Transformatory elektryczne to niezwykłe urządzenia, które regulują megawaty mocy elektrycznej za pomocą elementów znajdujących się wewnątrz ich zbiornika. Przelotki transformatora służą do bezpiecznego połączenia tych wewnętrznych elementów z zewnętrznymi obwodami elektrycznymi.
W niniejszym artykule omówimy bardzo szczegółowo przepusty transformatorowe. Przyjrzymy się, czym jest przepust, jakie są różne rodzaje jego konstrukcji oraz na jakiej zasadzie działa.
Czym jest przepust transformatora?
Przepust transformatora elektrycznego stanowi kluczowy element izolacyjny transformatora elektrycznego. Umożliwia on bezpieczne i niezawodne przeprowadzenie przewodów elektrycznych przez uziemiony zbiornik transformatora w celu połączenia części wewnętrznych z zewnętrznymi.
Zgodnie z konstrukcją i zasadą działania transformatora elektrycznego zbiornik transformatora jest uziemiony ze względów bezpieczeństwa. Przelotka transformatora zapewnia niezbędną izolację elektryczną, podparcie mechaniczne oraz kontrolę pola magnetycznego, co gwarantuje niezawodne połączenie między zewnętrznymi a wewnętrznymi elementami elektrycznymi transformatora.
Jak działa przepustka transformatora?
W transformatorach elektrycznych przewodnik pod napięciem (zwykle są to druty lub taśmy miedziane) musi przechodzić przez uziemione metalowe obudowy transformatora. Przelotka umożliwia takie połączenie w bezpieczny i niezawodny sposób poprzez zamknięcie przewodnika w starannie zaprojektowanej system izolacyjny. System został zaprojektowany tak, aby zapobiegać wszelkim rodzajom upływu prądu z przewodów przychodzących lub wychodzących.
Tuleje zostały zaprojektowane tak, aby materiał przewodzący stanowił ich centralny element, podczas gdy otaczająca go część tulei jest wykonana z wysokiej jakości materiału izolacyjnego. Materiał ten zapewnia wystarczającą wytrzymałość dielektryczną między przewodnikiem a uziemionym zbiornikiem.
Schemat przepustów transformatora
Tradycyjna przepustka transformatora składa się z 5 głównych elementów. Pierwszym i najważniejszym elementem przepustki transformatora jest centralny przewodnik prądowy. Jest to część łącząca zewnętrzne i wewnętrzne elementy elektryczne.
Ten przewód przewodzący prąd jest pokryty płynem izolacyjnym lub izolatorem stałym, zwanym wewnętrznym układem izolacyjnym. Wewnętrzny układ izolacyjny zapewnia odpowiednią izolację materiału łączącego od wszystkich pozostałych części przepusty i zbiornika transformatora.
Wewnętrzny układ izolacyjny umieszczony jest wewnątrz obudowy przepustu, zwanej obudową izolacji zewnętrznej. Obudowa zewnętrzna odpowiada za ogólną izolację całego układu. Zapewnia ona, że żaden prąd nie wycieka z transformatora do materiału przewodzącego przechodzącego przez przepust.
Przepust transformatora posiada również kołnierze służące do jego montażu i uziemienia. W celu połączenia wewnętrznych elementów elektrycznych transformatora z zewnętrzną instalacją elektryczną przepust wyposażony jest w zaciski, które umożliwiają wykonanie prawidłowego połączenia elektrycznego.
Znaczenie systemu klasyfikacji izolacji tulei
W przypadku przepustów transformatorów elektrycznych wzrost poziomu napięcia powoduje wzrost naprężeń wywoływanych przez pole elektryczne. Przy wyższym napięciu naprężenia te stają się nierównomierne i silnie skoncentrowane w pobliżu przewodnika.
Aby temu zapobiec, nowoczesne maszyny są produkowane z wykorzystaniem stopniowanych systemów izolacyjnych, które regulują natężenie pola elektrycznego i pozwalają uniknąć miejscowego przeciążenia.
Ten system klasyfikacji izolacji gwarantuje, że przepust transformatora elektrycznego zapewnia
- Równomierny rozkład napięcia w obszarze przepustu, gdy przez przepust przepływa prąd wysokiego napięcia
- Zapewnia zmniejszenie aktywności wyładowań częściowych w obszarze przepustów transformatora
- Zapobiega to również niszczeniu materiału izolacyjnego i zapewnia dłuższą żywotność przepustów
Dzięki równomiernemu rozkładowi napięcia zmniejsza się występowanie wyładowań częściowych i wydłuża się żywotność przepustów. Systemy klasyfikacji izolacji zapewniają większą niezawodność działania transformatora elektrycznego i przepustów transformatorowych.
