Уровень изоляции трансформатора тока — это характеристика, определяющая способность ТТ выдерживать электрические напряжения, вызванные напряжением системы и переходными перенапряжениями. Оно представляет собой максимальное напряжение, которое система изоляции ТТ может выдержать без пробоя или пробоя. Уровень изоляции является важнейшим параметром безопасности, который необходимо выбирать в соответствии с напряжением системы и обеспечивать адекватную защиту от грозовых перенапряжений, переходных процессов при коммутации и других событий, связанных с перенапряжением.
Уровень изоляции ТТ обычно выражается как серия из трех значений напряжения, например 12/28/75 кВ. В этих обозначениях первое значение представляет собой наибольшее напряжение для оборудования (Um), второе значение — выдерживаемое напряжение промышленной частоты (среднеквадратичное значение), а третье значение — выдерживаемое напряжение грозового импульса (пиковое). Например, ТТ с уровнем изоляции 12/28/75 кВ рассчитан на напряжение оборудования до 12 кВ, выдерживает испытательное напряжение промышленной частоты 28 кВ среднеквадратичного значения в течение одной минуты и выдерживает грозовой импульс пиковым напряжением 75 кВ.
Самое высокое напряжение оборудования (Um) является основным ориентиром при выборе уровня изоляции. Правило выбора: Um Больше или равно Usys, где Usys — самое высокое напряжение системы, в которой будет установлено оборудование. Стандартизированные значения Um включают 3,6 кВ, 7,2 кВ, 12 кВ, 17,5 кВ, 24 кВ и 36 кВ, что соответствует напряжению системы до 3,3 кВ, 6,6 кВ, 11 кВ, 15 кВ, 22 кВ и 35 кВ соответственно. Соответствующее значение Um выбирается на основе номинального напряжения системы и максимального рабочего напряжения системы.
Выдерживаемое напряжение промышленной частоты, второе значение в обозначении уровня изоляции, отражает способность трансформатора тока выдерживать постоянные нагрузки переменного напряжения, превышающие нормальное рабочее напряжение. Это испытание проверяет целостность системы изоляции в условиях временного перенапряжения, которое может возникнуть во время сбоев системы или операций переключения. Испытательное напряжение подается в течение определенного периода времени, обычно одной минуты, и на трансформаторе тока не должно быть пробоя или чрезмерного тока утечки.
Выдерживаемое напряжение грозового импульса, третье значение, отражает способность ТТ выдерживать переходные перенапряжения, вызванные ударами молнии или операциями переключения. Эти переходные процессы имеют очень короткое время нарастания (микросекунды) и высокие пиковые напряжения. Импульсное испытание имитирует эти условия и проверяет, способна ли система изоляции трансформатора тока без сбоев выдерживать возникающее электрическое напряжение. Базовый уровень импульса (BIL) является критическим параметром для наружных установок и установок высокого-напряжения, где воздействие молнии является проблемой.
Физическая конструкция ТТ должна быть спроектирована так, чтобы обеспечить требуемый уровень изоляции. В трансформаторах среднего-напряжения обычно используется литая эпоксидная смола или бумажная изоляция,-пропитанная маслом. Литье из эпоксидной смолы обеспечивает превосходную диэлектрическую прочность, механическую долговечность и устойчивость к загрязнению окружающей среды. Бумажная изоляция,-пропитанная маслом, используется в некоторых трансформаторах тока высокого-напряжения, где требуется высочайшая диэлектрическая прочность. Выбор изоляционного материала и толщины изоляции определяется требуемым уровнем изоляции и условиями эксплуатации.
Уровень изоляции также определяет физические размеры ТТ. Более высокие уровни изоляции требуют больших путей утечки и воздушных зазоров, более толстой изоляции и больших габаритных размеров. Это влияет на занимаемую площадь, вес и требования к установке трансформатора тока. Для внутреннего применения в контролируемых средах требуемый уровень изоляции может быть ниже, чем для наружного применения, где ТТ подвергается воздействию загрязнения окружающей среды и грозовых перенапряжений.
Помимо основных значений уровня изоляции, система изоляции ТТ также должна быть согласована с уровнями изоляции другого оборудования в установке. Процесс координации изоляции гарантирует, что устойчивость изоляции ТТ совместима с устройствами защиты от перенапряжений и другим оборудованием в системе. Это предотвращает превращение трансформатора тока в самое слабое звено в системе изоляции, где может произойти пробой и вызвать сбой в системе.
Уровень изоляции также необходимо выбирать с учетом высоты установки. На больших высотах пониженная плотность воздуха снижает напряжение пробоя воздуха, что требует увеличения изоляционных зазоров. Стандартные значения уровня изоляции обычно указываются для установок на высоте до 1000 метров над уровнем моря. Для большей высоты необходимо отрегулировать значения уровня изоляции или предусмотреть дополнительные зазоры.
Проверка уровня изоляции является важной частью изготовления и ввода в эксплуатацию трансформаторов тока. Испытание на устойчивость к промышленной частоте проводится для каждого трансформатора тока для проверки целостности системы изоляции. Испытание грозовым импульсом проводится выборочно или на каждом устройстве для критически важных применений. Испытание на частичный разряд также проводится для обнаружения дефектов изоляции, которые могут привести к преждевременному выходу из строя. Эти испытания гарантируют, что трансформатор тока соответствует заданному уровню изоляции и будет надежно работать на протяжении всего срока службы.
Таким образом, уровень изоляции трансформатора тока является фундаментальной характеристикой, которая определяет его пригодность для данного напряжения системы и условий окружающей среды. Правильный выбор уровня изоляции-в зависимости от напряжения системы, высоты над уровнем моря и факторов окружающей среды- имеет важное значение для обеспечения безопасности и надежности установки ТТ.