变压器的绝缘

 

1.1绝缘定义

变压器绝缘材料是指在变压器内部和外部使用的材料。这些材料的主要功能是分离电气组件，以防止不同电压水平，绕组和核心之间，绕组和壳体之间以及绕组和其他导电部件之间的电压之间的电流的不受控制传导。绝缘材料的使用可确保变压器可以在设计的电气应力范围内安全地运行，从而防止电气故障，短路和其他电气故障。

 

1.2绝缘功能

•电隔离

绝缘材料通过提供高电阻路径来防止电气短路或故障，从而防止电流从一个电气组件流到另一个或地面。

•高压抗性性能

绝缘材料必须能够在变压器操作过程中承受高压和瞬时过电压（例如由雷击或开关操作引起的电压尖峰），而不会出现电气故障。

•耐热性能

变压器在操作过程中产生热量，因此绝缘材料必须具有足够的耐热性，以防止在高温下降解或衰竭。

•机械保护

绝缘材料还需要提供机械支撑和保护，以防止绕组或其他电气组件由于振动，冲击或外部压力而受到损坏。

• 长期稳定性

绝缘材料应具有良好的抗衰老性能，并能够在长期运行期间保持其电气和机械性能。

 

1.3绝缘类型

•缠绕绝缘材料：搪瓷电线，铺装电线，玻璃纤维胶带等

•主要绝缘材料：电纸，环氧树脂，绝缘油

•垫片和辅助材料：压木板，环氧玻璃纤维板

•绕组之间的绝缘：层间绝缘纸，聚酯薄膜

•结束绝缘材料：绝缘袖子，结束绝缘

•铅绝缘材料：绝缘鞘，绝缘胶带

•其他绝缘材料：云母胶带，高温抗性垫圈

•外壳和结构绝缘：绝缘分区板，绝缘支撑条

•绝缘油：主要用于石油浸泡变压器，它具有冷却和绝缘的双重目的

• 变压器外部绝缘：在高压铅插座上使用的瓷衬套，提供电绝缘和机械支撑

 

 

2.1绝缘水平的定义

变压器的绝缘水平是指变压器内部绝缘系统承受特定电压应力（例如电压电压，闪电脉冲电压或开关操作电压）的能力，而无需故障。它是测量变压器对电气应力的阻力，例如电压和过电压事件（例如雷击和开关操作）的关键指标。绝缘水平直接影响变压器的可靠性，安全性和服务寿命。

 

2.2绝缘水平的核心要素

• 电应力的公差能力

绝缘水平的主要目的是确保变压器的绕组，核心和其他电气组件在受到电应力时不会出现故障，部分放电或其他形式的电故障。

•绝缘材料的特性

绝缘水平与绝缘材料的质量直接相关。介电强度，耐热性，抗老化性，耐水性和材料的其他特性决定了变压器可以承受的电应力。

• 绝缘设计

绝缘水平还取决于变压器的设计，包括选择材料，厚度，布局方法等。合理的绝缘设计可以有效地增强变压器的绝缘水平，并确保在高压和高温条件下绝缘系统的稳定性。

•绝缘系统的整体可靠性

绝缘水平不仅是指单个材料的公差能力，而且还包括整个绝缘系统在设计，制造和操作中的可靠性。高质量的绝缘系统可以在长期运行期间保持其电性能，并避免衰老或环境变化引起的性能降解。

 

3.1确保电气安全

绝缘水平是测量变压器是否可以在不同的电气应力条件下安全运行的关键指标，例如功率频率电压，闪电脉冲电压和操作脉冲电压。高隔热水平意味着变压器可以承受这些应力而无需故障或短路，从而确保了电力系统的整体安全性。绝缘系统的可靠性与变压器是否会因电故障而导致的停电，设备损坏或更严重的电源事故直接相关。

 

3.2提高变压器的可靠性

在操作过程中，变压器将遇到各种电应力，例如过压和瞬时电压尖峰。高绝缘水平使变压器在面对这些挑战时能够保持正常的操作，避免绝缘损坏或部分排放。这不仅提高了变压器的可靠性，而且还降低了由于故障导致的关闭而导致的维护和替换成本。

 