Materiał przepustów transformatorowych
Przepusty transformatorowe są produkowane z różnych materiałów. Wybór materiału zależy w dużej mierze od konstrukcji przepustu oraz zastosowania, do którego będzie on przeznaczony. Szczegółowo omówiliśmy wszystkie potencjalne materiały wykorzystywane do produkcji przepustów transformatorowych.
Tuleje porcelanowe
Najczęściej stosowanym materiałem dodatkowym w produkcji przepustów transformatorów elektrycznych jest porcelana. Przepusty porcelanowe są tradycyjnie stosowane we wszystkich rodzajach zastosowań wymagających wysokiej wytrzymałości mechanicznej oraz doskonałych właściwości dielektrycznych. Słyną one z długiej żywotności, jednak porcelana jest materiałem kruchym i może doprowadzić do katastrofalnej awarii, jeśli obciążenie mechaniczne przekroczy jej granicę wytrzymałości.
Materiały polimerowe i kompozytowe
Aby rozwiązać problem katastrofalnych awarii tulei porcelanowych, do produkcji tulei wprowadzono polimery i materiały kompozytowe. Polimery i materiały kompozytowe są bardzo lekkie i charakteryzują się doskonałą odpornością na wszelkiego rodzaju obciążenia elektryczne i termiczne. Polimery i materiały kompozytowe wykazują znacznie lepszą odporność na zanieczyszczenia oraz są odporne na wszelkiego rodzaju akty wandalizmu i pękanie.
Materiały izolacyjne do tulei wewnętrznych
Do wykonania zewnętrznego lub ogólnego kształtu tulei wykorzystuje się porcelanę oraz polimer lub materiał kompozytowy. Elementy wewnętrzne tulei również wymagają izolacji, w związku z czym stosuje się do tego celu odrębny materiał.
Materiały, z których wykonane są tuleje wewnętrzne, obejmują:
- Papier impregnowany olejem
- Papier impregnowany żywicą
- Syntetyczny materiał izolacyjny
Kryteria doboru materiału tulei
Kryteria doboru materiału na przepust transformatora zależą od szeregu czynników, które obejmują między innymi:;
- Typ, konstrukcja, rozmiar i moc transformatora elektrycznego
- Maksymalny poziom napięcia, jaki może wystąpić w warunkach szczytowego obciążenia
- Krajowe i międzynarodowe normy oraz przepisy prawne regulujące kwestie związane z transformatorami i ich projektowaniem
- Warunki środowiskowe, w jakich będą montowane przepusty izolacyjne
- Wszelkiego rodzaju obciążenia mechaniczne działające na przepust transformatora
- Kryteria konserwacji oraz całkowity koszt projektu
Rodzaje przepustów transformatorowych
W zależności od zastosowania i typu transformatora elektrycznego istnieją różne rodzaje przepustów transformatorowych, opracowane z myślą o konkretnych zastosowaniach. Poza tym każdy transformator może posiadać więcej niż jedną przepustę, w zależności od jego konstrukcji i przeznaczenia. Poniżej przedstawiono niektóre z podstawowych typów przepustów transformatorowych.
Przegub wysokiego napięcia
Przepusty wysokonapięciowe stosuje się na zacisku wysokonapięciowym lub po stronie wysokiego napięcia transformatora elektrycznego. Przepusty te wykorzystują izolację kondensatorową i zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić kontrolę pola elektrycznego, co pozwala im wytrzymać duże obciążenia elektryczne.
Przepust niskonapięciowy
Przepusty niskonapięciowe lub zastosowanie przepustów po stronie niskiego napięcia transformatora elektrycznego. Ze względu na zastosowania w obwodach niskonapięciowych przepusty te mają dość prostą konstrukcję i są w rzeczywistości przepustami z dielektrykiem stałym, pracującymi w warunkach stosunkowo niewielkiego obciążenia chemicznego.
Tuleja neutralna
Przepusty neutralne stanowią integralną część transformatorów elektrycznych i, podobnie jak przepusty niskonapięciowe, działają przy stosunkowo niskim napięciu. Przepusty te mają zasadnicze znaczenie dla systemów uziemienia oraz zarządzania prądem zwarciowym.
Osłona Martwego Frontu
Tuleja typu „dead front” to specjalny rodzaj tulei, zaprojektowany i opracowany specjalnie dla transformatory z podkładką nasypową. W tych tulejach wszystkie elementy przewodzące prąd są dobrze izolowane za pomocą gumy lub materiału podobnego do żywicy epoksydowej.
Znacznie zwiększa to bezpieczeństwo, minimalizuje ryzyko wypadków oraz ułatwia kontrolę i wymianę w instalacjach o dużej gęstości. Przelotka typu „dead front” jest powszechnie stosowana w transformatorach zaprojektowanych i opracowanych z myślą o rynku amerykańskim.
