Isolamento do transformador

 

1.1 Definição de isolamento

Os materiais de isolamento do transformador referem -se aos materiais utilizados dentro e fora do transformador. A principal função desses materiais é isolar componentes elétricos para impedir a condução não controlada da corrente entre os enrolamentos de diferentes níveis de tensão, entre enrolamentos e o núcleo, entre enrolamentos e o invólucro e entre enrolamentos e outras partes condutivas. O uso de materiais isolantes garante que o transformador possa operar com segurança dentro da faixa de tensão elétrica projetada, impedindo a quebra elétrica, circuitos curtos e outras falhas elétricas.

 

1.2 Função de isolamento

• Isolamento elétrico

Os materiais isolantes impedem curtos ou quebras elétricas curtas ou quebras, fornecendo um caminho de alta resistência, o que impede que a corrente flua de um componente elétrico para outro ou terra.

• Desempenho de resistência de alta pressão

Os materiais isolantes devem ser capazes de suportar a alta tensão e a sobretensão instantânea durante a operação do transformador (como picos de tensão causados ​​por ataques de raios ou operações de troca) sem quebra elétrica.

• Desempenho de resistência ao calor

Os transformadores geram calor durante a operação, portanto, os materiais isolantes devem ter resistência ao calor suficiente para evitar a degradação ou falha em altas temperaturas.

• Proteção mecânica

Os materiais isolantes também precisam fornecer suporte e proteção mecânicos para impedir que os enrolamentos ou outros componentes elétricos sejam danificados devido a vibração, choque ou estresse externo.

• Estabilidade a longo prazo

Os materiais isolantes devem ter um bom desempenho antienvelhecimento e poder manter suas propriedades elétricas e mecânicas durante a operação de longo prazo.

 

1.3 Tipo de isolamento

• Materiais de isolamento enrolados: fio esmaltado, fio vestido de papel, fita de fibra de vidro, etc

• Principais materiais isolantes: papel elétrico, resina epóxi, óleo isolante

• espaçadores e materiais de suporte: Placas de madeira prensada, placas de fibra de vidro epóxi

• Isolamento entre enrolamentos: Papel de isolamento entre camadas, filme de poliéster

• Material de isolamento final: Manga isolante, isolamento final

• Materiais de isolamento de chumbo: bainha isolante, fita isolante

• Materiais isolantes adicionais: fita mica, junta resistente a alta temperatura

• Gabinete e isolamento estrutural: Conselhos de partição isolantes, tiras de suporte isolantes

• Óleo isolante: Usado principalmente em transformadores imersos a óleo, serve a um duplo propósito de resfriamento e isolamento

• Isolamento externo do transformador: Buchas de porcelana, usadas na saída de chumbo de alta tensão, fornecendo isolamento elétrico e suporte mecânico

 

 

2.1 A definição de nível de isolamento

O nível de isolamento de um transformador refere -se à capacidade do sistema de isolamento interno do transformador de suportar tensões de tensão específicas (como tensão de frequência de potência, tensão de impulso de raios ou tensão de operação de comutador) sem quebra elétrica. É um indicador -chave para medir a resistência do transformador à tensão elétrica, como falhas elétricas e eventos de sobretensão (como ataques de raios e operações de interruptor) durante a operação. O nível de isolamento afeta diretamente a confiabilidade, segurança e vida útil dos transformadores.

 

2.2 O elemento central do nível de isolamento

• A capacidade de tolerância do estresse elétrico

O principal objetivo do nível de isolamento é garantir que os enrolamentos, o núcleo e outros componentes elétricos do transformador não experimentem quebra, descarga parcial ou outras formas de falhas elétricas quando submetidas ao estresse elétrico.

• As propriedades dos materiais isolantes

O nível de isolamento está diretamente relacionado à qualidade do material isolante. A força dielétrica, a resistência ao calor, a resistência ao envelhecimento, a resistência à umidade e outras propriedades do material determinam a tensão elétrica que o transformador pode suportar.

• Design de isolamento

O nível de isolamento também depende do projeto do transformador, incluindo a seleção de materiais, espessura, método de layout, etc. O projeto de isolamento razoável pode efetivamente aumentar o nível de isolamento dos transformadores e garantir a estabilidade do sistema de isolamento em condições de alta tensão e alta temperatura.

