トランスの絶縁

 

1.1断熱定義

トランス絶縁材料は、トランスの内外の両方で使用される材料を指します。これらの材料の主な機能は、電気成分を分離して、異なる電圧レベルの巻線間、巻線とコアの間、巻線とケーシング間、および巻線と他の導電性部分の間の電流の制御されていない伝導を防ぐことです。絶縁材料を使用すると、変圧器が設計された電力範囲内で安全に動作できるようになり、電気崩壊、短絡、およびその他の電気断層が防止されます。

 

1.2断熱機能

•電気分離

絶縁材料は、高耐性経路を提供することにより、電気的短絡または故障を防ぎます。

•高圧抵抗性能

電気的故障なしに、変圧器の動作（稲妻の操作によって引き起こされる電圧スパイクなど）の操作中に、高電圧と瞬時の過電圧に耐えることができるように断熱材が必要です。

•耐熱性能

トランスは動作中に熱を発生させるため、高温での分解や故障を防ぐのに十分な耐熱性が必要です。

•機械的保護

また、断熱材は、振動、衝撃、または外部ストレスのために巻線やその他の電気部品が損傷するのを防ぐために、機械的なサポートと保護を提供する必要があります。

• 長期的な安定性

絶縁材料は、優れたアンチエイジング性能を持ち、長期運転中に電気的および機械的特性を維持できる必要があります。

 

1.3断熱材の種類

•巻線断熱材：エナメルワイヤ、紙に覆われたワイヤー、グラスファイバーテープなど

•主な絶縁材料：電気紙、エポキシ樹脂、絶縁油

•スペーサーとサポート資料：プレスされた木製ボード、エポキシガラス繊維ボード

•巻線間の断熱：層間断熱材、ポリエステルフィルム

•断熱材の終了：断熱スリーブ、断熱材

•鉛断熱材：断熱鞘、絶縁テープ

•追加の断熱材：マイカテープ、高温耐性ガスケット

•エンクロージャーと構造断熱：断熱装置ボード、断熱サポートストリップ

•絶縁オイル：主にオイル浸漬トランスで使用され、冷却と断熱の二重の目的を果たします

• トランス外部断熱材：高電圧鉛アウトレットで使用される磁器のブッシング、電気断熱と機械的サポートを提供する

 

 

2.1断熱レベルの定義

変圧器の断熱レベルは、電気分解なしで特定の電圧応力（電力周波数電圧、稲妻インパルス電圧、スイッチ操作電圧など）に耐えるように変圧器の内部断熱システムの能力を指します。これは、動作中の電気断層や過電圧イベント（稲妻のストライキやスイッチ操作など）などの電気ストレスに対するトランスの抵抗を測定するための重要な指標です。断熱レベルは、変圧器の信頼性、安全性、サービス生活に直接影響します。

 

2.2断熱レベルのコア要素

• 電気応力の耐性容量

断熱レベルの主な目的は、変圧器の巻線、コア、およびその他の電気部品が、電気ストレスにさらされたときに故障、部分的な排出、またはその他の形態の電気断層を経験しないようにすることです。

•絶縁材料の特性

絶縁レベルは、絶縁材料の品質に直接関係しています。誘電強度、耐熱性、老化抵抗、耐湿性、および材料のその他の特性は、変圧器に耐えることができる電気応力を決定します。

• 断熱設計

断熱レベルは、材料の選択、厚さ、レイアウト方法などを含む変圧器の設計にも依存します。合理的な断熱設計は、トランスの断熱レベルを効果的に強化し、高電圧および高温条件下で断熱システムの安定性を確保できます。

•断熱システムの全体的な信頼性

断熱レベルとは、単一の材料の許容能力を指すだけでなく、設計、製造、動作における断熱システム全体の信頼性も含まれます。高品質の断熱システムは、長期運転中に電気性能を維持し、老化や環境の変化によって引き起こされる性能の低下を回避できます。

 

3.1電気の安全を確保します

断熱レベルは、電力周波数電圧、稲妻インパルス電圧、動作インパルス電圧など、さまざまな電気応力条件下でトランスが安全に動作できるかどうかを測定するための重要な指標です。断熱レベルが高いということは、変圧器が故障や短絡なしでこれらの応力に耐えることができることを意味し、それによって電力システムの全体的な安全性が保証されます。断熱システムの信頼性は、変圧器が電気障害による停電、機器の損傷、またはより深刻な電力事故を経験するかどうかに直接関係しています。

 

3.2トランスの信頼性を改善します

操作中、トランスは過電圧や瞬時の電圧スパイクなどのさまざまな電気応力に遭遇します。断熱レベルが高いほど、トランスはこれらの課題に直面しているときに通常の動作を維持し、断熱障害または部分的な排出を回避できます。これにより、トランスの信頼性が向上するだけでなく、障害によるシャットダウンによるメンテナンスおよび交換コストも削減されます。

 

