Charakterystyka i zastosowanie transformatora suchego

Obecnie chińskie suche transformatory mocy to głównie trójfazowe transformatory z serii SC, takie jak: trójfazowy transformator uzwojeniowy serii SCB9, trójfazowy transformator foliowy serii SCB10 i trójfazowy transformator foliowy serii SCB9. Ich poziom napięcia mieści się na ogół w zakresie 6-35 kV, a maksymalna wydajność do 25 MVA. Transformatory suche dzielą się głównie na dwie kategorie: transformatory suche impregnowane i transformatory suche żywiczne.

1. Transformator suchy impregnowany

Przewód impregnowanego transformatora suchego w Chinach jest pokryty drutem szklanym, a podkładka jest prasowana na gorąco z odpowiednim materiałem izolacyjnym. Transformator ten jest stosowany głównie w elektrowniach wodnych i wysokich budynkach o dobrej odporności ogniowej.

Ze względu na różnice w sposobie impregnacji, izolację transformatora dzielimy na B, F, H, C, izolację główną i pionową (izolacja główna pomiędzy uzwojeniem i uzwojeniem oraz pomiędzy uzwojeniem i rdzeniem).

Izolacja pionowa odnosi się do izolacji pomiędzy różnymi punktami i różnymi częściami uzwojenia transformatora o różnych potencjałach, obejmując głównie izolację pomiędzy zwojami, warstwami i sekcjami uzwojenia. Jako medium izolacyjne stosowane jest powietrze.

Tego typu transformatory są bardziej podatne na wpływy środowiska niż transformatory żywiczne, ich wygląd i waga są większe, a wydajność w kraju i za granicą ma tendencję do zmniejszania się.

Uszczelnienia końcowe znajdują się na obu końcach uzwojenia, nie boją się pływów, mają wysoką ognioodporność, zapobiegają pożarom w otwartym ogniu w temperaturze 750 ℃, są stosunkowo nowym typem transformatora suchego.1.2 Transformator żywiczny typu suchego w porównaniu z dzisiejszymi krajowymi produktami wiodących transformatorów odlewanych z żywicy można podzielić na następujące trzy kategorie.

Pierwszy typ, nazywany transformatorem z nawijanym drutem, charakteryzuje się wysokim napięciem i jest odlewem cylindra z nawijanym drutem, natomiast niskie napięcie to odlew z nawijanym drutem cylindrem (lub cylindrem segmentowym); Li Qian, Shaanxi provincial Electric Power (group) Co., LTD. Uwaga: brak odlewu wypełniającego.

Drugi typ, nazywany transformatorem odlewanym z folią nawiniętą, charakteryzuje się wysokim napięciem, a jego wersja niskonapięciowa to wersja z uzwojeniem w folii miedzianej (lub aluminiowej); odlew jest odlewany z wypełniaczem.

Trzeci typ to odlewanie cylindra hamulcowego pod wysokim ciśnieniem, nawijanego drutem, oraz odlewanie folii miedzianej (lub aluminiowej) pod niskim ciśnieniem; odlew jest odlewany bez wypełniacza.

Powyższe trzy rodzaje produktów charakteryzują się odmiennymi cechami w zakresie produkcji i wydajności, a obecnie zajmują pewien udział w rynku. W tym artykule skupiamy się na omówieniu transformatorów drutowych.

2. Transformator odlewany drutem nawijanym

2.1. Cechy konstrukcyjne

W drugiej elektrowni w Baoji, w prowincji Shaanxi, wszystkie suche transformatory stosowane w fabryce to transformatory lane z owijką drutową, o napięciu 6 kV, mocy od 100 kVA do 1600 kVA, przeznaczone do instalacji wewnątrz budynków.

Uzwojenia wysokiego i niskiego napięcia produktu wykonane są z drutu miedzianego, w pełni nawiniętego, wzmocnionego włóknem szklanym, z cienką izolacją, żywicą bez wypełniacza, impregnowaną, zalewaną w stanie próżniowym i utwardzaną zgodnie z określoną krzywą utwardzania temperaturowego.

Uzwojenie wysokiego napięcia przyjmuje specjalną segmentową strukturę cylindra, natomiast uzwojenie niskiego napięcia przyjmuje wielowarstwowy typ cylindra, typ cylindra segmentowego lub specjalny typ cylindra segmentowego, w zależności od poziomu napięcia.

2.2 Cechy techniczne

2.2.1 Odporność na uderzenia nawiniętego drutu uzwojenia transformatora wysokiego napięcia przyjmuje specjalną sekcję cylindryczną. Ta struktura jest oparta na zwykłym uzwojeniu szpulkowym. Zwykły podsekcyjny typ cylindra odziedziczył zalety odporności uzwojenia szpulkowego na uderzenia i rozwiązał problem warstwy uzwojenia szpulkowego wysokiego napięcia między sprzecznościami, co stanowi idealną strukturę uzwojenia. Często nazywa się ją konstrukcją uzwojenia bezrezonansowego.

