ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ
1. ОСНОВНЫЕ ИЗОЛЯЦИОННЫЕ ДЕТАЛИ
И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ
В зависимости от мощности, класса и принятого испытательного напряжения промышленной частоты, схемы соединения обмоток и способа регулирования напряжения, а также от многих специфических особенностей конструкции трансформатора строение его главной изоляции выполняется различно [Л. 3, 6 и 40]. Здесь рассматриваются только типовые конструктивные элементы изоляции на примере трансформатора 35 кВ мощностью 1 600 кВ-А (рис. 10-1, а). Рассмотрим вначале основные детали обмотки: цилиндр 5, 7; рейки, дистанционные прокладки, шайбы, опорные кольца.
Основное назначение цилиндра — создание изоляции между двумя катушками, насаженными одна на другую, или между катушкой и сталью магнитопровода, когда данная катушка является первой от стержня.
Цилиндр может быть жесткий, бумажнобакелитовый, являющийся как бы каркасом обмотки, или так называемый мягкий, из листов электроизоляционного картона, которые наматываются на стержень или на насаженную обмотку в процессе сборки трансформатора.
Рейки 13, 15 имеют двойное назначение: они создают вертикальные каналы между цилиндром и витками обмотки и держат дистанционные прокладки 16. В соответствии с этим они имеют вид, изображенный на рис. 10-2,6. Ширины рейки (18 мм) и верхней части ее (25 мм) постоянны для большинства обмоток. Толщина и длина рейки изменяются, причем толщина зависит от размера вертикального канала, а длина — от высоты обмотки.
Дистанционные прокладки 16 (рис. 10-1) служат для создания горизонтальных каналов между витками или катушками обмотки, представляя собой ту опорную поверхность, через которую передаются все осевые усилия, действующие в обмотке во время работы трансформатора. Дистанционные прокладки несут, таким образом, большую механическую нагрузку. Это заставляет отнести их к разряду наиболее ответственных деталей обмотки, требующих определенной тщательности и аккуратности как в процессе их изготовления, так и при их установке в обмотке.
Горизонтальнее каналы между катушками, по конструктивным соображениям или по соображениям электрической прочности, бывают нескольких размеров и выполняются из существующих толщин электрокартона, обычно 2; 2,5 или 5 мм. Длина прокладок зависит от радиального размера обмотки. На рис. 10-2 показаны различные формы прокладок. Широко применяют прокладки со скругленными углами (рис. 10-2,а). Скругление углов прокладок внутренней обмотки позволяет более плотно насадить (или намотать) расположенный снаружи цилиндр соседней обмотки и повышает электрическую прочность изоляционной конструкции. Широко применяют дистанционные прокладки с двумя пазами, показанные на рис. 10-2,а, позволяющие выполнить дополнительное крепление прокладок наружными рейками («прошивку» обмоток).
Шайбы применяют в обмотке как детали концевой изоляции или вместо -прокладок между катушками. На рис. 10-1,а каналы между катушками чередуются с шайбами из электрокартона 17, которые для облегчения их установки при намотке делаются разрезными.
Опорные кольца 11 и 14 (рис. 10-1,а) устанавливаются на обоих концах катушки и служат в качестве опорной изоляции.
Рис. 10-1. Строение изоляции и обмоток трехфазных трансформаторов.
а —35 кВ- 1 и 2 — деревянные стержни крепления, 3 — магнитопровода, 4 — скругленная деревянная планка расклинивания; 5 — бумажно-бакелитовый цилиндр обмотки НН; 6 — непрерывная обмотка НИ; 7 — бумажно-бакелитовый цилиндр обмотки ВН: 8 — непрерывная обмотка ВН; 9 — междуфазная перегородка; 10 — щиток, закрывающий ярмо; 11 — опорные кольца обмотки ВН; 12 —ярмовая изоляция; 13 — рейка обмотки ВН; 14 — опорные кольца обмотки НН; 15 — рейка обмотки НН- 16 — прокладка обмотки ВН; 17 — электрокартонная шайба; 18 — вертикальная стальная шпилька, изолированная бумажно-бакелитовой трубкой; 19 — ярмовая балка; 20 — уравнительная изоляция; 21 — 22 — изолированный отвод (конец) обмотки; б-110 кВ: 1 — ярмовая изоляция; 2 — шайба с П-образными подкладками; 3 — нижний барьер; 4 — обмотка НН; 5 — угловые шайбы; 6 — рейка обмотки ВН; 7 — обмотка ВН; 8 — электрокартонные цилиндры обмотки ВН; 9 — планка из электрокартона; 10 — емкостное кольцо обмотки ВН; 11 — междуфазная перегородка; 12 — обмотка ВН другой фазы; 13 — шайба с приклепанными подкладками; 14 — стальное нажимное кольцо.
