Was ist Transformatorisolierung?
Wenn es um das Stromnetz geht, denken wir an die enormen Produktionsvorteile und den Komfort, den es mit sich bringt, können aber auch nicht umhin, seiner Leistung und Sicherheit große Aufmerksamkeit zu schenken, schließlich trägt es den Titel „elektrischer Tiger“. Im täglichen Einsatz von Leistungstransformatoren hängt die „Isolierung“ mit ihrer Sicherheit zusammen.
Basiskonzept
Isolierung ist ein physikalischer Begriff und bezieht sich auf die Verwendung nichtleitender Substanzen zum Isolieren oder Umhüllen geladener Körper, um Sicherheitsmaßnahmen gegen Stromschläge zu ergreifen. Die Isolierung des Leistungstransformators soll das Auftreten von Stromlecks und -ausfällen verhindern und die elektrische Sicherheit und Zuverlässigkeit des Transformators gewährleisten. Sie bezieht sich auf die Isolierung von Transformatorwicklungen, Eisenkernen und anderen Komponenten mit Erde, zwischen verschiedenen Phasenwicklungen und zwischen verschiedenen Spannungsniveaus.
Art der Isolierung
Die Isolierung von Leistungstransformatoren wird in vollständige Isolierung und abgestufte Isolierung unterteilt. Bei vollständiger Isolierung ist die gesamte Wicklung auf das gleiche Niveau isoliert und eignet sich für kleine Transformatoren und Anwendungen mit geringer Kapazität. Die sogenannte abgestufte Isolierung (auch als Halbisolierung bekannt) bedeutet, dass die Hauptisolierung der Transformatorwicklung in der Nähe des Mittelpunktsbereichs niedriger ist als die Hauptisolierung auf der Eingangsseite. Transformatoren für Spannungsklassen von 35 kV und darunter sind vollständig isoliert. Der abgestufte isolierte Transformator wird hauptsächlich im Hochstrom-Erdungssystem des Stromnetzes mit 110 kV und höherem Spannungsniveau verwendet. Im Vergleich zur vollständigen Isolierung kann die abgestufte Isolierung die Größe der inneren Isolierung verringern, sodass die Größe des gesamten Transformators verringert wird, die Kosten sinken und sie wirtschaftlicher ist. Sie hat jedoch auch bestimmte Nachteile, beispielsweise ist sie in Bezug auf die Sicherheit nicht so sicher wie eine vollständige Isolierung.
Isolierende Struktur
Die Transformatorisolierung kann aus interner und externer Sicht in externe und interne Isolierung unterteilt werden.
Unter Innenisolierung versteht man die Isolierung zwischen verschiedenen elektronischen Komponenten im Transformatorbehälter, hauptsächlich Wicklungsisolierung, Leitungs- und Stufenschalterisolierung. Diese Isolierteile werden grundsätzlich nicht durch äußere Bedingungen wie Atmosphäre, Verschmutzung, Feuchtigkeit, Fremdkörper usw. beeinflusst. Die Innenisolierung wird weiter in Hauptisolierung und Längsisolierung unterteilt. Unter Primärisolierung versteht man die Isolierung zwischen Wicklungen zur Erde, zwischen Phasen und zwischen Wicklungen derselben Phase und unterschiedlichen Spannungsniveaus. Dies ist der kritischste Teil der Isolierung im Transformator, der sich direkt auf die Betriebszuverlässigkeit und die Produktkosten des Transformators auswirkt.
Äußere Isolierung bezieht sich auf die Isolierhülle und die Luftisolierung außerhalb des Transformatoröltanks, einschließlich der Isolierhülle selbst und der Isolierung zwischen der Isolierhülle und dem Luftspaltabstand zwischen dem Isolierrohr und dem Erdungsteil. Die Stabilität der äußeren Isolierung wird stark von der Umgebung beeinflusst, verfügt jedoch über eine gewisse natürliche Wiederherstellungsfähigkeit.
