干式变压器的现状及其发展 (3) 点击:276 | 回复:0



一品黄山

    
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发表于:2008-07-01 16:06:59
楼主
浇注式变压器的线圈型式
  
  浇注式变压器的线圈结构主要有下列三种类型:
  
  (1)高、低压线圈均采用导线绕制的层式线圈,目前一般采用铜导线,低压一般为多层圆筒式、高压则为分段圆筒式,大容量浇注干变均采用这种结构。
  
  (2)高压为铜导线绕制的分段圆筒式线圈,低压采用铜箔或铝箔绕制的箔式线圈。当低压采用箔式线圈时,目前一般在层间设置DMD预浸纸作为绝缘,在箔绕机上绕好后只要加热固化成形即可,这样低压线圈就无需模具与浇注工艺了。箔式线圈除了工艺性好,可提高生产效率之外,还可以降低辐向漏磁从而使轴向机械力减小,相应提高了抗短路强度,降低了附加损耗。这种结构目前在干式配电变压器中采用较多。
  
  (3)高、低压均为箔式。高压做成箔式结构的分段圆筒式,而低压则为一般的箔式结构,这主要是为了更充分发挥箔式结构的优点。这种结构对高压箔式而言,无论对材料、制造工艺等方面都有较高的要求,否则将降低变压器工作的可靠性。当采用箔式线圈时输出容量因受铜(铝)箔材料的尺寸所限制,目前一般不超过2500kVA,最大不超过4000kVA。
  
  缠绕式(绕包式)干变
  
  这种结构的典型代表是ABB公司在70年代中期所开发出的“雷神”式变压器(RESIBLOC)。这种变压器低压一般为箔式线圈,高压绕组则在绕线机上绕包,内模为环氧玻璃布筒。绕包时边绕导线,边绕玻璃纤维,经过一树脂槽将浸好树脂的纤维复绕在已绕好的导线上面。待整个绕组绕完后,再进烘箱加热固化,使之成为一个整体。绕包式结构的最大优点是无需专门的模具与专用浇注设备。但是树脂是在常规条件下加入,而不是真空浇注的,难免在它的内部混有空气。这就容易引起局部放电而降低其运行可靠性,所以为了可靠起见,往往把设计场强取得小一些,这又将使变压器的体积增大。另外,这种绕包式变压器所费的工时也较多。综上所述可知,它的成本将高于一般的浇注式变压器,同时运行可靠性也要差一些,因此这种缠绕式结构国内仅少数厂家生产,在世界上的应用也远远没有浇注式多。
  
  H级绝缘的干式变压器
  
  在我国,早年的H级干变主要都是浸渍式的,但这种变压器的防潮性能差、价格也较贵,后来逐渐被环氧浇注式干变所代替。
  
  由于NOMEX纸是美国杜邦公司的专利产品,而制造H级干变的绝缘材料主要是NOMEX纸,再加上美国的国情以及传统的技术路线,所以美国是迄今为止H级干变生产与使用最多的国家。
  
  目前H级干变也可以作成浇注式的,只要采用H级的树脂、线圈的绝缘系统按H级来设计制造即可。但是,目前在美国以及欧洲部分国家所广泛采用的H级干变主要是开敞通风式(OVDT)H级干变,这是在原有浸渍式基础上,吸取了绕包式结构的特点并采用一些新技术与新工艺后而发展起来的一种新一代的H级干变。
  
  NOMEX纸的特点:
  
  NOMEX纸是美国杜邦公司所开发并独家生产的一种专利产品,它是一种高性能绝缘材料,被广泛应用于电工、电子等领域,其主要特点为:
  
  (1)优越的电气性能。首先,NOMEX纸的耐压强度高,它的工频击穿场强为20~40kV/mm。其次,表5列出几种绝缘材料的相对介电常数,从表中可以看出NOMEX纸的ε值较低,更接近于空气,因而当干变的绝缘采用NOMEX纸时,变压器内部的电场分布更加合理,从而可以紧缩其绝缘尺寸,也避免了电场的过分集中,提高了运行可靠性。
  
