряжения и хорошей грозозащитной обмотки.
Рис. 4.13 Двойная катушка переплетенной обмотки с петлевой схемой соединения витков: а – расположение витков; б – схема соединения витков
В переплетенной обмотке отпадает необходимость в экранирующих витках, но используются емкостные кольца. Применение переплетенных обмоток в настоящее время является, повидимому, наилучшим методом защиты от импульсных перенапряжений для обмоток классов напряжения от 220 до 750 кВ.
Таблица 4.10. Изоляция входных витков и катушек, мм (непрерывная катушечная обмотка)
| Класс напряжения, кВ | Испытательное напряжение, кВ | Первая катушка | Вторая катушка | Третья и четвертая катушки | |||
| Витков | Всей катушки | Витков | Всей катушки | Витков | Всей катушки | ||
| 0,96 (1,06) | - | - 1,35 | - | - | - | ||
| 1,35 (1,50) | - | (1,50) | - | - | - | ||
| Ввод линейного конца в верхний конец обмотки | |||||||
| 1,20 (1,35) | 4,0 | 1,20 (1,35) | 3,5 | 1,20 (1,35) | 2,0 | ||
| Ввод линейного конца в середину высоты обмотки | |||||||
| 1,20 (1,35) | 1,0 | 1,20 (1,35) | 3,0 | 1,20 (1,35) | 1,5 |
Примечания: 1. Усиленная изоляция при Uисп — 55 кВ делается на первой (линейный конец) и последней (нейтраль) катушках обмотки фазы, при Uисп =85 кВ — на двух первых и двух последних катушках, при Uисп — 200 кВ — только на двух первых.
2. В обмотках классов напряжения 20 и 35 кВ два крайних канала между катушками вверху и внизу не менее 7 мм каждый.
3. В многослойной цилиндрической обмотке класса напряжения 35 кВ с экраном пять последних витков у нейтрали на каждой ступени имеют усиленную изоляцию — один слой лакоткани ЛХММ вполуперекрышку.
4. Изоляция витков дана на две стороны, изоляция катушек на одну.
5. Вне скобок указана номинальная толщина изоляции витков. Размеры катушки рассчитываются по толщине изоляции, указанной в скобках.
При воздействии на обмотку волны перенапряжения с крутым фронтом первые катушки обмотки в начале процесса испытывают наибольшие перенапряжения. В отдельных случаях наблюдается скачок напряжения на витках, близких к нейтрали. Для того чтобы обезопасить эти катушки и витки от пробоя, их изоляция усиливается по сравнению с изоляцией всех остальных катушек (витков) обмотки,
В качестве усиленной изоляции применяется увеличенная изоляция между слоями, изоляция, целых катушек лакотканью или кабельной бумагой.
В обмотках классов напряжения 6, 10 и 15 (Uисп<55 кВ) усиленная изоляция, как правило, не применяется. Для обмоток классов напряжения 20 кВ и более (Uucn>=55 кВ) усиленная изоляция может быть выбрана по табл. 4.10. Усиленная изоляция несколько увеличивает внутренний перепад температуры во входных катушках. Во избежание этого рекомендуется в катушках с усиленной изоляцией уменьшать плотность тока, увеличивая сечение провода по сравнению с остальными катушками обмотки на 10—15 %. В обмотках из прямоугольного провода с общей толщиной изоляции провода и катушки до 1,5 мм на сторону сечение провода входных катушек может оставаться таким же, как и в других катушках обмотки.
В некоторых новых сериях трансформаторов класса напряжения 35 кВ с непрерывными катушечными обмотками ВН усиленная изоляция катушек у линейного и нейтрального концов обмотки не применяется.
Рис. 4.14 Отвод между обмоткой и стенкой бака
3. Изоляция отводов трансформатора. Отводы, т. е. проводники, соединяющие обмотки трансформатора между собой, с проходными изоляторами на крышке (вводами) и с переключателями, а также переключатели обычно располагаются в масле, в пространстве между обмоткой и стенкой бака или между ярмом и крышкой бака. Отводы и переключатели каждой обмотки должны быть надежно изолированы от бака, заземленных частей, крепящих остов (прессующие балки ярма, заземленные болты и т. д.), а также от всех частей, находящихся под напряжением, т. е. обмоток и других отводов. Типичный случай расположения отвода показан на рис. 4.14. При расчете изоляции следует проверять как размеры чистых масляных промежутков (s1, и s2 на рис. 4.14), так и возможные пути разряда по поверхности изоляционных деталей, например деревянных деталей крепления отводов. Определение допустимых изоляционных расстояний и дополнительной
твердой изоляции отводов обмотки ВН производится по испытательному напряжению отвода (обмотки, от которой идет отвод) при 50 Гц по табл. 4.11 для изоляции отвода от бака и других заземленных деталей и от собственной (наружной) обмотки. Изоляция отводов внутренних обмоток НН и СН от стенки бака и заземленных деталей выбирается по табл. 4.11, а от наружной обмотки ВН по табл. 4.12.
