Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

transform.ru :: Денисов В.И., Дзюба А.А. Основы рыночных отношений в электроэнергетике / Электрические станции
 

 


 

                           Юрий Гура, Адольф Кравченко

 
 

 

Отличия в изоляции разных типов элегазовых трансформаторов

В настоящее время элегазовое электрооборудование высокого напряжения получило самое широкое распространение в мировой и отечественной электроэнергетике. К числу такого оборудования относятся: элегазовые аппараты переменного тока напряжением до 800 кВ включительно, большинство из которых используются в комплектных распределительных устройствах элегазовых (КРУЭ), элегазовых измерительных трансформаторах тока (ТТ) и напряжения (ТН), элегазовых выключателях и др.

Существенным преимуществом этого типа оборудования по сравнению с электрооборудованием, в котором в качестве изолирующей и охлаждающей среды используется трансформаторное масло, литая изоляция и другие вещества, является его взрыво- и пожаробезопасность, намного меньшие габариты и масса, практически полная независимость от условий окружающей среды, более низкие эксплуатационные расходы, повышенный срок службы и др.

В то же время проведенные в процессе создания высоковольтного элегазового оборудования всесторонние исследования физических и электрических свойств элегаза, в частности, зависимости его электрической прочности от давления, частоты, формы применяемых электродов тательных напряжений и др., показали, что при изоляции элегазового оборудования существует проблемных, трудно решаемых задач [1, 2].

Особенно трудным решение таких задач с в случае создания устройств, в которых элегаз используется одновременно в качестве изолирующей и охлаждающей среды. К этому типу устройств, в первую очередь  относятся силовые элегазовые трансформаторы, в которых требуется непрерывно отводить тепло, выделяющееся при их работе. Этим они принципиально отличаются от КРУЭ элегазовых измерительных трансформаторов тока и напряжения и других устройств с элегазовым наполнением, в которых элегаз находится в практически неподвижном состоянии из-за отсутствия необходимости непрерывного отвода тепла.

 Электрическая изоляция КРУЭ, ТТ и ТН имеет следующие отличительные особенности:

•объемы, занимаемые изоляционными материалами, относительно малы;

• устройства содержат неизолированные электроды;

 •электрическое поле КРУЭ, ТТ, ТН и других аналогичных устройств является слабо неоднородным и параметры этого поля вдоль поверхностей изоляционных деталей поддаются выравниванию.

Силовые элегазовые трансформаторы принципиально отличаются от высоковольтных элегазовых устройств, в которых отсутствует необходимость непрерывного отвода тепла, поэтому заполняющий их элегаз находится

в неподвижном состоянии. Эти отличия сводятся к следующему:

 •изоляционные материалы в силовых элегазовых трансформаторах занимают значительные объемы;

•для обеспечения охлаждения обмоток таких трасформаторов необходимо непрерывно прокачивать элегаз конструктивных элементов, находящихся под высоким напряжением;

•параметры электрического поля в силовых трансформаторах (в отличие от слабо неоднородного поля в КРУЭ и в других аналогичных устройствах) зависят как от геометрии трансформаторов, так и от вида воздействующего напряжения (переменного, импульсного и др.)

 

Последнее из выше приведенных принципиальных отличий требует более подробного разъяснения.

Распределение электрического поля в ряде зон силовых элегазовых трансформаторов (у краев обмоток, вблизи выводов и отводов, а также в других напряженных зонах, которые обычно называют проблемными зонами) намного сложнее по сравнению с распределением поля в КРУЭ и других устройствах, заполненных неподвижным элегазом. При этом возможности выравнивания параметров этого поля вдоль поверхностей изоляционных деталей элегазового трансформатора крайне ограничены и для достижения даже незначительного выравнивания параметров этого поля приходится значительно усложнять конструкцию изоляции в таких проблемных зонах трансформаторов.