Osłona Żywego Frontu
Tuleja przednia typu „Live” to specjalna konstrukcja tulei opracowana z myślą o transformatory montowane na podkładkach w wersji na żywo. Tuleje te mają odsłonięte zaciski, co wprawdzie zwiększa ryzyko wypadku, ale są znacznie łatwiejsze w montażu i tańsze. Praca z tymi tulejami wymaga ścisłego przestrzegania norm i procedur bezpieczeństwa.
Tuleja wtykowa
Przepusty wtykowe do transformatorów to nowoczesne rozwiązanie stanowiące alternatywę dla przepustów typu „dead front” i „live front”. Stanowią one również bezpieczną alternatywę dla tradycyjnych przepustów, zaprojektowane z myślą o szybkim podłączaniu za pomocą ekranowanego, rozłączalnego złącza. W transformatorach zaprojektowanych i opracowanych z myślą o rynku europejskim lub zgodnie z normami europejskimi preferuje się stosowanie przepustów typu wtykowego.
Tuleje pełne
Tuleje lite to jeden z najbardziej tradycyjnych rodzajów tulei, do produkcji których zazwyczaj wykorzystuje się jednorodny materiał izolacyjny. Tuleje te zostały zaprojektowane i opracowane z myślą o zastosowaniach niskonapięciowych.
Tuleja skraplacza
Przepust kondensatora jest przeznaczony do zastosowań wysokonapięciowych. Przepusty te zostały zaprojektowane i opracowane z wykorzystaniem warstw przewodzących, które mają za zadanie wyrównać pole elektryczne oraz zminimalizować naprężenia powstające w wyniku działania silnych pól elektrycznych.
Rodzaje zacisków tulejowych
Zaciski przepustowe transformatora to miejsca, w których przepust łączy się z transformatorem elektrycznym. W zależności od konstrukcji wyróżnia się trzy główne typy zacisków przepustowych. Pierwszym typem są zaciski śrubowe, drugim – złącza typu „Palm”, a trzecim – zaciski zaciskowe.
Złącze to zapewnia połączenie mechaniczne i elektryczne między transformatorem elektrycznym a przepustem transformatora. Połączenia te powinny zatem gwarantować, że połączenie między przepustem a transformatorem jest
- Odpowiednio zabezpieczone i zamocowane mechanicznie, tak aby mogły prawidłowo wytrzymać wszelkiego rodzaju obciążenia mechaniczne, termiczne i elektryczne
- Podłączenie o minimalnej rezystancji elektrycznej, ponieważ wysoka rezystancja styku może prowadzić do przegrzania i spowodować awarię przepustów izolacyjnych lub transformatora.
Typowe awarie przepustów transformatorowych i ich konserwacja
Podobnie jak każdy inny element transformatora elektrycznego, przepust transformatora również jest narażony na awarie i kwestie związane z konserwacją które należy uwzględnić, aby transformator działał prawidłowo. Poniżej przedstawiono niektóre z typowych usterek przepustów transformatorowych oraz wymagania konserwacyjne, których należy przestrzegać, aby zapewnić wydajną pracę urządzenia.
Częściowe wyładowanie
Ponieważ przepust transformatora został zaprojektowany i skonstruowany w celu izolacji przewodów elektrycznych wchodzących do transformatora i wychodzących z niego, stanowi on jedną z najczęstszych przyczyn usterek wykrywanych podczas konserwacji transformatora. Przepust nie ulega całkowitemu uszkodzeniu, ale uznaje się, że dochodzi w nim do wycieku niewielkiego prądu elektrycznego spowodowanego drobnymi uszkodzeniami.
Uszkodzenie izolacji
Kolejną najczęstszą awarią przepustów transformatorowych jest przebicie izolacji. Jest to trwała awaria przepusty transformatora, w wyniku której przepusta nie zapewnia izolacji przewodu elektrycznego wchodzącego do transformatora lub wychodzącego z niego.
Awaria izolacji wynikała w rzeczywistości z długotrwałych obciążeń elektrycznych i termicznych. Obciążenia te powstają w wyniku nadmiernego nagrzewania się transformatora. Obciążenia elektryczne i termiczne mogą prowadzić do uszkodzenia materiału dielektrycznego.
Wyciek oleju i przedostawanie się wilgoci
Jednym z rodzajów uszkodzeń przepusty transformatorowej jest sytuacja, w której przepusta transformatorowa zaczyna wyciek wewnętrznego oleju izolacyjnego. Wyciek oleju rzeczywiście nastąpił z powodu nieprawidłowych praktyk produkcyjnych lub uszkodzenia przepusty transformatora. Wyciek oleju z przepusty transformatora zwiększa również ryzyko przedostania się wilgoci, co prowadzi do zanieczyszczenia przepusty wilgocią.