• A confiabilidade geral do sistema de isolamento

O nível de isolamento não apenas se refere à capacidade de tolerância de um único material, mas também inclui a confiabilidade de todo o sistema de isolamento em design, fabricação e operação. Um sistema de isolamento de alta qualidade pode manter seu desempenho elétrico durante a operação de longo prazo e evitar a degradação do desempenho causada pelo envelhecimento ou mudanças ambientais.

 

3.1 Garanta a segurança elétrica

O nível de isolamento é um indicador -chave para medir se um transformador pode operar com segurança sob diferentes condições de tensão elétrica, como tensão de frequência de potência, tensão de impulso de raios e tensão de impulso operacional. Altos níveis de isolamento significam que os transformadores podem suportar essas tensões sem quebra ou curto -circuito, garantindo assim a segurança geral do sistema de energia. A confiabilidade do sistema de isolamento está diretamente relacionada a se o transformador sofrerá quedas de energia, danos ao equipamento ou acidentes de energia mais graves devido a falhas elétricas.

 

3.2 Melhorar a confiabilidade dos transformadores

Durante a operação, os transformadores encontrarão várias tensões elétricas, como sobretensão e picos de tensão instantânea. Os altos níveis de isolamento permitem que os transformadores mantenham a operação normal ao enfrentar esses desafios, evitando falhas de isolamento ou descarga parcial. Isso não apenas aumenta a confiabilidade do transformador, mas também reduz os custos de manutenção e reposição causados ​​pelo desligamento devido a falhas.

 

3.3 Estenda a vida útil do serviço

Durante a operação, os transformadores encontrarão várias tensões elétricas, como sobretensão e picos de tensão instantânea. Os altos níveis de isolamento permitem que os transformadores mantenham a operação normal ao enfrentar esses desafios, evitando falhas de isolamento ou descarga parcial. Isso não apenas aumenta a confiabilidade do transformador, mas também reduz os custos de manutenção e reposição causados ​​pelo desligamento devido a falhas.

 

3.4 Respondendo a impactos ambientais

Os transformadores geralmente precisam operar sob várias condições ambientais complexas, incluindo alta umidade, alta poluição, temperaturas extremas e outros ambientes. O alto nível de isolamento permite que o transformador se adapte a essas condições ambientais sem um declínio no desempenho ou falha do isolamento. Isso é particularmente importante para transformadores que operam em ambientes severos, como equipamentos de energia em áreas costeiras, zonas industriais ou regiões de alta altitude.

 

3.5 Resista a eventos inesperados

Eventos repentinos, como ataques de raios e operações de troca, podem exercer estresse de tensão extremamente alta nos transformadores em um curto período de tempo. O alto nível de isolamento do transformador pode garantir que ele ainda possa operar normalmente nessas circunstâncias e não causará quebra de isolamento devido a picos de tensão instantânea. Isso é crucial para manter a estabilidade da rede elétrica, especialmente em áreas com clima extremo ou operações frequentes da rede de energia.

 

3.6 atender aos padrões e especificações

A indústria de energia possui padrões rígidos e requisitos regulatórios para o nível de isolamento de transformadores, como IEC (Comissão Eletrotecniana Internacional) ou IEEE (Instituto de Engenheiros de Elétrica e Eletrônica). Os altos níveis de isolamento podem garantir que os transformadores cumpram esses padrões internacionais, garantindo assim sua adaptabilidade e aceitabilidade no mercado global. Isso não apenas ajuda a garantir a conformidade dos produtos, mas também fornece uma garantia para a aplicação de transformadores em diferentes países e regiões.

 

3.7 Reduza os custos de manutenção e operação

Os transformadores com um alto nível de isolamento têm menos falhas durante a operação, o que significa menos requisitos de manutenção e tempo de inatividade, reduzindo assim os custos operacionais. Além disso, o alto nível de isolamento também reduz os custos de manutenção e reposição causados ​​pelo envelhecimento ou falha do isolamento.

 

3.8 Suporte a estabilidade da grade

Os transformadores são equipamentos -chave nos sistemas de energia e sua estabilidade operacional afeta diretamente a estabilidade geral da rede de energia. Um alto nível de isolamento pode garantir que os transformadores operem com segurança e estágio por um longo tempo na grade de energia, reduza a reação em cadeia causada pela falha do equipamento e, portanto, garante a continuidade e a confiabilidade da fonte de alimentação.

