Анализ влияния на электрическое поле маслобарьерной изоляции в трансформаторах с катушечными обмотками их проблемы и возможные теоретические решения

graduate student

1 course, Togliatti State University

Russia, Togliatti

ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF ELECTRIC FIELD OIL BARRIER INSULATION

TRANSFORMERS WITH THEIR COIL WINDINGS

THEORETICAL PROBLEMS AND POSSIBLE SOLUTIONS

Современное «трансформаторостроение» переходит в этап «активного обновления», это то время, когда большинство трансформаторов уже отработало основной срок эксплуатации и встает вопрос об их капитальном ремонте или замене. Однако, сделать новый трансформатор для высоковольтных линий электропередач, или для сверхвысоких, связанно с некоторыми проблемами рассматриваемых еще в конструкторских бюро прошлого века. Одним из вопросов был вопрос изоляционных промежутков а точнее их при больших напряжениях по ГОСТ (даже современному ГОСТ Р 52719-2007 ) закладывались сверх меры огромные из-за чего даже их транспортировка была проблематична. В ходе исследований были в ведены некоторые послабления на уровни испытательного напряжения, однако проблема уменьшения изоляционных промежутков даже в современности является актуальной, так как это способно уменьшить не только габариты, но и материаловложение а, следовательно, и цену самого оборудования.

В данной работе я рассмотрю электрические поля в маслобарьерной изоляции на небольшой двух мерной модели с целью показать недостатки данной изоляции и показать возможный(ые) пути решения. В плане выбора параметров значений моментальных значений напряжений(потенциала) на катушках я ориентировался на данные одной из САПР программ основанной на литературу «Информэлектро» 1978 «Расчет импульсных воздействий в обмотках трансформаторов с применением ЭВМ» . Я воздержусь от предоставления программы расчетов так как они это коммерческая тайна и я предоставлю только графики прижженные по памяти без конкретных значений.

Исходя из увиденных мною данных, я сделал вывод, что на закороченной стороне во время импульсных испытаний возникает отклонение потенциала. Зачастую ближе к закороченным концам потенциал отклонения достигает наибольших значений, но не на заземленной катушке. Что ведет к неравномерному распределению электрической напряженности в изоляции, а как нам известно, что падение напряженности под углом к среде с другой диэлектрической проницаемостью уровень снижения напряженности уменьшится в зависимости от угла падения.

Как можно видеть на рисунке 1 вектора от одной обмотки к другой идут слегка под наклоном из за чего происходит возникновения на гранича раздела трансформаторного масла и электроизоляционного картона возникновение некоторой тангенциальной составляющей которая не уменьшается при прохождении через диэлектрик тем самым уменьшая эффективность изоляции.

Рисунок 1. – Результаты моделирования направления векторов электрического поля в главной изоляции при импульсных испытаниях

Использование слегка гнутых или скошенных картонных цилиндров, в зависимости от характера поля во многих сложных местах для изоляции могла бы сильно улучшить ее показатели уменьшив, тангенциальную составляющую поля.

Выводы

Применение, пусть и трудно выполнимых «гофрированных» изоляционных цилиндров или иной формы от характеристики поля по моим данным может уменьшить изоляционный промежуток между обмотками минимум на 10% при этом довольно сильно снизив себестоимость трансформатора.