Изоляция отводов трансформатора - Межкатушечная изоляция

  Размеры продольной изоляции в подавляющем большинстве случаев определяются импульсными воздействиями. При воздействии на линейный ввод трансформатора импульсов с крутым фронтом напряжение не делится равномерно по виткам обмотки, что имеет место при стационарном напряжении и большинстве коммутационных перенапряжений. Между соседними элементами обмотки могут возникать разности потенциалов, достигающие десятков процентов от амплитуды воздействующего импульса.
С целью уменьшения воздействий на продольную изоляцию применяются различные типы так называемой «внутренней защиты», создающей распределение напряжения по частичным емкостям обмотки, близкое к равномерному. В настоящее время основной вид «внутренней защиты» обмоток трансформатора — это применение различных схем переплетения витков обмоток — полного или частичного, что приводит к существенному увеличению продольной емкости обмотки и к снижению амплитуды импульса, воздействующего на межкатушечную изоляцию.
Практически не представляется целесообразным добиваться полного выравнивания емкостного распределения и полного подавления колебаний в обмотке. Вполне приемлемым является лишь частичное улучшение начального (емкостного) распределения. Поэтому и в трансформаторах с внутренней защитой форма воздействия на продольную изоляцию будет отличаться от формы воздействия на линейный ввод обмотки. Воздействия носят знакопеременный, периодический характер с относительно сильным затуханием. Выбор продольной изоляции производится на основе экспериментальных данных по прочности элементов изоляции, определенных при воздействии апериодических импульсов стандартной формы.
К настоящему времени не имеется исчерпывающих теоретических исследований, которые бы позволили точно находить эквивалент между апериодическим воздействием и воздействием периодическим и знакопеременным. Поэтому приходится находить эквивалент, установленный на основе данных экспериментальных исследований.
Практически в отношении воздействия на изоляцию определяющим является основной пик напряжения: его амплитуда и длительность. Сопоставление длительности воздействия основного пика с длительностью воздействия при стандартных апериодических импульсах может являться основанием для оценки прочности межкатушечной изоляции.
Длительность воздействия основного пика напряжения между катушками (AUK) в зависимости от типа обмотки (переплетенная или непрерывная) при воздействии полного грозового импульса лежит в пределах от десятка до десятков микросекунд. В этом случае воздействие можно считать эквивалентным воздействию апериодического импульса 1,2/50 мкс или 1/20 мкс и оценку прочности следует производить на основе данных по электрической прочности моделей межкатушечной изоляции, определенных при воздействии грозовых импульсов длительностью 50 или 20 мкс.
Основой расчета продольной изоляции является определение напряжений AUK (амплитуды и длительности), воздействующих на межкатушечную изоляцию обмотки.
Выбор размеров межкатушечной изоляции (ширины масляного канала, толщины изоляции провода) производится с помощью номограмм, связывающих эти величины с допустимым напряжением, воздействующим на межкатушечную изоляцию.

Рис. 5. Расчетная электрическая прочность межкатушечной изоляции при длительности воздействующего импульса (градиента) — 20 мкс.
Электрическая прочность межкатушечной изоляции определяется напряжением возникновения начальных частичных разрядов.
На рис. 5 представлены коэффициенты учета влияния технологической обработки на электрическую прочность межкатушечной изоляции.
Опыт применения номограмм по электрической прочности межкатушечной изоляции достаточно длителен и может быть оценен как положительный. Однако, необходимо отметить, что при построении номограмм, при экспериментальном обосновании кривых сделано много допущений и упрощений. В тех случаях, когда необходимо повысить электрическую прочность межкатушечной изоляции, не увеличивая размеров масляного канала и толщины изоляции провода, можно рекомендовать установку «коробочек», представляющих собой своеобразно формованные шайбы из электрокартона толщиной 1 — 1,5 мм. которые вертикальной полкой закрывают крайний виток катушки в канале главной изоляции, а горизонтальной--20 мм витков катушки, обращенной в сторону соседней катушки.
Следует отметить интересную особенность номограмм, используемых для выбора размеров межкатушечной изоляции. Дело в том, что электрическое поле в конструкции моделей, результаты испытания которых положены в основу номограмм, принципиально отличается по конфигурации от электрического поля в продольной изоляции трансформаторов, особенно с переплетенными обмотками. Однако, несмотря на это отличие, номограммы дают хорошее согласие с результатами импульсных испытаний трансформаторов даже при относительно небольших требуемых коэффициентах запаса — 1,0 по обмеру и 1,2 по расчетам AUK.