Metody kontroli i diagnostyki
Ponieważ przepust transformatora stanowi integralną część transformatora elektrycznego, podczas planowej konserwacji transformatora elektrycznego przeprowadza się również kontrolę i diagnostykę przepustu transformatora. Istnieją cztery różne techniki diagnostyczne zajmujący się kontrolą i diagnostyką przepustów transformatorowych, a także w następujący sposób:.
- Kontrola wzrokowa przepustów transformatora ma na celu wykrycie ewentualnych widocznych uszkodzeń wyłącznie na zewnętrznej części przepustu transformatora lub wszelkiego rodzaju wycieków płynu izolacyjnego z wnętrza.
- Badanie termograficzne w podczerwieni przeprowadza się w celu kontroli termicznej przepustów transformatora oraz wykrycia wszelkich oznak przegrzania mających wpływ na przepusty transformatora.
- Badanie wyładowań częściowych przeprowadza się na przepustach transformatora w celu wykrycia ewentualnego wycieku prądu elektrycznego z przepustów.
- Pomiar pojemności i tangensu delta ma na celu sprawdzenie zdolności przepustu transformatora do zapewnienia izolacji przewodu elektrycznego wprowadzanego do zbiornika transformatora lub z niego wyprowadzanego.
FAQ
Dlaczego transformatory potrzebują przepustów izolacyjnych?
Transformatory elektryczne wymagają przepustów, które zapewniają izolowane połączenie elektryczne między zewnętrznymi a wewnętrznymi elementami elektrycznymi. Są one również niezbędne do mechanicznego podparcia oraz hermetycznego uszczelnienia przewodów elektrycznych.
Co powoduje uszkodzenie tulei?
Czynniki takie jak wnikanie wilgoci, starzenie się izolacji, naprężenia termiczne oraz zanieczyszczenie powierzchni stanowią główne przyczyny, które mogą prowadzić do całkowitej awarii przepustów izolacyjnych.
Co się dzieje, gdy tuleja ulegnie uszkodzeniu?
Awaria przepustu transformatora może spowodować całkowitą lub częściową awarię transformatora, wybuchy lub pożar w miejscu uszkodzenia, a przynajmniej tymczasową przerwę w dostawie energii elektrycznej.
Ile kosztuje wymiana tulei?
To zależy całkowicie od typu, rozmiaru i mocy transformatora. Przepust transformatora niskonapięciowego może kosztować od $100 do $350 za sztukę, natomiast przepust wysokonapięciowy – od kilku tysięcy do $30 000. Całkowity koszt wymiany obejmuje również koszty wysyłki i montażu.
Jaka jest różnica między przepustem transformatora a izolatorem?
Przepust transformatora stanowi integralną część transformatora, ponieważ zapewnia izolowane i bezpieczne połączenie wewnętrznych i zewnętrznych elementów elektrycznych transformatora. Natomiast termin „izolator” w szerszym znaczeniu odnosi się do materiału stosowanego do izolacji elementów wewnętrznych, takich jak uzwojenie, rdzeń i inne części wewnętrzne.
Jakie są oznaki uszkodzenia przepustu transformatora?
Przepust transformatora jest elementem zewnętrznym, a oznaki jego uszkodzenia można wykryć podczas oględzin. Oznaki te obejmują pęknięcia na powierzchni zewnętrznej, wyciek oleju, wysokie odczyty temperatury podczas termografii oraz nieprawidłowe wyniki pomiarów pojemności i tangensu delta.
Jaka jest żywotność przepustu transformatora?
Przepusty transformatorowe zostały zaprojektowane tak, aby zapewniać wydajną pracę przez cały okres eksploatacji transformatora, w którym są zainstalowane. W przypadku każdego przepustu transformatorowego normalny okres eksploatacji wynosi od 10 do 25 lat okres użytkowania w trakcie którego osiąga najlepszą wydajność.
Wnioski
Przepust transformatora zapewnia bezpieczne i niezawodne połączenie między wewnętrznymi a zewnętrznymi elementami transformatora. Wybór przepustu transformatora o odpowiednim typie, rozmiarze i materiale ma kluczowe znaczenie dla wydajności oraz zgodności z międzynarodowymi normami. W firmie Daelim Belefic nasi inżynierowie, posiadający wieloletnie doświadczenie, dbają o to, aby każdy transformator był zaprojektowany i wykonany z wykorzystaniem odpowiedniego typu przepustu. Jeśli potrzebują Państwo pomocy lub mają pytania dotyczące projektowania, doboru rozmiarów i dostawy przepustów transformatorowych, Skontaktuj się z nami teraz!
English
Polish
German