変圧器の絶縁レベル

電力システムの重要な電気機器である変圧器の絶縁レベルは、電力システムの安全かつ安定した動作に直接関係します。絶縁レベルは、動作中のさまざまな過電圧および長期の最大動作電圧に耐える変圧器の能力であり、変圧器の設計、製造、操作、およびメンテナンスにおいて無視できない重要な要素です。

1. 変圧器の絶縁レベルの定義 絶縁レベルとは、さまざまな過電圧や長期使用電圧に耐えたときに、変圧器の絶縁構造が完全性と安全性を維持できる能力を指します。これには、保護避雷器と組み合わせて許容できる電圧レベルが含まれており、機器の最大電圧 Um に直接依存します。

2. 変圧器の絶縁構造 変圧器は、巻線端と中性点の絶縁レベルが同じかどうかにより、完全絶縁と段階絶縁の 2 つの絶縁構造に分けられます。完全絶縁構造の変圧器は、巻線端と中性点の絶縁レベルが同じで、絶縁マージンが高く、高電圧レベルや複雑な使用環境の変圧器に適しています。段階的絶縁構造を備えた変圧器は、実際のニーズに応じて巻線端と中性点の間で異なる絶縁レベルを設定し、絶縁設計を最適化し、コストを削減します。

3. 変圧器の絶縁レベルの試験 変圧器の絶縁レベルが設計要件を満たしていることを確認するには、一連の絶縁試験が必要です。電圧レベルが220kV以下の変圧器の絶縁強度を評価するために、通常、1分間の周波数耐電圧試験とインパルス電圧試験が実施されます。より高い電圧レベルの変圧器の場合は、より複雑なインパルス試験も必要です。工場での試験では、主絶縁と縦絶縁の絶縁性能を同時に評価するため、定格電圧の2倍以上の耐電圧試験が行われることが多いです。

さらに、ブッシングとともに巻線の絶縁抵抗、吸収率、分極指数を測定することも、変圧器全体の絶縁状態を評価する重要な手段です。これらの測定により、変圧器の絶縁全体の水分、コンポーネントの表面の水分や汚れ、集中した浸透欠陥を効果的に検出できます。

4. 変圧器の絶縁レベルに影響を与える要因 変圧器の動作中に絶縁レベルに影響を与える要因には、主に温度、湿度、油保護方法、過電圧の影響などがあります。 1) 温度: 温度は変圧器の絶縁性能に影響を与える重要な要素です。断熱材の断熱性能は温度の上昇とともに低下し、油中の水分の存在も断熱材の劣化を促進します。したがって、変圧器の動作温度を管理し、絶縁材料を良好な状態に維持することが、絶縁レベルを向上させるための重要な対策となります。

2) 湿気: 湿気が存在すると、断熱材の劣化が促進され、断熱性能が低下します。したがって、変圧器の動作中は、絶縁材が湿気を帯びないよう周囲の湿度を厳密に管理する必要があります。

3) 油保護方法: 油保護方法が異なれば、絶縁性能に与える影響も異なります。密閉型変圧器の油面は空気から遮断されているため、油中のCOやCO2の揮発・拡散を効果的に防止し、絶縁油の性能を良好に保ちます。

4) 過電圧の影響: 過電圧の影響は、変圧器の絶縁レベルに影響を与えるもう 1 つの重要な要素です。雷過電圧と動作過電圧の両方により、変圧器の絶縁構造が損傷する可能性があります。したがって、変圧器の設計および動作時には、過電圧の影響を十分に考慮し、対応する保護措置を講じる必要があります。