 

3.9 Resumo

O nível de isolamento de um transformador é crucial para garantir a segurança, a confiabilidade, a durabilidade do equipamento e sua adaptabilidade a vários ambientes operacionais. Ao projetar e fabricar transformadores com altos níveis de isolamento, o desempenho geral do sistema de energia pode ser efetivamente aprimorado, a vida útil do equipamento pode ser prolongada e os custos de operação e manutenção podem ser reduzidos. Essas vantagens permitiram que os altos níveis de isolamento ocupem uma posição central no projeto, fabricação de equipamentos e operação e manutenção de sistemas de energia.

 

4.1 Teste de tensão aplicada - Definição

O teste de tensão aplicado de um transformador, também conhecido como teste de frequência de potência, é uma tensão de teste aplicada a cada enrolamento do transformador que é maior que sua tensão operacional normal. Para verificar a capacidade e a confiabilidade do seu sistema de isolamento em condições de tensão extrema. Esse tipo de teste geralmente é realizado durante o processo de fabricação e os testes de aceitação no local, e é um dos meios importantes para garantir a segurança elétrica dos transformadores na operação real.

4.1.1 Teste de tensão aplicada - Objetivo

• Verifique a força de isolamento

Ao aplicar uma tensão maior que a tensão operacional normal, verifique se o sistema de isolamento entre os enrolamentos do transformador, entre os enrolamentos e o núcleo e entre os enrolamentos e o invólucro tem força suficiente para resistir à quebra elétrica

• Detectar defeitos de fabricação

O teste de tensão do resumo externo pode expor possíveis defeitos de isolamento no processo de fabricação de transformadores, como descarga parcial, deterioração ou dano dos materiais de isolamento. É mais provável que esses defeitos sejam detectados sob condições de alta tensão

• Garantir a segurança operacional

Por meio de testes de tensão de suporção externa, é garantido que o transformador possa operar com segurança sob condições de tensão normal e anormal durante sua vida útil, impedindo danos nos equipamentos ou quedas de energia causadas por falhas elétricas.

4.1.2 Teste de tensão aplicada - Visão geral do método

O método de teste de tensão aplicado envolve a aplicação de uma tensão de teste superior à tensão operacional normal aos enrolamentos do transformador, como o dobro da tensão, e mantê -la por um minuto para verificar a resistência e a confiabilidade de seu sistema de isolamento em condições de tensão extrema.

 

4.2 Lightning Impulse Sportand Test-BIL-Definição

O teste de impulso de raios é um método de teste que simula a capacidade de resistir do sistema de isolamento de equipamentos de energia (como transformadores) em condições de greve de raios. Este teste é importante para avaliar se um transformador pode evitar a quebra de isolamento quando atingido por um raio, garantindo a segurança e a confiabilidade do transformador.

4.2.1 Lightning Impulse Sportand Test-BIL-Objetivo

• Verifique a força de isolamento

Ao aplicar pulsos de alta tensão que simulam ataques de raios, é testado se o sistema de isolamento do transformador pode permanecer intacto em condições extremas para evitar a quebra elétrica.

• Descubra possíveis defeitos

Detecte possíveis defeitos no sistema de isolamento, como bolhas, rachaduras ou problemas de envelhecimento. Esses defeitos podem não ser visíveis durante a operação normal, mas podem causar falha de isolamento sob ataques de raios.

• Garanta a segurança do equipamento

Certifique -se de que o transformador possa operar com segurança em eventos reais de ataques de raios para evitar danos ao equipamento ou falhas do sistema de energia causadas por falhas de isolamento.

4.2.2 Lightning Impulse Sportand Test-BIL-Visão geral do método

Usando um gerador de tensão de impulso, uma tensão de pulso simulando raios é aplicada aos enrolamentos do transformador. Os testes geralmente são realizados várias vezes (por exemplo, 3 a 6 impactos positivos da polaridade) e os testes são realizados em diferentes terminais. A forma de onda de resposta do transformador é monitorada através de equipamentos como osciloscópios para detectar qualquer fenômeno anormal (como descarga parcial e quebra de isolamento). Registre o valor da tensão, a forma de onda e a resposta de cada impacto.