Isolationsmethoden und Materialien
Die Isolierung von Leistungstransformatoren erfolgt üblicherweise durch Ölisolierung, Trockenisolierung, Gasisolierung und andere Methoden. Ölisolierung wird hauptsächlich für Öltransformatoren verwendet, um sicherzustellen, dass der Transformator unter Hochspannungsbedingungen normal funktioniert und eine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit, Kühlung, Stoßfestigkeit und Lichtbogenlöschleistung aufweist. Trockenisolierung und Gasisolierung werden hauptsächlich in Trockentransformatoren verwendet. Trockenisolierung hat den Vorteil, dass sie nicht leicht feucht wird, nicht leicht brennt und leicht zu warten ist, aber nicht für Hochspannungsumgebungen geeignet ist. Gasisolierung hat eine niedrige Dielektrizitätskonstante und eine gute Lichtbogenlöschleistung, ist jedoch teuer und es ist schwierig, das Gas rechtzeitig zu entfernen.
Beim Isoliermaterial gibt es feste und flüssige Materialien. Feste Materialien wie Isolierpapier, gewelltes Isolierpapier, Denison-Papier, Nomex-Papier usw. weisen eine gute Wärmestabilität und Feuchtigkeitsbeständigkeit auf. Flüssige Materialien wie Isolieröle erfordern regelmäßige Tests und Qualitätserhaltung.
Isoliermaterialien können auch nach der Hitzebeständigkeitsklasse unterteilt werden. Die üblichen Klassen sind A, E, B, F und H. Jede Klasse hat die entsprechende zulässige Betriebstemperaturgrenze. Die maximal zulässige Temperatur für Isoliermaterialien der Klasse A beträgt 105 Grad. Die maximal zulässige Temperatur für Isoliermaterialien der Klasse E beträgt 120 Grad. Die maximal zulässige Temperatur für Isoliermaterialien der Klasse B beträgt 130 Grad. Die maximal zulässige Temperatur für Isoliermaterialien der Klasse F beträgt 155 Grad. Die maximal zulässige Temperatur für Isoliermaterialien der Klasse H beträgt 180 Grad.
Isolationsfehlerproblem
Alterung der Isolierung
Die Alterung der Transformatorisolierung ist ein komplexer und schleichender Prozess. Sie bezieht sich auf das Isoliermaterial im Inneren des Transformators. Im Langzeitbetrieb wird es durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst und verliert allmählich seine ursprüngliche mechanische Festigkeit und elektrische Isolierfestigkeit. Die Alterung der Transformatorisolierung hat hauptsächlich folgende Gründe: unzureichende Feuchtigkeitsisolierung, chemische Korrosion, langfristiger Überlastbetrieb, Ausfall der Transformatorverbindung, elektrische Alterung, Druckalterung usw. Als Reaktion auf die Alterung der Transformatorisolierung sollten regelmäßig Isolationswiderstandstests, Tests des dielektrischen Verlustfaktors, Reinigung und Trocknung, regelmäßige Ölwechselprüfungen und Wartungen des Kühlsystems durchgeführt werden.
Dämmung Feuchtigkeit
Feuchtigkeit in der Isolierung eines Leistungstransformators kann leicht zu Kurzschlüssen zwischen den Schichten oder Windungen des Transformators führen, die das Stromnetz beschädigen können. Die Isolierung eines Leistungstransformators wird hauptsächlich aus folgenden Gründen durch Feuchtigkeit beeinträchtigt: (1) Die Isolierung wird durch eine schlechte Abdichtung des Transformators beeinträchtigt. (2) Die Isolierung wird durch Qualitätsprobleme des Transformators beeinträchtigt. (3) Die Isolierung wird während des Transports des Transformators durch Feuchtigkeit beeinträchtigt. (4) Die Installation und Wartung des Transformators werden durch die Alterung des Leistungstransformators beeinträchtigt. Angesichts möglicher Feuchtigkeitsprobleme bei der Isolierung des Transformators sollten die Isoliermaterialien des Transformators daher regelmäßig repariert und bei Feuchtigkeit rechtzeitig ausgetauscht werden. Während des Transports und der Wartung muss darauf geachtet werden, dass Feuchtigkeit und Öl nicht eindringen. Außerdem muss auf die Betriebsweise während des Gebrauchs geachtet werden, um Feuchtigkeit in der Isolierung durch unsachgemäße Bedienung zu vermeiden.