  另外,NOMEX纸板的沿面放电起始电压也较高,当它用于干式变压器时,可使绕组和铁轭间的距离缩小,从而降低铁心柱的高度并减少整个铁心的重量。再者,NOMEX纸的局部放电起始电压也较高,用它来制造的干变可以达到较低的局部放电水平。
  
  (2)耐热温度高。耐热温度高是NOMEX纸固有的、最为突出的优点之一,它属于C级的绝缘材料,当温度高达200℃以上时,其电气性能与机械性能都十分稳定,即使温度高达250℃,其电气性能仍可达到其额定值的95%。
  
  另外,NOMEX纸板还可承受较大的温度梯度,所以过载能力较强,除了适合制造H级干变外,它还适合于散热条件较差的SF6气体绝缘变压器以及要求过载能力很强的电气机车牵引变压器等。
  
  (3)牢固的机械性能。首先NOMEX纸板非常坚固,在压力作用下的变形很小,且其挠性很好。另外,所有的NOMEX纸产品都耐撕裂与耐磨。因而,当NOMEX纸用于绝缘系统的不同部位时,它都可以保持很好的机械性能。
  
  (4)优良的防潮性能。NOMEX纸不吸水,具有很好的防潮性能,即使在相对湿度为95%的情况下,其电气强度也可以保持较高的水平。
  
  (5)阻燃性能突出。NOMEX纸在空气中不会熔化或助燃,其阻燃性能特别突出。
  
  (6)环保性能好。NOMEX产品在人体和动物体内不会产生任何毒性反应,即使建筑物发生火灾,NOMEX制品也不会产生毒烟。另外,它耐受电离辐射,可以经受酸、碱等的腐蚀,不受大部分化学溶剂的影响,也不会受到真菌或霉菌的侵袭。
  
  由于上述NOMEX纸的各种优点,它在国外的变压器制造业上获得了广泛的应用。其中,不仅是用于H级干式变压器,还被广泛用于SF6气体绝缘变压器,以及电机车变压器、牵引变压器等,也用于压制油浸变压器的成型绝缘件(如角环、垫块等),其绝缘效果将大大超过传统的层压纸板。
  
  但是,NOMEX纸的价格较高,因而用它来制造H级干变时无疑将使变压器的成本增加。
  
  开敞通风式(OVDT)H级干变的特点:
  
  (1)无需模具,不需浇注设备,可以使产品设计具有更大的灵活性,可以较快地向用户提供非标准的产品。
  
  (2)较强的过载能力:这主要由于它是将耐热等级为C级(温度等级220℃)的NOMEX纸,制造为H级(温度等级180℃)的干变,因而一开始这种变压器就具有20%左右的过载热裕度。而在美国把这种H级干变在额定电流下的平均温升定为115K,于是这种变压器的起始过载热裕度将更大。美国是一个能源消费大国,整个国民经济与人民生活对电的依赖极大,对供电的可靠性要求非常高。因而这种具有更强过载能力的H级干变必然采用较多。
  
  (3)防火、防潮、环保等性能较好,这与上述NOMEX纸的性能有关。
  
  (4)可以缩小变压器的外型尺寸,适合于装配成为体积更小的箱式变电站。
  
  开敞通风式(OVDT)H级干式类变压器存在的主要问题有:①由于NOMEX纸的售价贵,势必使成本增加。②这种结构之所以能够具有较强的防潮、防火等性能,并能克服以往浸渍式之不足,主要依靠一种特殊的端封材料与表面涂层,而这种材料目前必须依靠进口。③变压器的外观不够光滑美观。④据美国经验,这种H级干变的基准冲击水平只能达到150kV,较环氧浇注式要低。另外,它可能生产的最大容量也较环氧浇注式要小。应当再一次指出,这类变压器之所以在美国得以广泛采用,一方面是由于NOMEX纸产自美国以及与它的过载能力较强等有关,当然不容忽视的是也与美国传统的干变的工艺路线有关。
  
  由于我国的干变制造技术主要来自欧洲大陆,环氧浇注式干变已经确立了在干变领域的垄断地位,并已为广大用户所接受,其技术经济指标正不断改善,原材料基本上已实现了国产化,成本与售价正不断降低,因而目前对OVDT式H级干变在我国未来的发展前景尚难以预测。


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