В этих таблицах приведены ориентировочные основные размеры изоляционных промежутков, которые могут быть приняты в расчете при предварительном определении внутренних размеров бака трансформатора.
В табл. 4.11 и 4.12 минимально допустимый масляный промежуток определяется как сумма минимального изоляционного промежутка и суммарного допуска на изготовление соответствующих деталей трансформатора. Найденный по таблицам допустимый промежуток s следует принимать как чисто масляный промежуток в свету между изоляцией отвода и соответствующей деталью или ее изоляцией. В том случае, если часть изоляционного промежутка заполнена изоляционными деталями, по поверхности которых может пройти путь разряда, эквивалентный чисто масляный промежуток, мм, определяется по формуле
(4.2)
где Sм — действительный чисто масляный промежуток, мм; Sд — длина пути разряда по поверхности дерева, мм; Sт,и — длина пути разряда по поверхности твердой изоляции: электроизоляционного картона, кабельной бумаги, бумажно-бакелитовых изделий, гетинакса, мм.
Найденное по (4.2) s должно быть не меньше, чем определенное по табл. 4.11 или 4.12.
Для отводов с Uисп<=35 кВ может применяться медный или алюминиевый провод, изолированный кабельной бумагой или бумажно-бакелитовыми трубками. При рабочем напряжении отвода до 1 кВ (испытательное напряжение 5 кВ) провод (шина) отвода собственной изоляции не имеет.
В трансформаторах класса напряжения 110 кВ при расположении отводов между наружной обмоткой и стенкой бака могут быть два случая. В трансформаторах с ПБВ, если регулировочные витки не выведены в отдельный концентр, внешняя обмотка ВН имеет испытательное напряжение 200 кВ и расстояния отводов ВН от стенки бака или собственной обмотки выбираются по этому напряжению по табл. 4.11, а расстояния отводов, идущих от обмоток СН и НН до обмотки ВН, выбираются по табл. 4.12.
Таблица 4.11. Минимально допустимые изоляционные расстояния от отводов до заземленных частей
| Испытательное напряжение отвода, кВ | Толщина изоляции на одну сторону, мм | Диаметр стержня, мм | Расстояние от гладкой стенки бака или собственной обмотки, мм | Расстояние от заземленной части острой формы, мм | ||||
| SИ | SК | S | Sи | SК | S | |||
| До 25 | <6 | |||||||
| >6 | ||||||||
| - | ||||||||
| <6 | ||||||||
| >6 | ||||||||
| - | ||||||||
| <6 | ||||||||
| >6 | ||||||||
| - | ||||||||
| <6 | ||||||||
| >6 | ||||||||
| - | ||||||||
| - | ||||||||
| - | ||||||||
| - | ||||||||
| - | ||||||||
| 170* | ||||||||
| 115* |
*Заземленная часть не изолирована.
**Заземленная часть изолирована щитом из электроизоляционного картона толщиной 3 мм
Таблица 4.12. Минимально допустимые изоляционные расстояния от отвода до обмотки
| Испытательное напряжение | Толщина изоляции на одну сторону, мм | Изоляционное расстояние отвода Sи, мм | Суммарный допуск Sк, мм | Минимальное расчетное расстояние, S, мм | |||
| обмотки | отвода | до входных катушек | до основных катушек | до входной катушки | до основных катушек | ||
| До 25 | До 25 | Нет | - | - | |||
| - | - | ||||||
| До 35 | Нет | - | - | ||||
| - | - | ||||||
| До 35 | Нет | - | - | ||||
| - | - | ||||||
| До 35 | Нет | - | - | ||||
| - | - | ||||||
| До 100 | |||||||
В трансформаторах с РПН наружной частью обмотки ВН является обмотка тонкого регулирования, испытательное напряжение которой равно 100 кВ. Расстояние линейного отвода обмотки ВН при этом выбирается, как для отвода с испытательным напряжением 200 кВ, вблизи обмотки с испытательным напряжением 200 кВ по табл. 4.12. Расстояния отводов СН и НН от регулировочной части обмотки ВН выбираются, как для отводов с испытательным напряжением 100 кВ по табл. 4.11.
При переходе через деревянные детали отводы с Uисп= 25 и 35 кВ, не имеющие собственной изоляции, должны быть изолированы картоном толщиной 2 мм на сторону; отводы обмоток с UИСП = 200 кВ получают в этом случае дополнительную изоляцию на сторону 6 мм.
Отвод от внутренней обмотки трансформатора (обычно обмотка НН и СН) в некоторых случаях может располагаться в осевом канале между обмотками или между обмоткой и стержнем. При выходе в пространство между активной частью трансформатора и баком такой или любой другой отвод от внутренней обмотки должен пройти между наружной обмоткой и прессующей балкой ярма (рис. 4.15). Изоляция отвода в этом случае определяется испытательным напряжением при частоте 50 Гц. Отвод изолируется кабельной бумагой или лакотканью и дополнительно защищается коробкой из электроизоляционного картона.
Рис. 4.15 Вывод концов от обмотки