 

4.3 Exibição da placa de nome

• Nível de impulso de raios

É representado pelo símbolo li e a unidade de tensão é kv

• Nível de tensão aplicada

É representado pelo símbolo AC e a unidade de tensão é kv

Por exemplo:

Um transformador de potência de 132\/33kv de 80mva

Alta tensão: LI\/AC 650\/275 KV

Ponto neutro de alta tensão: li\/ac 325\/140kv

Baixa tensão: li\/ac 170\/70 kV

 

 

4.4 Padrões

 

IEC	IEEE	CSA
IEC 60076-3-2013 Transformadores de potência - Níveis de isolamento da Parte 3, testes dielétricos e folgas externas no ar	IEEE C57.12. 00-2021	CSA C2. 1-06 (R2022)

 

 

5.1 Switching Impulse suporta tensão, SIL

• Definição

A tensão máxima que um transformador pode suportar sob condições de impacto de sobretensão causadas pelas operações do interruptor, etc. Em comparação com o impulso de raios, a forma de onda do impulso operacional é mais suave, mas a duração é mais longa.

• função

Verifique se o transformador pode operar de forma estável sem falhas de isolamento sob condições de sobretensão causadas pelas operações do sistema de energia (como a abertura e o fechamento dos disjuntores).

 

5.2 Nível de descarga parcial, PD

• Definição

Descarga parcial refere -se ao fenômeno da quebra dielétrica parcial que ocorre dentro ou na superfície de um sistema de isolamento em condições de alta tensão, geralmente não atravessando completamente o espaçamento do eletrodo.

• função

Ao medir o nível de descarga parcial, possíveis defeitos em sistemas de isolamento, como bolhas, rachaduras ou envelhecimento do material, podem ser detectados para impedir que essas pequenas descargas se desenvolvam em falhas graves de isolamento.

 

5.3 Resistência ao isolamento IR

• Definição

Meça o valor de resistência entre o enrolamento e o solo ou entre enrolamentos diferentes. Quanto maior a resistência ao isolamento, melhor o sistema de isolamento.

• função

O teste de resistência ao isolamento é usado para manutenção e inspeção diária, ajudando a avaliar o estado de saúde e o conteúdo de umidade do sistema de isolamento e impedir a deterioração do isolamento.

 

5.4 Fator de dissipação, Tan Delta

• Definição

O fator de perda dielétrica (Tan Δ) representa a perda elétrica de materiais isolantes, refletindo a perda de energia dos materiais sob a ação de um campo elétrico.

• função

É usado para avaliar as propriedades elétricas e o grau de envelhecimento de materiais isolantes. Um valor de δ tan mais alto pode indicar envelhecimento ou defeitos no sistema de isolamento.

 

5.5 Classe térmica

• Definição

A temperatura máxima que os materiais isolantes podem suportar por um longo período de tempo é geralmente indicado por diferentes graus de letra (como A, B, F, H), correspondendo a diferentes temperaturas máximas permitidas.

• função

É usado para a seleção e design de materiais isolantes para garantir que os materiais não percam seu desempenho isolante na temperatura operacional esperada.

 

5.6 Teste de aumento de temperatura

• Definição

Meça o aumento da temperatura dos enrolamentos, núcleo e sistema de isolamento do transformador quando estiver operando na carga nominal

• função

Certifique -se de que o transformador não experimente o envelhecimento acelerado ou a falha de materiais isolantes devido ao superaquecimento sob condições operacionais normais.

 

5.7 Distância e folga da fluência

• Definição

A distância de fluência é a distância mais curta entre duas partes condutoras ao longo de uma superfície isolante, e a folga elétrica é a menor distância através da qual passa o ar entre duas partes condutivas.

• função

Garantir a distância de fluência suficiente e a depuração elétrica pode impedir a descarga da superfície e a quebra do ar e garantir a segurança do transformador em ambientes úmidos ou poluídos.

 

5.8 óleo de isolamento

• Definição

Inclui indicadores como tensão de quebra, valor de ácido e teor de umidade, refletindo o desempenho do isolamento e a estabilidade do óleo isolante.

• função

A qualidade do óleo isolante tem um impacto direto no nível geral de isolamento do transformador. O monitoramento regular dos indicadores de desempenho do óleo isolante pode prevenir falhas elétricas.

 

Esses parâmetros cobrem todos os aspectos do sistema de isolamento do transformador, das propriedades do material ao design geral. Por meio de testes e avaliação abrangentes, garante que o transformador tenha níveis de isolamento suficientes em várias condições de trabalho, garantindo assim sua operação segura e confiável. Cada parâmetro reflete um aspecto específico do sistema de isolamento. Ao integrar esses indicadores, o nível de isolamento do transformador pode ser avaliado de forma abrangente, garantindo sua estabilidade e segurança no sistema de energia.