Изоляция силовых трансформаторов

Электрическая прочность изоляции как одна из важных характеристик трансформатора. Внутренняя и внешняя изоляция, ее основные элементы. Влияние температуры на характеристики изоляции. Схема классификации изоляции силового масляного трансформатора.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 24.03.2016
Размер файла 733,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

  • Изоляция силовых трансформаторов
  • Задача № 1
  • Задача № 2
  • Задача № 3
  • Использованная литература

Изоляция силовых трансформаторов

Электрическая прочность изоляции - одна из основных характеристик трансформатора, определяющая его надежность в эксплуатации. Размеры изоляции существенно влияют на вес и габариты трансформатора, поэтому создание рациональной конструкции изоляции имеет важное значение.

Основные элементы изоляций.

Изоляция трансформатора подразделяется на внутреннюю и внешнюю [Л.2].

Внешней изоляцией называют воздушную изоляцию вне бака трансформатора; к ней относятся воздушная изоляция вводов до заземленных частей и воздушные промежутки между вводами разных обмоток, а также между вводами данной обмотки (разных фаз).

Внутренней изоляцией называют изоляцию частей, находящихся внутри бака трансформатора, большей частью в масле. Внутренняя изоляция в свою очередь подразделяется на изоляцию главную и продольную.

Главной изоляцией называют изоляцию данной обмотки вместе с электрически соединенными с ней экранами, отводами и переключателями относительно корпуса, т.е. по отношению к заземленным частям магнито-провода и бака, а также изоляцию по отношению к соседним обмоткам, электрически не соединенным с нею.

Продольной изоляцией называют изоляцию между электрически соединенными частями обмоток, отводов, экранов и переключателей, имеющих разные потенциалы. На рис. 2-1 показана схема классификации изоляции силового трансформатора [Л. 2].

Изоляция трансформаторов в различных ее частях может быть подвергнута различным воздействиям, чаще всего нескольким сразу, а именно:

электрическим воздействиям, величина которых определяется не только рабочим и испытательным напряжениями, но и коммутационными и атмосферными перенапряжениями; механическим усилиям, действующим на обмотку при коротких замыканиях; тепловым воздействиям, при которых вследствие длительного соприкосновения волокнистой изоляции (и масла) с нагретыми активными материалами происходит ускоренное старение витковой изоляции, и при воздействии переменного электрического поля в сложном диэлектрике (в изоляции трансформатора) также происходит выделение тепла и нагревание изоляции. Это явление носит название диэлектрических потерь.

Температура изоляции оказывает влияние на ее характеристики. При повышении температуры возрастают диэлектрические потери в твердой изоляции и снижается ее электрическая прочность; падает также сопротивление изоляции.

Так как полные потери в диэлектрике зависят, помимо силы электрического поля, и от геометрических размеров изоляции, то для оценки ее состояния принято измерять не сами потери, a tg диэлектрических потерь, который не зависит от размеров изоляции.

1) сложным воздействиям от химических процессов, происходящих в трансформаторах в результате наличия в изоляции посторонних примесей и воздействия температуры.

Наиболее вредными примесями являются:

а) влага, оставшаяся в изоляции при сушке трансформатора;

б) остатки растворителя пропиточного лака, не уда ленного при запекании пропитанных обмоток или при сушке трансформатора;

в) воздушные или газовые включения в изоляции, оставшиеся при заполнении трансформаторным маслом;

г) посторонние примеси (например, волокна) твердой и жидкой изоляции.

Рис. 2-1. Схема классификации изоляции силового масляного трансформатора.

С увеличением содержания влаги в твердой изоляции снижается ее электрическая прочность, а воздействие электрического поля вызывает в ней возрастание диэлектрических потерь. Недостаточное удаление растворителей или неполная полимеризация лака после пропитки повышает диэлектрические потери и снижает электрическую прочность изоляции обмоток, а также вызывает ускоренное окисление и старение изоляционного лака в процессе эксплуатации трансформатора.

Воздушные или газовые включения в бумажно-масляной изоляции трансформатора являются также вредными и не должны оставаться в изоляции при заполнении трансформатора маслом. При воздействии электрического поля на изоляцию в местах скопления воздушных (газовых) пузырьков, например между слоями бумажной изоляции, возникает корона, т.е. слабые частичные разряды, которые повреждают органическую изоляцию. Кроме того, наличие воздушных включений в масле снижает его электрическую прочность. Поэтому высоковольтные трансформаторы заполняют дегазированным маслом под вакуумом, применяют прогрев трансформатора для удаления воздушных включений из лабиринтов изоляции.