W porównaniu ze zwykłym cylindrem segmentowym, specjalny cylinder segmentowy może dodatkowo zmniejszyć napięcie między warstwami, poprawić rozkład napięcia i znacznie zwiększyć wytrzymałość na uderzenia, aby wytrzymać przepięcia atmosferyczne i przepięcia robocze.

Odporność na uderzenia nie jest związana tylko ze strukturą uzwojenia, ale zależy także od jakości odlewu uzwojenia i właściwości elektrycznych materiału izolacyjnego.

Po zakończeniu nawijania produktu, jest on zalewany czystą żywicą w stanie próżniowym, bez dodawania wypełniacza, dzięki czemu parametry przepływu żywicy nie ulegają pogorszeniu.

Ponieważ uzwojenie jest nawijane drutem, żywica może całkowicie nasycić uzwojenie, niezależnie od kierunku osiowego lub promieniowego, a w środku nie powstaje żaden pęcherzyk.

Streszczenie: W artykule przedstawiono klasyfikację i charakterystykę transformatorów suchych. Skupiono się na charakterystyce strukturalnej transformatora drutowego, jego charakterystyce technicznej, układzie chłodzenia, układzie kontroli temperatury itd., podsumowując perspektywy rozwoju transformatorów suchych. Słowa kluczowe: transformator suchy; Klasyfikacja transformatorów drutowych odlewanych.

Żywica i włókno szklane stanowią solidną izolację, która zapewnia nie tylko dobrą odporność na uderzenia, ale także niewielkie lokalne wyładowania.

2.2.2. Dobra wytrzymałość mechaniczna i wysoka odporność na zwarcie. W przypadku uzwojeń z drutu segmentowego o kształcie cylindrycznym, po zalewaniu próżniowym żywica może być nasączana między warstwami, zwojami i odcinkami uzwojenia jednocześnie.

Po utwardzeniu żywica, drut i włókno szklane są ściśle połączone, tworząc mocną i sztywną konstrukcję. Wysoka wytrzymałość mechaniczna konstrukcji sprawia, że ​​odlewy drutowe charakteryzują się dobrą odpornością na zwarcia.

Współczynnik rozszerzalności cieplnej kompozytowego materiału izolacyjnego utworzonego przez utwardzenie żywicy i włókna szklanego wynosi (18 ~ 20) × 10-6/K, a współczynnik rozszerzalności cieplnej miedzi użytej w uzwojeniu wynosi 17 × 10-6/K, co jest wartością zbliżoną do obu wartości. Eliminuje to naprężenia mechaniczne między przewodem uzwojenia a materiałem izolacyjnym spowodowane rozszerzalnością cieplną i skurczem na zimno podczas pracy transformatora. Eliminuje to zjawisko pękania od podstawy.

Ponieważ produkt jest odlewany z żywicy pod wysokim i niskim ciśnieniem, a rdzeń żelazny jest pokryty żywicą, charakteryzuje się on wysoką odpornością na wilgoć i korozję. Gdy wilgotność względna powietrza wynosi 100%, może nadal działać przez długi czas.

Ponieważ izolacja kompozytowa składająca się z czystej żywicy i włókna szklanego charakteryzuje się wyjątkowo wysoką wytrzymałością elektryczną, grubość izolacji powierzchniowej produktu wynosi zaledwie 1,5 ~ 2 mm, co znacznie poprawia wydajność rozpraszania ciepła powierzchni uzwojenia.

2.3. Układ chłodzenia i zabezpieczenia

Transformatory suche są chłodzone za pomocą naturalnego chłodzenia powietrzem i wymuszonego obiegu powietrza. Naturalne chłodzenie powietrzem jest stosowane w celu zapewnienia normalnej pracy transformatora pod obciążeniem znamionowym. Wszystkie transformatory suche stosowane w elektrowni Baoji nr 2 są chłodzone wymuszonym obiegiem powietrza przez wentylator promieniowy.

Po schłodzeniu za pomocą wymuszonego obiegu powietrza, moc transformatora suchego o mocy 800 kVA i mniejszej może zostać zwiększona o 40%, a moc transformatora suchego o mocy 800 kVA i większej może zostać zwiększona o 50% i może on pracować w sposób ciągły.

Transformatory suche mają na ogół stopień ochrony IP00, to znaczy bez obudowy, do użytku wewnątrz pomieszczeń. W drugiej elektrowni Baoji stosowany jest ten tryb ochrony. Ponadto, zgodnie z wymaganiami użytkownika, należy dodać obudowę ochronną.