3.3サービス寿命を延長します

操作中、トランスは過電圧や瞬時の電圧スパイクなどのさまざまな電気応力に遭遇します。断熱レベルが高いほど、トランスはこれらの課題に直面しているときに通常の動作を維持し、断熱障害または部分的な排出を回避できます。これにより、トランスの信頼性が向上するだけでなく、障害によるシャットダウンによるメンテナンスおよび交換コストも削減されます。

 

3.4環境への影響への対応

多くの場合、トランスフォーマーは、高湿度、高い汚染、極端な温度、その他の環境など、さまざまな複雑な環境条件下で動作する必要があります。断熱レベルが高いため、トランスは断熱性の性能や故障が低下することなく、これらの環境条件に適応することができます。これは、沿岸地域の電力機器、産業ゾーン、高高度の地域など、過酷な環境で動作する変圧器にとって特に重要です。

 

3.5予期しないイベントに抵抗します

雷ストライクやスイッチ操作などの突然のイベントは、短期間で変圧器に非常に高い電圧応力を発揮する可能性があります。トランスの高い断熱レベルは、これらの状況下では依然として正常に動作できることを保証し、瞬時の電圧スパイクのために絶縁破壊を引き起こしません。これは、特に極端な天候や頻繁な電力グリッド操作のある地域で、電源グリッドの安定性を維持するために重要です。

 

3.6基準と仕様を満たします

電力産業には、IEC（国際電気工学委員会）やIEEE（電気および電子機器エンジニア研究所）の基準など、変圧器の断熱レベルの厳格な基準と規制要件があります。断熱レベルが高いと、変圧器がこれらの国際基準に準拠することを保証し、それによりグローバル市場での適応性と受容性を保証します。これは、製品のコンプライアンスを確保するのに役立つだけでなく、さまざまな国や地域での変圧器の適用の保証も提供します。

 

3.7メンテナンスと運用コストを削減します

断熱レベルが高い変圧器は、操作中の障害が少ないため、メンテナンス要件とダウンタイムが短くなり、運用コストが削減されます。さらに、断熱レベルが高いため、断熱材の老化または故障によって引き起こされるメンテナンスおよび交換コストも削減されます。

 

3.8グリッドの安定性をサポートします

変圧器は電力システムの重要な機器であり、その動作の安定性は、電力網の全体的な安定性に直接影響します。断熱レベルが高いと、変圧器がパワーグリッドで長時間安全かつ安定して動作することを保証し、機器の故障によって引き起こされる連鎖反応を減らし、したがって電源の連続性と信頼性を保証します。

 

3.9要約

変圧器の断熱レベルは、機器の安全性、信頼性、耐久性、およびさまざまな動作環境への適応性を確保するために重要です。断熱レベルの高い変圧器を設計および製造することにより、電力システムの全体的な性能を効果的に強化し、機器のサービス寿命を延長することができ、運用とメンテナンスコストを削減できます。これらの利点により、高い断熱レベルは、電力システムの設計、機器の製造、運用とメンテナンスの中心的な位置を占めることができました。

 

4.1適用電圧テスト - 定義

変圧器の印加電圧試験は、電力周波数耐性試験としても知られており、通常の動作電圧よりも高いトランスの各巻線に適用されるテスト電圧です。極端な電圧条件下での断熱システムの耐摩耗性と信頼性を検証する。この種のテストは通常​​、製造プロセスおよび現場での受け入れテスト中に実行されます。これは、実際の動作で変圧器の電気的安全性を確保するための重要な手段の1つです。

4.1.1適用電圧テスト - 目的

•断熱強度を確認します

通常の動作電圧よりも高い電圧を適用することにより、変圧器巻線、巻線とコアの間、巻線とケーシングの間の断熱システムが電気分解に抵抗するのに十分な強度を持っているかどうかを確認します。

•製造の欠陥を検出します

外部の耐電圧試験は、部分的な放電、劣化、断熱材の損傷など、変圧器の製造プロセスで断熱性の可能性を露出させる可能性があります。これらの欠陥は、高電圧条件下で検出される可能性が高くなります

•運用上の安全を確保します

外部の耐電圧テストにより、作業中の通常および異常な電圧条件下で変圧器が安全に動作できるようになり、電気断層による機器の損傷または停電が防止されます。

4.1.2適用電圧テスト - メソッドの概要

適用された電圧試験方法では、電圧の2倍など、トランス巻線に通常の動作電圧よりも高いテスト電圧を適用し、極端な電圧条件下での断熱システムの持久力と信頼性を検証するために1分間維持することが含まれます。

 

4.2稲妻衝動に耐えるテストビルに耐える - 定義

稲妻インパルステストは、落雷条件下での電力機器（変圧器など）の断熱システムの耐用量をシミュレートするテスト方法です。このテストは、変圧器が稲妻に衝突したときに断熱材の破壊を回避し、変圧器の安全性と信頼性を確保することができるかどうかを評価するための重要なものです。

4.2.1稲妻衝動に耐えるテストビルに耐える - 目的

•断熱強度を確認します

稲妻のストライクをシミュレートする高電圧パルスを適用することにより、電気崩壊を防ぐために極端な条件下で変圧器断熱システムが無傷のままであるかどうかがテストされます。

