¿Qué es el aislamiento del transformador?
Cuando se habla de sistemas de energía, pensamos en los enormes beneficios de producción y la comodidad de vida que aporta, pero también es inevitable prestar gran atención a su potencia y seguridad, después de todo, tiene el título de "tigre eléctrico". En el uso diario de los transformadores de energía, el "aislamiento" está relacionado con su seguridad.
Concepto basico
El aislamiento es un término físico que se refiere al uso de sustancias no conductoras para aislar o envolver el cuerpo cargado, con el fin de protegerlo contra las medidas de seguridad de descarga eléctrica. El aislamiento del transformador de potencia sirve para evitar la aparición de fugas y averías de corriente, y para garantizar la seguridad y fiabilidad eléctricas del transformador. Se relaciona con el aislamiento de los devanados del transformador, los núcleos de hierro y otros componentes con conexión a tierra, entre devanados de diferentes fases y entre diferentes niveles de tensión.
Tipo de aislamiento
El aislamiento del transformador de potencia se divide en aislamiento completo y aislamiento graduado. El aislamiento completo es aquel en el que todo el devanado está aislado al mismo nivel y es adecuado para transformadores pequeños y aplicaciones de baja capacidad. El denominado aislamiento graduado (también conocido como semiaislamiento), es decir, el aislamiento principal del devanado del transformador cerca del área del punto central es más bajo que el aislamiento principal en el lado de entrada. Los transformadores para clases de tensión de 35 kV y menores están completamente aislados. El transformador con aislamiento graduado se utiliza principalmente en el sistema de puesta a tierra de alta corriente de la red eléctrica de 110 kV y niveles de tensión superiores. En comparación con el aislamiento completo, el aislamiento graduado puede reducir el tamaño del aislamiento interno, de modo que se reduce el tamaño de todo el transformador, se reduce el coste y es más económico. Sin embargo, también tiene ciertas desventajas, como que en términos de seguridad, no es tan seguro como el aislamiento completo.
Estructura aislante
El aislamiento del transformador desde el punto de vista interno y externo, se puede dividir en aislamiento externo y aislamiento interno.
El aislamiento interno se refiere al aislamiento entre los diferentes componentes electrónicos en el tanque del transformador, que incluye principalmente el aislamiento de los devanados, los cables y el aislamiento del cambiador de tomas. Estas partes del aislamiento básicamente no se ven afectadas por las condiciones externas como la atmósfera, la contaminación, la humedad, la materia extraña, etc. El aislamiento interno se divide a su vez en aislamiento principal y aislamiento longitudinal. El aislamiento primario se refiere al aislamiento entre los devanados a tierra, entre fases y entre devanados de la misma fase y diferentes niveles de voltaje. Esta es la parte más crítica del aislamiento en el transformador, que afecta directamente la confiabilidad operativa y el costo del producto del transformador.
El aislamiento externo se refiere al manguito de aislamiento y al aislamiento de aire fuera del tanque de aceite del transformador, incluido el manguito de aislamiento en sí y el aislamiento entre el manguito de aislamiento y la distancia de espacio de aire entre el tubo de aislamiento y la parte de tierra. La estabilidad del aislamiento externo se ve muy afectada por el medio ambiente, pero tiene cierta capacidad de recuperación natural.
Métodos y materiales de aislamiento
El aislamiento de los transformadores de potencia suele adoptar métodos como el aislamiento sumergido en aceite, el aislamiento seco, el aislamiento con gas y otros. El aislamiento sumergido en aceite se utiliza principalmente para transformadores sumergidos en aceite, lo que puede garantizar que el transformador funcione normalmente en condiciones de alto voltaje y tenga un buen rendimiento a prueba de humedad, enfriamiento, choque y extinción de arcos. El aislamiento seco y el aislamiento con gas se utilizan principalmente en transformadores secos. El aislamiento seco tiene las ventajas de no humedecerse fácilmente, no incendiarse fácilmente, es fácil de mantener, pero no es adecuado para entornos de alto voltaje. El aislamiento con gas tiene una constante dieléctrica baja y un buen rendimiento de extinción de arcos, pero es caro y difícil de eliminar el gas a tiempo.
En cuanto a los materiales aislantes, existen materiales sólidos y materiales líquidos. Los materiales sólidos, como el papel aislante, el papel aislante corrugado, el papel Denison, el papel Nomex, etc., tienen buena estabilidad térmica y resistencia a la humedad. Los materiales líquidos, como los aceites aislantes, requieren pruebas periódicas y mantenimiento de la calidad.
Los materiales de aislamiento también se pueden dividir según el grado de resistencia al calor, los grados comunes son A, E, B, F, H cinco, cada grado tiene la temperatura de funcionamiento límite permitida correspondiente. La temperatura máxima permitida para el aislamiento de clase A es de 105 grados. La temperatura máxima permitida para el aislamiento de clase E es de 120 grados. La temperatura máxima permitida para el aislamiento de clase B es de 130 grados. La temperatura máxima permitida para el aislamiento de clase F es de 155 grados. La temperatura máxima permitida para el aislamiento de clase H es de 180 grados.
Problema de falla de aislamiento
Envejecimiento del aislamiento
El envejecimiento del aislamiento del transformador es un proceso complejo y gradual, se refiere al material de aislamiento dentro del transformador, en el proceso de operación a largo plazo, afectado por una variedad de factores, perdiendo gradualmente la resistencia mecánica original y la resistencia del aislamiento eléctrico. El envejecimiento del aislamiento del transformador tiene principalmente las siguientes razones: aislamiento de humedad inadecuado, corrosión química, operación de sobrecarga a largo plazo, falla de la junta del transformador, envejecimiento eléctrico, envejecimiento por presión, etc. En respuesta al envejecimiento del aislamiento del transformador, se deben realizar pruebas de resistencia de aislamiento, pruebas de factor de pérdida dieléctrica, limpieza y secado, inspección de cambio de aceite regular y mantenimiento del sistema de enfriamiento.
Aislamiento de humedad
La humedad del aislamiento del transformador de potencia es fácil de hacer que el transformador se cortocircuite entre capas o entre espiras, lo que provoca daños en el sistema de potencia. El aislamiento del transformador de potencia se ve afectado por la humedad principalmente por las siguientes razones: (1) El aislamiento se ve afectado por el mal sellado del transformador (2) El aislamiento se ve afectado por el problema de calidad del transformador (3) El aislamiento se ve afectado por la humedad durante el transporte del transformador (4) La instalación y el mantenimiento del transformador causados por el aislamiento se ven afectados por el envejecimiento del transformador de potencia. Por lo tanto, en vista de los posibles problemas de humedad del aislamiento del transformador, los materiales de aislamiento del transformador deben repararse periódicamente, como la humedad se encuentra a tiempo para reemplazar, durante el transporte, el mantenimiento para evitar la humedad, la fuga de aceite, preste atención al método de operación durante el uso, para evitar la humedad del aislamiento causada por una operación incorrecta.