3.3延长服务寿命

在操作过程中，变压器将遇到各种电应力，例如过压和瞬时电压尖峰。高绝缘水平使变压器在面对这些挑战时能够保持正常的操作，避免绝缘损坏或部分排放。这不仅提高了变压器的可靠性，而且还降低了由于故障导致的关闭而导致的维护和替换成本。

 

3.4应对环境影响

变压器通常需要在各种复杂的环境条件下进行操作，包括高湿度，高污染，极端温度和其他环境。高绝缘水平使变压器能够适应这些环境条件，而不会下降绝缘性能或失败。这对于在恶劣环境中运行的变压器尤其重要，例如沿海地区，工业区或高海拔地区的动力设备。

 

3.5抵抗意外事件

突然的事件（例如雷击和开关操作）在短时间内会对变压器施加极高的电压应力。变压器的高绝缘水平可以确保在这种情况下仍可以正常运行，并且不会导致由于瞬时电压尖峰引起的绝缘崩溃。这对于保持电网的稳定性至关重要，尤其是在极端天气或频繁的电网操作的地区。

 

3.6符合标准和规格

电力行业对变压器的绝缘水平（例如IEC（国际电力技术委员会）或IEEE（电气和电子工程师研究所）标准的绝缘水平具有严格的标准和监管要求。高隔热水平可以确保变形金刚遵守这些国际标准，从而确保它们在全球市场中的适应性和可接受性。这不仅有助于确保产品的合规性，而且还提供了在不同国家和地区应用变压器的保证。

 

3.7降低维护和运营成本

隔热水平高的变压器在操作过程中的故障较少，这意味着减少维护要求和停机时间，从而降低运营成本。此外，高隔热水平还降低了由绝缘衰老或失败引起的维护和替换成本。

 

3.8支持网格稳定性

变压器是电力系统中的关键设备，其运行稳定性直接影响电网的整体稳定性。高隔热水平可以确保变压器在电网中长时间安全，稳定地运行，从而减少设备故障引起的链反应，从而确保电源的连续性和可靠性。

 

3.9摘要

变压器的绝缘水平对于确保设备的安全性，可靠性，耐用性及其对各种操作环境的适应性至关重要。通过设计和制造具有较高隔热水平的变压器，可以有效地增强电力系统的整体性能，可以延长设备的使用寿命，并且可以降低运行和维护成本。这些优势使高隔热水平能够在电源系统的设计，设备制造和操作和维护中占据核心位置。

 

4.1应用电压测​​试 - 定义

变压器的施加电压测试，也称为功率频率承受测试，是在变压器的每个绕组上施加的测试电压，其高于其正常工作电压。在极端电压条件下验证其绝缘系统的承受能力和可靠性。这种测试通常是在制造过程和现场接受测试中进行的，它是确保变压器在实际操作中的电气安全的重要手段之一。

4.1.1应用电压测​​试 - 目的

•验证绝缘强度

通过施加高于正常工作电压高的电压，检查变压器绕组，绕组和芯之间的绝缘系统以及绕组和套管之间的绝缘系统是否具有足够的强度来抵抗电气故障

•检测制造缺陷

外部承受电压测试可以在变压器制造过程中暴露可能的绝缘缺陷，例如部分放电，恶化或绝缘材料的损坏。在高压条件下，这些缺陷更有可能被检测到

•确保运营安全

通过外部承受电压测试，可以确保变压器可以在其工作寿命期间在正常和异常的电压条件下安全地操作，从而防止设备损坏或电气故障引起的停电。

4.1.2应用电压测​​试 - 方法概述

应用的电压测试方法涉及将测试电压高于正常工作电压高于变压器绕组（例如两倍的电压），并将其维持一分钟，以验证其在极端电压条件下其绝缘系统的耐力和可靠性。

 

4.2闪电脉冲抵抗测试比尔 - 定义

闪电脉冲测试是一种测试方法，可模拟在雷击条件下隔热设备（例如变压器）的隔热系统的承受能力。该测试是评估变压器在闪电击中时是否可以避免绝缘崩溃的重要方法，从而确保变压器的安全性和可靠性。