Obudowa o stopniu ochrony IP20 zapobiega przedostawaniu się ciał obcych o średnicy większej niż 12 mm i stanowi barierę dla części pod napięciem. W przypadku zastosowania stopnia ochrony IP23, oprócz funkcji ochrony IP20, ma ona również funkcję zapobiegania rozpryskiwaniu się wody.

2.4. System kontroli temperatury

Bezpieczna i niezawodna praca oraz żywotność transformatora mocy w dużym stopniu zależą od bezpiecznej i niezawodnej izolacji uzwojenia transformatora. Temperatura uzwojenia przekraczająca temperaturę izolacji jest jedną z głównych przyczyn uszkodzenia izolacji i uniemożliwia normalną pracę transformatora.

Transformator drutowy serii SC jest wyposażony w automatyczny system kontroli temperatury XMTB. Platynowy element pomiarowy rezystancji termicznej jest wbudowany w pierwszy zwój drutu uzwojenia niskiego napięcia, aby automatycznie wykrywać wzrost temperatury uzwojenia, wyświetlać temperaturę trójfazowego uzwojenia niskiego napięcia i zapewniać mu ochronę termiczną.

Wraz ze zmianą temperatury otoczenia i obciążenia, gdy uzwojenie osiągnie temperaturę graniczną, regulator temperatury automatycznie wyśle ​​sygnał sterujący uruchomieniem wentylatora (110 ℃), zatrzymaniem wentylatora (90 ℃), alarmem (120 ℃) ​​i wyłączeniem (145 ℃), dzięki czemu produkt ma niezawodną ochronę przed przeciążeniem podczas pracy.

Transformatory drutowe serii SC3 wykorzystują opatentowaną technologię M&C do wykrywania temperatury i kontroli uzwojeń transformatora. Wyposażono je w regulator temperatury, który może bezpośrednio wykrywać temperaturę uzwojeń, a także realizować sterowanie wymuszonym chłodzeniem powietrznym (AF), alarm przekroczenia temperatury i wyłącznik termiczny transformatora w przypadku przekroczenia temperatury.

Po standardowym debugowaniu regulatora temperatury, transformator jest najpierw włączany do pracy w sieci, a następnie regulator temperatury jest włączany do pracy. Regulator temperatury znajduje się w trybie automatycznej regulacji, a wykrywanie temperatury i zabezpieczenie transformatora są realizowane. Gdy temperatura uzwojenia przekroczy 110°C, regulator temperatury uruchamia wentylator w celu wymuszonego chłodzenia. Jeśli temperatura uzwojenia spadnie poniżej 90°C podczas wymuszonego chłodzenia powietrzem, wentylator zatrzymuje się.

Jeżeli temperatura uzwojenia wzrośnie jeszcze bardziej, regulator temperatury wyśle ​​alarm przegrzania (155 ℃) oraz sygnał wyłączenia przegrzania (170 ℃). Jeżeli regulator temperatury ulegnie awarii i nie będzie można go tymczasowo usunąć, należy go wyjąć, a transformator będzie mógł kontynuować pracę. Należy jedynie monitorować i upewnić się, że transformator działa normalnie.

3. Porównanie transformatora suchego i transformatora olejowego

Istotne zalety i niski koszt transformatorów olejowych sprawiają, że trudno je zastąpić innymi transformatorami. W wymaganiach dotyczących ochrony przeciwpożarowej i na zewnątrz budynków, zarówno obecnie, jak i w przyszłości, przez dłuższy okres czasu, nadal będą stosowane głównie transformatory olejowe.

Jednak w miejscach o wysokich wymaganiach w zakresie ochrony przeciwpożarowej stosuje się transformatory suche lub ciekłe niepalne. Transformator suchy ma większą przeciążalność niż transformator olejowy, głównie dlatego, że gęstość prądu transformatora suchego jest niższa, pojemność cieplna jest duża, a stała czasowa uzwojenia jest duża.

W porównaniu z transformatorem zanurzonym w oleju, stan izolacji transformatora suchego jest lepszy. Transformatory zanurzone w oleju znajdują zastosowanie w większej liczbie miejsc, częściej montuje się je na zewnątrz.

Zakres zasilania transformatora suchego jest niewielki, przeznaczony do pracy w pomieszczeniach zamkniętych. W porównaniu z transformatorami olejowymi charakteryzuje się on niższą amplitudą napięcia piorunowego, wolniejszym wzrostem fali i mniejszym prawdopodobieństwem uderzenia pioruna.

Suche transformatory są często chronione przez ograniczniki z tlenków metali, które nie tylko ograniczają przepięcia atmosferyczne, ale także ograniczają przepięcia wewnętrzne.