Характерными элементами главной изоляции трансформатора являются ярмовая и уравнительная изоляции.
Рис. 10-2. Изоляционные детали из листового электрокартона.
а— дистанционные прокладки б — коробка; в — шиток.
Ярмовая изоляция изолирует обмотки от ярм магнитопровода. Ярмовая изоляция трансформаторов 10—110 кВ представляет собой обычно шайбу из электрокартона толщиной 2—3 мм с приклепанными или приклеенными к ней с обеих сторон прокладками. Прокладки образуют каналы для охлаждения ярма и прохода масла к обмоткам. Необходимая толщина прокладок (размер канала) тем больше, чем больше диаметр стержня и радиальный размер обмотки. Число и расположение прокладок ярмовой изоляции соответствуют числу и расположению прокладок в обмотке. Прокладки обычно прикрепляют к шайбе ярмовой изоляции так называемыми «заклепками» из электрокартона. Так как сквозная приклепка снижает электрическую прочность изоляционной конструкции, то при напряжении трансформатора 35 кВ и выше прокладки, обращенные к обмоткам, сверлят не насквозь, а на часть толщины. Для прохода концов внутренней обмотки в шайбах ярмовой изоляции делают соответствующие вырезы, а в более мощных трансформаторах для облегчения сборки шайбу делают разрезной — с вынимающимся сектором в зоне концов (рис. 10-3, а).
В трансформаторах напряжением 220 кВ и выше (рис. 10-3,6) «шайба» ярмовой изоляции обычно состоит из пяти слоев электрокартона; к верхнему и нижнему слоям приклепывают прокладки, в середину вкладывают три слоя электрокартона, разрезанного на части, удобные для сборки и обеспечивающие перекрытие стыков.
Уравнительная изоляция служит для выравнивания обращенной к обмоткам полки ярмовой балки с плоскостью ярма. В рассматриваемом случае она выполнена из дерева (рис. 10-3,в). Дерево для этой цели применяют редко из-за его относительно низкой механической прочности на сжатие. В существующих сериях, начиная с мощности трансформаторов 3 200 кВ-А, применяют уравнительную изоляцию из электрокартона. При этом ее изготовляют в виде сегментов и полуколец с наклепанными прокладками (рис. 10-3,г). Ширина прокладок уравнительной изоляции такая же, как и ярмовой (рис. 10-3,6). Толщина прокладок, расположенных с обеих сторон пластины, неодинакова: высота прокладок, обращенных к ярмовой изоляции, должна быть больше, чем со стороны полки ярмовой балки, так как между пластиной уравнительной изоляции и шайбой ярмовой изоляции в промежутки между их прокладками выводятся концы внутренних обмоток. Пластина уравнительной изоляции служит изоляционным барьером между выводным концом и полкой ярмовой балки. Верхние прокладки нижней уравнительной изоляции выполняются более длинными и используются как упор для перегородки между обмоткой и баком в трансформаторах напряжением 220 кВ и выше.
В трансформаторах малой и средней мощности напряжением до 15 кВ размеры изоляционного промежутка от обмоток до ярма и ярмовой балки относительно невелики. Поэтому концевую изоляцию обычно выполняют в виде деревянных подкладок или деталей из электрокартона, как бы совмещающих в себе ярмовую и уравнительную изоляцию.
В главной изоляции обмоток напряжением 110 кВ и выше применяют угловые шайбы. Угловая шайба 5 (рис. 10-1,б) представляет кольцевой Г — образный барьер, охватывающий край обмотки. Цилиндрическая и горизонтальная части угловой шайбы расположены вблизи края обмотки примерно перпендикулярно силовым линиям электрического ПОЛЯ и затрудняют развитие пробоя в масле как в радиальном направлении, так и в сторону ярма.
Шайбу собирают послойно, из заготовок рольного электрокартона. Надрезы у двух соседних слоев картона должны быть смещены во избежание сплошной щели. После сборки угловую шайбу 5 сшивают у торца и у края отворота и устанавливают, как показано на рис. 10-1,6.
Барьеры или шайбы с П-образными прокладками устанавливают вверху и внизу обмоток ВН. Каналы по обе стороны барьера образуются П-образными прессованными прокладками, надеваемыми на шайбу по внутреннему диаметру, как показано на рис. 9-1,6 (2 и 12).
Рис. 10-3. Сборная изоляция.
а — ярмовая изоляция трансформатора на 35 кВ с вынимающимся сектором; б — ярмовая изоляция трансформатора на 220— 500 кВ; в — уравнительная изоляция в виде четырех деревянных планок; г — уравнительная изоляция в виде пластин электрокартона с приклепанными прокладками; д — изоляционная прокладка («мост»); 1 — шайба (лист); 2—прокладка; 3— вставка; 4 — заклепка.
