9.2. Масло-барьерная изоляция.

Основу масло–барьерной изоляции (МБИ) составляет минеральное (трансформаторное) масло, которое как маловязская жидкость легко заполняет изоляционные промежутки с электродами любой конфигурации и обеспечивает хорошее охлаждение конструкции за счет самопроизвольной циркуляции.

Масло–барьерная изоляция используется в качестве главной изоляции в силовых трансформаторах, автотрансформаторах и реакторах. В состав МБИ входят твердые диэлектрические материалы: электрокартон, кабельная бумага и др. Они используются для обеспечения механической прочности конструкции, а также для повышения электрической прочности МБИ. Необходимость в этом обусловлена тем, что в больших по объему изоляционных промежутках масло имеет относительно невысокую электрическую прочность (всего лишь в 2,5 – 3,0 раза большую, чем у воздуха при атмосферном давлении).

С целью повышения электрической прочности МБИ в масляных промежутках устанавливают барьеры из электрокартона толщиной 2,0 – 3,0 мм, покрывают электроды полимерными материалами или наносят их на слои бумажных лент.

Барьеры из электрокартона дают наибольший эффект, когда они расположены нормально к силовым линиям электрического поля. Поэтому в силовых трансформаторах они выполняются в виде цилиндров и угловых шайб.

Введение барьеров в масляный промежуток приводит к увеличению напряжения в масле на 5–7%, так как диэлектрическая проницаемость пропитанного маслом картоны примерно в 1,5 раза выше, чем масла. Тем не менее барьеры повышают электрическую прочность МБИ на 30–50%. Строгое объяснение барьерного эффекта для масляных промежутков пока отсутствует. Вероятнее всего роль барьера состоит в следующем. Примесные частицы в электрическом поле втягиваются в области повышенных напряжений, которые образуются у поверхности электродов (элементов обмотки) с наименьшими радиусами кривизны. Около частиц из–за различия электрических проницаемостей происходит усиление электрического поля, что приводит к снижению электрической прочности масляного промежутка. Барьеры, разделяя промежутки на ряд узких каналов, ограничивают количество примесных частиц, которые могут приближаться к электродам и участвовать в инициировании разрядного процесса.

Средством повышения электрической прочности МБИ служит также покрытие электродов сложной формы тонким слоем полимерного материал (поливенилбутираля – "бутвара"); а в случае электродов простой формы – изолирование их слоями бумажной ленты.

Технология изготовления МБИ включает сборку конструкции, сушку ее под вакуумом при температуре 100 –120⁰С и заполнение (пропитку) под вакуумом дегазированным маслом.

К достоинствам МБИ относятся сравнительная простота конструкции и технологии ее изготовления, интенсивное охлаждение активных частей трансформаторов (обмоток, магнитопроводов), а также возможность восстановления качества изоляции в эксплуатации путем сушки конструкции и замены масла.

Масло имеет меньшую электрическую прочность, чем твердая изоляция, поэтому при увеличении напряжения вначале происходит пробой наиболее нагруженного масляного промежутка (масляного канала). При этом ток в месте пробоя ограничивается сопротивлением последовательно включенной твердой изоляции и других масляных каналов, и поэтому полной потери изоляционных свойств не происходит. Однако в месте разрядов в масле создаются необратимые повреждения твердой изоляции, снижающие ее длительную электрическую прочность. Поэтому кратковременную электрическую прочность масло–барьерной изоляции принято характеризовать пробивным напряжением первого масляного канала.

Недостатками МБИ являются меньшая, чем у бумажно–масляной изоляции, электрическая прочность, пожаро – и взрывоопасность конструкции, необходимость специальной защиты от увлажнения в процессе эксплуатации. Масло–барьерная изоляция, как уже отмечалось, используется в качестве главной изоляции, т.е. изоляции между обмотками разного напряжения, а так же между обмотками и заземленными элементами конструкции, в силовых трансформаторах с номинальными напряжениями от 10 до 1150 кВ, в автотрансформаторах и реакторах высших классов напряжения. Ранее она применялась во вводах напряжения 110 – 220 кВ, однако теперь в них используется бумажно–масляная изоляция.