Класифікація ізоляції трансформаторів

    Ізоляція трансформатора повинна витримувати без пошкоджень електричні, теплові, механічні та фізико-хімічні дії, яким вона піддається під час експлуатації трансформатора.

Вартість ізоляції становить істотну частку стійкості трансформатора. Для трансформаторів класів напруги 220-500 кВ вартість ізоляції, включаючи олію, досягає 15-20% вартості всього трансформатора.

   Головними завданнями під час проектування ізоляції трансформатора є: визначення тих впливів, насамперед електричних, яким ізоляція піддається у процесі експлуатації; вибір принципової конструкції ізоляції та форм ізоляційних деталей; вибір ізоляційних матеріалів, що заповнюють ізоляційні проміжки, та розмірів ізоляційних проміжків.
    В експлуатації силовий трансформатор постійно перебуває у включеному стані, а його ізоляція - під тривалою дією робочої напруги, яку вона повинна

витримувати без ушкоджень необмежено довгий час. Допустимі тривалі перевищення напруги повинні бути зазначені у стандартах на конкретні типи та групи трансформаторів. Згідно з вимогою ГОСТ силові трансформатори повинні бути також розраховані на роботу в певних умовах за короткочасної напруги, що перевищує номінальне до 15 та 30%. В електричній системі, в якій працює трансформатор, внаслідок нормальних комутаційних процесів (включення та вимикання великих потужностей тощо) або процесів аварійного характеру (КЗ, обривів ліній тощо) виникають короткочасні перенапруги, що досягають в окремих окремих випадках значень , близьких до чотириразової фазної напруги Тривалість цих перенапруження вимірюється сотими частками секунди і, як правило, не перевищує 0,1 с. Нормальна робоча напруга та перенапруга комутаційного характеру впливають в основному на головну ізоляцію обмотки. У повітряній мережі можуть виникати імпульсні хвилі перенапруг, викликаних грозовими атмосферними розрядами. Досягаючи трансформатора, вони впливають з його ізоляцію. Атмосферні перенапруги в окремих несприятливих випадках досягають 10-кратного фазного напруження при тривалості, що вимірюється мікросекундами. Вплив атмосферних грозових перенапружень позначається головним чином поздовжньої ізоляції обмоток трансформатора, зокрема, на ізоляції між витками, між шарами витків і між окремими котушками обмотки.

     У разі виникнення перенапруг того чи іншого типу у разі недостатньої електричної міцності ізоляції може статися електричний розряд або навіть пробій, тобто місцеве руйнування ізоляції. Для спрощення розрахунку та стандартизації вимог, що пред'являються до електричної міцності ізоляції готового трансформатора, електричний розрахунок ізоляції проводиться так, щоб вона могла витримати приймально-здачувальні та приймальні випробування, передбачені відповідними нормами. Норми випробувань складені з урахуванням можливих у практиці значень, тривалості та характеру електричних впливів, містять необхідні запаси міцності та закріплені у ГОСТ. Норми періодично переглядаються відповідно до уточнення технічних вимог, що пред'являються до трансформаторів, розвитку їх виробництва та поліпшення умов експлуатації. Ці норми є обов'язковими всім підприємств, що випускають трансформатори (див.таблицу). 

Клас напруги, доВ	Випробувальна напруга
	додане чинне Uісп кВ	імпульсне амплітудне (кВ) при хвилі
		повної	зрізаною
3	18	44	50
6	25	60	70
10	35	80	90
15	45	108	120
20	55	130	150
35	85	200	225
110	200	480	550
150	230	550	600
220	325	750	835
330	460	1050	1150
500	630	1550	1650

 Електрична міцність ізоляції трансформатора забезпечується насамперед правильним урахуванням тих електричних впливів, які ця ізоляція зазнає в експлуатації, і правильним вибором норм, тобто випробувальних напруг і методів впливу на ізоляцію при приймально-здавальних та приймальних випробуваннях трансформаторів. Саме умовами електричної міцності визначається вибір принципової конструкції ізоляції та форм її деталей. Обмотки і всі струмопровідні частини трансформатора при його роботі нагріваються. Як тривалий, так і короткочасний (аварійний) вплив високих температур на ізоляцію обмоток викликає старіння ізоляції, яка поступово втрачає свою еластичність, стає крихкою, знижується її електрична міцність, і вона руйнується. У правильно розрахованому і правильно експлуатованому трансформаторі ізоляція обмоток повинна бути 25 років і більше.
    Необхідна нагрівостійкість ізоляції, що гарантує тривалу безаварійну роботу трансформатора, досягається обмеженням допустимої температури його обмоток і масла, застосуванням ізоляційних матеріалів відповідного класу, що витримують тривалу дію допустимої температури, і раціональною конструкцією обмоток та ізоляційних деталей, що забезпечує їх нормальне ізолювання. При проходженні електричного струму за обмотками та іншими струмовідними частинами між ними виникають механічні сили. В аварійному випадку КЗ трансформатора механічні сили, досягаючи значень тим більших, чим більша потужність трансформатора, можуть викликати руйнівну напругу в міжкатушковій або опорній ізоляції обмоток.
     Вибір ізоляційних матеріалів проводиться з урахуванням ізоляційних властивостей, механічної міцності та хімічної стійкості по відношенню до трансформаторної олії, якщо йдеться про масляний трансформатор. Матеріал не повинен вступати в хімічні реакції з маслом при температурі до 110° і не повинен сприяти хімічним та фізичним змінам масла як каталізатор. У трансформаторобудуванні накопичений достатній досвід для вибору ізоляційних матеріалів для масляних і сухих трансформаторів, що мають необхідні ізоляційні властивості, стійкі в хімічному відношенні і мають достатню механічну міцність, що дозволяє їм витримувати механічні впливи при аварійних процесах в трансформаторі. Матеріали, що застосовуються в масляних трансформаторах, наприклад електороізоляційний картон, папір різних сортів, фарфор, бавовняна стрічка, не вступають у хімічну взаємодію з олією, не руйнуються самі і не сприяють хімічному розкладанню та забруднення олії. Ізоляційні матеріали, що мають у тому чи іншому вигляді смоли, лаки та емалі, наприклад емалева ізоляція дроту, паперово-бакелітові вироби, лакоткані, текстоліт повинні містити смоли, лаки та емалі, нерозчинні в трансформаторному маслі. У звичайно застосовуваних конструкціях трансформаторів ізоляція піддається впливу, як правило, тільки стискаючих зусиль, а найбільш уживані ізоляційні матеріали, наприклад електроізоляційний картон, кабельний папір, паперово-бакелітові вироби, текстоліт, допускають стискаючі напруги до 20-40 МПа, що практично виявляється цілком достатнім щоб не сталося руйнування ізоляції.
  До списку статей