Расследование опасностей, связанных с изоляцией: как бороться с неравномерным распределением электрического поля внутри сухих трансформаторов.

При плановом техническом обслуживании энергосистем аномальные шумы или локальный перегрев, возникающие при работе трансформаторов с литыми обмотками, часто указывают на ключевую техническую проблему: дисбаланс во внутреннем распределении электрического поля. При длительной работе с высокой нагрузкой это явление напрямую приводит к ухудшению характеристик изоляционных материалов.

Риск образования воздушных зазоров в высоковольтных обмотках сухих трансформаторов
Характер накопления заряда на границе раздела гетерогенных диэлектриков определяет распределение напряжения. Распределительный трансформатор с литыми обмотками в основном использует эпоксидную смолу и воздух в качестве изоляционной среды. Поскольку диэлектрическая постоянная воздуха значительно ниже, чем у эпоксидной смолы, при одинаковом напряжении пузырьки воздуха, остающиеся внутри смолы, будут испытывать более высокий градиент напряжения. Эта высокая концентрация заряда в этих крошечных пространствах является благоприятной средой для возникновения частичных разрядов.

Специфические проявления разряда в воздушном зазоре
Внезапное изменение электрического поля диэлектрика: при наличии отверстий в изоляционном слое напряжение в этой области будет скачком.

Озоновая эрозия: Химическая реакция, возникающая при разряде, вызывает коррозию окружающей твердой изоляции, образуя карбонизированные каналы.

Влияние острых углов металла на распределение электрического поля в сухих трансформаторах
Физическая морфология конструктивных элементов играет решающую роль в направлении заряда. Заусенцы или острые края в местах соединения выводов обмотки, отводов или крепежных элементов приводят к быстрому накоплению заряда в этих областях с чрезвычайно малым радиусом.

Анализ эффекта кончика: Физические модели показывают, что чем меньше радиус кривизны проводника, тем выше плотность заряда вблизи его поверхности.

Явление плавающего потенциала: Металлические детали, которые не заземлены должным образом, будут генерировать индуцированное напряжение под действием сильного электрического поля, вызывая резкое увеличение разности электрических полей между ними и соседними компонентами.

Практические рекомендации по оптимизации внутренней напряженности электрического поля сухих трансформаторов
Улучшение условий электрического поля требует, прежде всего, корректировки физической структуры. Для уже используемого оборудования регулярные испытания на частичные разряды являются прямым способом контроля состояния изоляции.

Применение экранирующих конструкций
Установка электростатического экранирующего кольца на конце высоковольтной катушки может сгладить изначально крутой градиент напряжения. Эта конструкция направляет заряд для равномерного распределения по большей площади поверхности за счет изменения физических границ.

Контроль влажности окружающей среды
Повышенная влажность воздуха значительно снижает напряжение пробоя воздушного зазора. Контроль сухости окружающей среды имеет решающее значение для поддержания стабильности системы изоляции трансформаторов сухого типа с литым полимерным покрытием. Особенно во время фазы перезапуска после отключения, конденсат, прилипший к поверхности обмотки, может создать крайне опасный путь разряда.