4.2.1闪电脉冲承受测试比尔 - 目的

•验证绝缘强度

通过应用模拟雷击的高压脉冲，可以测试变压器绝缘系统是否可以在极端条件下保持完整以防止电气崩溃。

•发现潜在的缺陷

检测绝缘系统中可能的缺陷，例如气泡，裂缝或老化问题。在正常运行期间，这些缺陷可能不可见，但在雷击下可能会导致绝缘失败。

•确保设备的安全

确保变压器可以在实际的雷击事件中安全运行，以避免设备损坏或由绝缘故障引起的电源系统故障。

4.2.2闪电脉冲承受测试比尔 - 方法概述

使用脉冲电压发生器，将模拟雷击的脉冲电压应用于变压器的绕组。测试通常几次（例如，3至6个正极影响）进行，并且在不同末端进行测试。通过示波器等设备（例如部分放电和绝缘崩溃）来监测变压器的响应波形。记录每种冲击的电压值，波形和响应。

 

4.3铭牌显示

•闪电冲动水平

它由符号li表示，电压单元为kV

•施加电压水平

它由符号AC表示，电压单元为KV

例如：

80MVA 132\/33KV电源变压器

高压：LI\/AC 650\/275 kV

高压中性点：LI\/AC 325\/140KV

低压：LI\/AC 170\/70 kV

 

 

4.4标准

 

IEC	IEEE	CSA
IEC 60076-3-2013电源变压器 - 第3部分绝缘级别，介电测试和空气中的外部间隙	IEEE C57.12。00-2021	CSA C2。1-06（R2022）

 

 

5.1切换脉冲承受电压，SIL

• 定义

变压器可以在由开关操作引起的过电压影响条件下承受的最大电压。与闪电冲动相比，操作脉冲的波形较轻，但持续时间更长。

• 功能

确保在电力系统操作（例如断路器的打开和关闭）引起的过电压条件下，变压器可以稳定运行，而无需绝缘故障。

 

5.2部分放电水平，PD

• 定义

部分放电是指在高压条件下或在绝缘系统表面内或表面发生的部分介电击穿的现象，通常不会完全越过电极间距。

• 功能

通过测量部分放电的水平，可以检测到绝缘系统中的潜在缺陷，例如气泡，裂缝或材料老化，以防止这些微小的放电形成严重的绝缘断层。

 

5.3绝缘抗性IR

• 定义

测量绕组和地面之间或不同绕组之间的电阻值。绝缘电阻越高，绝缘系统越好。

• 功能

绝缘耐药性的测试用于日常维护和检查，有助于评估绝缘系统的健康状况和水分含量并防止绝缘恶化。

 

5.4耗散因子，棕褐色三角洲

• 定义

介电损耗因子（TANδ）表示绝缘材料的电损失，反映了电场作用下材料的能量损失。

• 功能

它用于评估绝缘材料的电性能和老化程度。较高的tanδ值可能表明绝缘系统的老化或缺陷。

 

5.5热类

• 定义

绝缘材料的最高温度通常可以在很长一段时间内承受，通常由不同的字母等级（例如A，B，F，H）表示，对应于不同的最高允许温度。

• 功能

它用于选择和设计绝缘材料，以确保材料不会在预期的工作温度下失去绝缘性能。

 

5.6温度上升测试

• 定义

绕组在额定负载下运行时，测量绕组，核心和绝缘系统的温度升高

• 功能

确保由于在正常工作条件下过热，变压器不会出现加速衰老或绝缘材料的失败。

 

5.7蠕变距离和间隙

• 定义

蠕变距离是沿绝缘表面两个导电部件之间的最短距离，电气间隙是最短的距离，在两个导电部件之间通过空气通过。

• 功能

确保足够的蠕变距离和电气间隙可以防止表面排放和空气崩溃，并确保变压器在潮湿或污染环境中的安全性。

 

5.8绝缘油

• 定义

它包括诸如分解电压，酸值和水分含量之类的指标，以反映绝缘油的隔热性能和稳定性。

• 功能

绝缘油的质量直接影响变压器的整体绝缘水平。定期监测绝缘油的性能指标可以防止电故障。

 

这些参数涵盖了变压器绝缘系统的各个方面，从材料属性到总体设计。通过全面的测试和评估，它可以确保变压器在各种工作条件下具有足够的绝缘水平，从而确保其安全可靠的操作。每个参数反映了绝缘系统的特定方面。通过集成这些指标，可以对变压器的绝缘水平进行全面评估，从而确保其在电力系统中的稳定性和安全性。