Присутствие механических примесей (волокон) в масле способствует переходу растворенной в масле воды в дисперсное состояние и вызывает этим снижение пробивного напряжения масла. Кроме того, механические примеси, оседая, создают мостики, по которым возможен пробой.

Требования, предъявляемые к изоляции трансформаторов, сводятся к одному: изоляция должна выдерживать без повреждения все возможные в эксплуатации воздействия и удовлетворять нормам контрольных испытаний, позволяющих судить о прочности трансформатора в исходном его состоянии при выпуске с завода.

Задача № 1

Для измерения высокого напряжения U применена схема емкостного делителя, состоящего из двух последовательно соединенных конденсаторов С1 и электростатического вольтметра на напряжение UВ, шунтированного конденсатором ёмкостью С2. Определить ёмкость каждого из конденсаторов С1, если ёмкость электростатического вольтметра СВ.

Таблица 1 - Варианты заданий

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

U, кВ

150

100

110

110

220

80

35

220

150

125

UВ, кВ

10

10

10

6

10

6

6

10

6

10

С2, пФ

100

75

100

75

150

100

100

100

150

125

СВ, пФ

25

20

20

10

25

10

10

15

10

15

Решение:

Схема измерения и схема замещения при измерении высокого напряжения с помощью электростатического вольтметра представлены на рисунке 1.

а) б)

Рисунок 1 - Схема измерения а) и схема замещения б)

Из схемы замещения определим ёмкость конденсаторов С1.

Величина тока, протекающего через конденсаторы С1 по закону Ома забудет равна:

где - суммарное сопротивление конденсаторов СВ и С1, для параллельного соединения конденсаторов .

Величину ёмкости конденсаторов С1 определим из соотношения, составленного по закону Ома:

где - величина сопротивления цепи последовательного соединения конденсаторов С1, ;

- величина падения напряжения в цепи конденсаторов С1, .

Таким образом, подставляя , и в (1.1), получаем равенство:

откуда находим величину ёмкости конденсатора С1:

пФ.

Ответ: С1=17,8 пФ.

Задача № 2

Определить пробивное напряжение воздушного промежутка расстоянием h между стержневыми электродами для трёх случаев:

1) переменного тока;

2) положительной и 3) отрицательной полярности. Один из электродов заземлён. Температура воздуха - t, давление воздуха - Р.

Таблица 2 - Варианты заданий

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

h, см

110

130

120

150

120

160

170

140

180

190

t, град

24

25

22

28

26

19

20

30

25

29

Р, мм. рт. ст.

760

770

765

780

775

785

780

760

750

760

Решение:

Промежутки стержень-стержень, являются классическим примером симметричного резко неоднородного поля. Электрическая прочность промежутка между двумя проводами очень близка к прочности промежутка стержень-стержень.

Зависимость разрядного напряжения для промежутков с резко неоднородным полем определяют по экспериментальным графикам для стандартных атмосферных условий, представленным на рисунка 2 и 3.

Рисунок 2 - Разрядные напряжения воздушных промежутков при переменном напряжении частотой 50 Гц:

1 - стержень-плоскость; 2 - стержень - стержень; 3 - провод-стойка опоры; 4 - провод-провод.

изоляция силовой трансформатор масляный

Рисунок 3 - Зависимости пробивного напряжения воздуха от расстояния между электродами в неоднородном поле

Из графиков на рис. 2 и 3 определяем пробивные напряжения для заданных условий:

при переменном токе Uпр. пер=700 кВ;

при постоянном напряжении положительной полярности Uпр. пол=2900 кВ;

при постоянном напряжении отрицательной полярности Uпр. отр=800 кВ;

Приведем величины найденных пробивных напряжений к заданным атмосферным условиям:

при переменном токе

кВ,

при постоянном напряжении положительной полярности

кВ,

при постоянном напряжении отрицательной полярности

кВ,

где д - относительная плотность воздуха,

где Р0 и Т0 - давление и температура, соответствующие нормальным условиям, Р0=765мм. рт. ст., Т0=273°К,

Т= Т0+t=273+19=292°К.

Задача № 3

Определить напряжение пробоя и напряжение перекрытия по поверхности диска выполненного из электротехнического фарфора диаметром d и толщиной h, заключённого между стержневыми электродами диаметром d1. Принять среднюю напряжённость перекрытия Епер, а среднюю напряженность пробоя - Епр. Сопоставив полученные результаты, сделать вывод о возможности наступления пробоя. При каких условиях возможен пробой фарфорового диска?