•潜在的な欠陥を発見します

泡、亀裂、老化の問題など、断熱システムの可能性のある欠陥を検出します。これらの欠陥は通常の動作中に見えない場合がありますが、雷ストライクの下で断熱策を引き起こす可能性があります。

•機器の安全を確保します

機器の損傷や断熱障害によって引き起こされる電力システムの故障を避けるために、実際の稲妻ストライクイベントでトランスが安全に動作できることを確認してください。

4.2.2稲妻衝動に耐えるテストビルに耐える - メソッドの概要

インパルス電圧発電機を使用して、トランスの巻線に稲妻ストライクをシミュレートするパルス電圧が適用されます。テストは通常​​、数回（たとえば、3〜6の陽性衝撃）実施され、テストは異なる端子で実行されます。変圧器の応答波形は、オシロスコープなどの機器を介して監視され、異常な現象（部分的な排出や断熱材の分解など）を検出します。各衝撃の電圧値、波形、応答を記録します。

 

4.3ネームプレートディスプレイ

•稲妻の衝動レベル

シンボルLIで表され、電圧ユニットはkvです

•適用電圧レベル

シンボルACで表され、電圧ユニットはkvです

例えば：

80MVA 132\/33kV電源変圧器

高電圧：LI\/AC 650\/275 kV

高電圧ニュートラルポイント：LI\/AC 325\/140kV

低電圧：LI\/AC 170\/70 kV

 

 

4.4基準

 

IEC	IEEE	CSA
IEC 60076-3-2013パワートランス - パート3断熱レベル、誘電性試験、および空気中の外部クリアランス	IEEE C57.12。00-2021	CSA C2。1-06（R2022）

 

 

5.1スイッチングインパルス耐電圧、SIL

• 意味

変圧器がスイッチの動作などによって引き起こされる過電圧衝撃条件下で耐えることができる最大電圧。LightningImpulseと比較して、動作衝動の波形は穏やかですが、持続時間は長くなります。

• 関数

変圧器は、電力システムの操作（回路ブレーカーの開閉など）によって引き起こされる過電圧条件下で断熱障害なしに安定して動作できることを確認してください。

 

5.2部分排出レベル、pd

• 意味

部分的な排出とは、高電圧条件下で断熱システムの表面内または表面で発生する部分的な誘電性分解の現象を指します。通常、電極間隔を完全に交差させません。

• 関数

部分放電のレベルを測定することにより、これらの小さな放電が発生するのを防ぐために、泡、亀裂、材料の老化などの断熱システムの潜在的な欠陥を検出できます。

 

5.3絶縁抵抗IR

• 意味

巻線と地面の間、または異なる巻線間の抵抗値を測定します。断熱抵抗が高いほど、断熱システムが良くなります。

• 関数

断熱性のテストは、毎日のメンテナンスと検査に使用され、断熱材の健康状態と水分含有量を評価し、断熱材の劣化を防ぐのに役立ちます。

 

5.4散逸係数、タンデルタ

• 意味

誘電損失係数（TANΔ）は、電界の作用下での材料のエネルギー損失を反映する断熱​​材の電気損失を表します。

• 関数

これは、電気特性と断熱材の老化度を評価するために使用されます。タンδ値が高いと、断熱材の老化または欠陥を示している可能性があります。

 

5.5サーマルクラス

• 意味

断熱材が長期間にわたって耐えることができる最大温度は、通常、異なる最大許容温度に対応する異なる文字グレード（A、B、F、Hなど）で示されます。

• 関数

断熱材の選択と設計に使用され、材料が予想される動作温度で断熱性能を失わないようにします。

 

5.6温度上昇テスト

• 意味

定格荷重で動作しているときに、変圧器の巻線、コア、断熱システムの温度上昇を測定します

• 関数

通常の動作条件下での過熱により、トランスが加速した老化または断熱材の故障が発生しないことを確認してください。

 

5.7クリープ距離とクリアランス

• 意味

クリープ距離は、絶縁表面に沿った2つの導電性部品間の最短距離であり、電気クリアランスは、2つの導電性部品間を通過する最短距離です。

• 関数

十分なクリープ距離と電気クリアランスを確保すると、表面の排出と空気の故障を防ぎ、湿った環境または汚染された環境での変圧器の安全性を保証します。

 

5.8断熱オイル

• 意味

断熱油の断熱性と安定性を反映した、分解電圧、酸値、水分含有量などの指標が含まれています。

• 関数

断熱油の品質は、変圧器の全体的な断熱レベルに直接影響を与えます。断熱油の性能指標の定期的な監視は、電気断層を防ぐことができます。

 

これらのパラメーターは、材料特性から全体的な設計まで、変圧器断熱システムのすべての側面をカバーしています。包括的なテストと評価を通じて、トランスがさまざまな労働条件下で十分な断熱レベルを持ち、それにより安全で信頼できる操作を保証することが保証されます。各パラメーターは、断熱システムの特定の側面を反映しています。これらの指標を統合することにより、トランスの断熱レベルを包括的に評価し、電力システムの安定性と安全性を確保できます。