Однако трудности разработки изоляции проблемных зон силовых элегазовых трансформаторов этим не исчерпываются. В трансформаторах этого типа зависимость параметров электрического поля от вида воздействующего напряжения (переменного, импульсного и др.) существенно осложняет проведение испытаний таких трансформаторов и вызывает необходимость испытывать их следующими видами испытательных напряжений (напряжения приведены в порядке возрастания):

• длительным (одночасовым) повышенным напряжением  (с обязательным измерением интенсивности частичных разрядов);

•  одноминутным испытательным напряжением;

•  напряжением коммутационного импульса;

•  напряжением полного грозового импульса;

•  напряжением срезанного грозового импульса.

Поскольку длительность воздействующего напряжения незначительно влияет на электрическую прочность элегаза, то наиболее жестким воздействием, определяющим выбор размеров изоляции, как правило, является испытательное напряжение с наибольшей амплитудой.

Наиболее напряженные (проблемные) зоны изоляции отечественного силового однофазного элегазового трансформатора

Подготовка проектирования силового элегазового трансформатора

В отечественной и европейской практике трансформаторостроения в отличие от стран Юго-Восточной Азии до недавнего времени отсутствовал опыт создания силовых элегазовых трансформаторов. Поэтому в Украинском инcтитуте трансформаторостроения (УИТ, г. Запорожье), сотрудники которого несколько лет тому назад впервые в Европе приступили к разработке конструкции таких трансформаторов, был максимально использован собственный накопленный опыт разработки конструкции элегазовых измерительных трансформаторов на напряжение от 110 до 1150 кВ, а также опыт зарубежных компаний, специализирующихся на выпуске КРУЭ.

Для преодоления многочисленных принципиальных трудностей, связанных с разработкой изоляции и системы элегазового охлаждения таких трансформаторов, в УИТ был также проведен подробный анализ типовой конструкции изоляции масляных силовых трансформаторов. На основе результатов этого анализа было принято принципиальное решение о целесообразности с целью широкого использования имеющегося технологического оборудования создавать такие конструкции силовых элегазовых трансформаторов, у которых отдельные элементы (стержневая конструкция магнитопровода, концентрические обмотки и др.) аналогичны традиционным элементам конструкции силовых масляных трансформаторов.

По завершению подготовки к созданию элегазового трансформатора сотрудники УИТ (г. Запорожье) приступили к непосредственному проектированию конструкции силового однофазного элегазового трансформатора мощностью 20 МВ*А с номинальными значениями напряжений обмоток высшего (ВН) и низшего (НН) напряжений 154 и 6,6 кВ соответственно.

 

Уровень частичных разрядов в силовом однофазном элегазовом трансформаторе

Испытания опытного образца силового однофазного элегазового трансформатора показали, что в нем уровен частичных разрядов не превысил 10 пКл, что в несколько дессятков раз меньше допустимого уровня частичных разрядов для трансформаторов с масляным наполнением.

В заключение отметим, что в результате исследований электрической прочности изоляции отдельных узлов силового однофазного элегазового трансформатора, проведенных на масштабных физических моделях, а также методом компьютерного моделирования, были определены значения повреждающих напряжений и напряженностей электрического поля с учетом конструктивных особенностей силового однофазного элегазового трансформатора, уточнены матические модели каждой из пяти проблемных зон его изоляции, а также получена полная база данных, необходимых для проектирования изоляции.

Литература

1.    Гура Ю.Л. Силовой трансформатор с элегазовым исполнением // Электрик. - 2009. - №1-2; 9.

2.    Полтев А.И. Конструкция и расчет элегазовых аппаратов высокого напряжения. - Л.: Энергия, 1979.

 

 

 

 

  Полное содержание материала Вы можете найти в первоисточнике
Источник: Гура Ю., Кравченко А.  Силовые элегазовые трансформаторы.
Электрик. - 2014, № 3. - С. 8-11. 20.04.2014
Материал размещен на www.transform.ru06.06.2014 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????