Градиентные перенапряжения в обмотках трансформаторов
В процессе развития колебаний между элементами обмотки возникают перенапряжения, называемые градиентными. Эти перенапряжения воздей-ствуют на продольную изоляцию обмоток.
Градиентные напряжения, определяемые мгновенной разностью потенциалов соседних катушек, имеют длительность в несколько микросекунд или даже до-лей микросекунды.
Изучение закономерности электромагнитных процессов в обмотках позволяет установить и характер развития градиентных перенапряжений. При воздействии отвесного фронта волны напряжения в начальный момент времени в обмотке устанавливается емкостное распределение потенциала.
Колебания в обмотке, возникающие в переходном режиме, приводят к распро-странению высоких градиентных напряжений в глубь обмотки. Волны градиен-тов движутся вдоль витков обмотки со скоростью распространения электромаг-нитного поля в диэлектрической среде (приблизительно 150 м/мксек).
Переход электромагнитных волн с одной обмотки на другую
Падение волн на одну из обмоток трансформатора приводит в некоторых ре-жимах к перенапряжениям и на остальных обмотках. В этих случаях говорят о переходе электромагнитных волн с одной обмотки на другие. Передача напря-жения с возбуждающей на возбуждаемую обмотку возможна через электроста-тические и магнитные связи.
В начальные моменты времени электростатическое поле, связанное с зарядом на входной ёмкости трансформатора, создаётся потенциал на всех обмотках.
|
|
|
При автотрансформаторном соединении обмоток наличие гальванической связи между ними приводит к опасным перенапряжениям.
Особенности переходных процессов в трёхфазных трансформаторах
Падение волны на одну фазу трансформатора, соединённого звездой с изолированной нейтралью.
Падение волны по двум фазам обмотки трансформатора, соединённой в звезду с изолированной нейтралью.
Падение волн по трём фазам на обмотку трансформатора, соединённую в треугольник.
Внутренняя защита в трансформаторах
Применяя рациональную конструкцию обмоток трансформатора и введя в конструкцию специальные устройства можно существенно снизить перена-пряжения, воздействующие на продольную и главную изоляцию. Перенапря-жения, ложащиеся на главную изоляцию, связаны с колебаниями свободной составляющей напряжения. Перенапряжения, ложащиеся на продольную изо-ляцию, могут быть снижены путём выравнивания кривой первоначального распределения напряжения.
Познакомимся с некоторыми мероприятиями, применяемыми для внутренней защиты трансформаторов.
Экранирующие кольца. В связи с тем что максимальные градиенты перенапряжения ложатся на первые катушки обмотки, изоляция витков этих катушек и межкатушечная изоляция выполняется усиленной. Это ведёт к увеличению расстояний между катушками и соответственно к уменьшению ёмкостей в начале обмотки. При этом возрастает доля напряжения, ложащаяся на первые катушки. Такое явление приводит к недоиспользованию исходного мероприятия – усиления изоляции в начале обмотки. Компенсация уменьшения ёмкости первых катушек осуществляется применением емкостного или экрани-рующего кольца. Кольцо, присоединённое к началу обмотки, выравнивает элек-трическое поле на первых катушках и тем самым снижает градиенты перенапря-жения. Изоляция кольца должна выдерживать напряжение, ложащееся на пер-вую катушку.
|
|
|
Компенсационные экраны Компенсация осуществляется с помощью специ-ального металлического щита, окружающего обмотку и присоединяемого к её линейному концу.Чтобы в обмотке не возникали колебания напряжения необ-ходимо компенсационный щит располагать к обмотке наклонно. Обмотки, отли-чающиеся равномерным спадом кривой первоначального распределения по ём-костной цепочке, называются нерезонирующими.
|
|
|
Резкий спад кривой первоначального распределения вызывается в основном стеканием токов по частичным емкостям в начале обмотки, где ещё высоки нап-ряжения катушек. Устройства, компенсирующие ёмкостные токи лишь в начале обмотки, оказываются поэтому при большой простоте и дешевизне весьма эф-фективными.
В трансформаторах с емкостным экраном весьма значительными оказываются напряжения между экранирующими витками и катушками обмотки, называемые линеалами. Это определяет необходимость высокой изоляции экранирующих витков от катушек обмотки. Изоляция экранирующих витков выполняется сту-пенчатой в соответствии с ростом линеалов по мере возрастания порядкового номера катушки.
Увеличение продольных емкостей применением специальных обмоток.
Выравнивание кривой первоначального распределения возможно путём увели-чения продольных ёмкостей. Достигается это в петлевых обмотках. Петлевые обмотки получили большое распространение в трансформаторах высшего класса напряжения.
Слоевые обмотки обладают весьма благоприятными свойствами в отношении распределения напряжения и колебаний при импульсах. Особенностью слоевых обмоток является очень большая ёмкость между слоями и малая ёмкость слоёв на землю, за исключением первого и последнего слоёв.
|
|
|
В отечественном трансформаторостроении слоевые обмотки применяются для трансформаторов напряжением 35 кВ и ниже с изолированной нейтралью. Для дополнительного выравнивания электрического поля обмотки снабжаются экра-ном, подключённым к линейному концу. Потенциал экрана, равный напряже-нию приложенного импульса, передаётся через межслоевые ёмкости на все слои обмотки. В результате кривая максимальных потенциалов в обмотке лишь нез-начительно отличается от кривой первоначального распределения и нигде не превышает 100%.
При заземлённой нейтрали использование слоевых обмоток даёт существен-ную экономию в изоляции, поскольку изоляция (главная) наружного слоя вклю-чает в себя изоляцию всех слоёв обмотки. Слоевые обмотки поэтому применя-ются некоторыми иностранными фирмами для трансформаторов 154 кВ и выше с заземлённой нейтралью. Испытательные трансформаторы на высокие напря-жения выполняются исключительно со слоевыми обмотками.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 703; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!