Таблица 3 - Варианты заданий

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

d, см

10

8

10

12

14

16

14

10

18

20

h, см

0,5

0,4

0,5

0,5

0,7

0,8

0,9

0,8

0,9

1

d1, см

0,8

1

1

1,2

1,2

1,4

1

1,6

1,6

0,8

Епер, кВ/см

5,2

5

5,5

5,4

5,6

5,5

5,4

5,1

5,5

5,2

Епр, кВ/мм

25

26

26

28

25

28

25

30

29

25

Решение: Величина напряжения перекрытия по поверхности диска определится по формуле:

,

где - длина пути перекрытия, по поверхности диска диаметром d и толщиной h, заключённого между стержневыми электродами диаметром d1,см.

кВ.

Величина напряжения пробоя диска определится по формуле:

кВ,

где h=8 мм - толщина диска.

Из полученных результатов можно сделать вывод, что при повышении напряжения перекрытие по поверхности диска произойдет значительно раньше, чем его пробой, таким образом запас прочности по напряжению пробоя составляет n= /=224/84,7=2,6 раза.

Пробой диска возможен при напряжении перекрытия кВ. При этом диаметр диска определим из условия:

,

отсюда диаметр диска, при котором пробой произойдет раньше, чем перекрытие будет равен:

см.

Ответ:

Использованная литература

1. Техника высоких напряжений. Учебник. Под ред. Д.В. Разевига. - М.: Энергия, 1976.

2. Техника высоких напряжений. Учебное пособие. Под ред. М.В. Костенко. - М.: Высшая школа, 1973.

3. Базуткин В.В. Техника высоких напряжений. Учебник. М.: ЁЁ Медиа, 2012.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Схемы измерения характеристик силовых трансформаторов. Значения коэффициентов для пересчета характеристик обмоток и масла. Перевернутая (обратная) схема включения моста переменного тока. Порядок определения влажности изоляции силовых трансформаторов.

    лабораторная работа [721,5 K], добавлен 31.10.2013

  • Активные части трансформатора: магнитопровод и обмотки. Сборка магнитопровода из анизотропной холоднокатаной стали. Устройство конструктивных частей силового масляного трехфазного трансформатора и его общая компоновка. Изоляция обмоток трансформатора.

    реферат [1,5 M], добавлен 15.05.2010

  • Понятия разрядного напряжения и резконеоднородного поля. Внешняя и внутренняя изоляция электрических установок. Коронный разряд у электродов с малым радиусом кривизны во внешней изоляции. Целесообразность применения внутренней изоляции электроустановок.

    реферат [24,3 K], добавлен 07.01.2011

  • Определение степени полимеризации маслосодержащей изоляции, с развивающимися дефектами в процессе эксплуатации силовых трансформаторов. Анализ технического состояния изоляции силовых трансформаторов с учетом результатов эксплуатационного мониторинга.

    курсовая работа [227,4 K], добавлен 06.01.2016

  • Виды тепловой изоляции: естественная или природная (асбест, слюда, пробка) и предварительно обработанные материалы. Альфолевая изоляция. Термическое сопротивление теплопередачи через изолированный трубопровод. Выбор эффективной изоляции трубопроводов.

    презентация [121,0 K], добавлен 18.10.2013

  • Расчет электрических величин трансформатора, определение его основных размеров. Конструкция изоляции и минимально допустимые изоляционные расстояния. Главная изоляция обмоток, изоляция от заземленных частей и между обмотками. Механические силы в обмотках.

    курсовая работа [834,3 K], добавлен 18.04.2014

  • Схема замещения изоляции и диаграмма токов, протекающих в ней. Определение увлажненности изоляции по коэффициенту абсорбции. Определение местных дефектов изоляции по току сквозной проводимости. Расчет объема работ по обслуживанию электрооборудования.

    курсовая работа [205,3 K], добавлен 04.01.2011

  • Электрическая изоляция, ее контроль. Виды заземления в зависимости от назначения. Процесс растекания электрического тока в грунте. Напряжения прикосновения и шага. Измерения сопротивлений изоляции, заземляющих устройств и удельного сопротивления грунта.

    контрольная работа [461,3 K], добавлен 30.10.2011

  • Послеремонтные испытания трехфазного трансформатора, автотрансформатора. Измерение сопротивления изоляции обмоток. Сушка изоляции синхронных компенсаторов. Способ нагрева обмоток постоянным током. Объемы текущих капитальных ремонтов электродвигателей.

    контрольная работа [126,8 K], добавлен 16.12.2010

  • Расчет электрических величин. Конструкция изоляции и минимально допустимые изоляционные расстояния. Выбор конструкции обмотки трансформатора масляного. Определение механических сил в обмотках. Потери холостого хода. Тепловой расчет трансформатора.

    курсовая работа [252,7 K], добавлен 23.09.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.