Характеристики та застосування сухого трансформатора

Наразі китайські сухі силові трансформатори переважно є трифазними твердотільними трансформаторами серії SC, такими як: трифазний обмотковий трансформатор серії SCB9, трифазний фольгований трансформатор серії SCB10 та трифазний фольгований трансформатор серії SCB9. Його рівень напруги зазвичай знаходиться в діапазоні 6-35 кВ, максимальна потужність до 25 МВА. Сухі трансформатори в основному поділяються на просочені сухі трансформатори та сухі трансформатори з смолою двох категорій.

1. Просочений сухий трансформатор

Дріт просоченого сухого трансформатора в Китаї покривається склодротом, а прокладка гарячим пресуванням з відповідним ізоляційним матеріалом. Він здебільшого використовується на гідроелектростанціях та у висотних будівлях з хорошою вогнестійкістю.

Через різницю в просочувальній фарбі, ізоляцію трансформаторів поділяють на B, F, H, C, основну та вертикальну ізоляцію (основна ізоляція між обмоткою та ізоляцією обмотки та між обмоткою та ізоляцією сердечника).

Вертикальна ізоляція стосується ізоляції між різними точками та різними частинами обмотки трансформатора з різним потенціалом, головним чином включаючи характеристики ізоляції між витками, шарами та секціями обмотки. Як ізоляційне середовище використовується повітря.

Цей тип трансформатора залежить від навколишнього середовища, ніж сухий трансформатор із смолою, має більший зовнішній вигляд і вагу, а вихідна потужність як вдома, так і за кордоном, як правило, зменшується.

На обох кінцях обмотки є торцеві ущільнення, що не боїться припливів, має високу вогнестійкість та запобігає пожежам у відкритому вогні при температурі 750 ℃, що є відносно новим типом сухого трансформатора. 1.2 Сухі трансформатори на основі смоли, що є провідною продукцією вітчизняних трансформаторів, можна розділити на три категорії.

Перший тип, який називають литим трансформатором з дротяною намоткою, його висока напруга виготовляється з литого циліндра з дротяною намоткою, низька напруга - з литого циліндра з дротяною намоткою (або сегментованого циліндра); Лі Цянь, Shaanxi provincial Electric Power (group) Co., LTD. Примітка щодо лиття без наповнювача.

Другий тип, який називають трансформатором з фольгованим литтєвим покриттям, його висока напруга - сегментований тип лиття з фольгованої обмотки, низька напруга - тип обмотки з мідної фольги (або алюмінієвої фольги); лиття здійснюється з наповнювачем.

Третій тип, високий тиск для дротяної намотки, тип розливу циліндра, низький тиск для намотування мідною фольгою (або алюмінієвою фольгою); лиття відливається без наповнювача.

Вищезазначені три типи продукції мають свої особливості у виробництві та експлуатаційних характеристиках, і наразі займають певну частку ринку. У цій статті ми зосередимося на обговоренні трансформаторів з дротяною обмоткою.

2. Литий трансформатор з дротяною обмоткою

2.1. Структурні особливості

На другій електростанції Баоцзі провінції Шеньсі використовуються сухі трансформатори з литою обмоткою в дроті, напругою 6 кВ, потужністю від 100 кВА до 1600 кВА, призначені для встановлення всередині приміщень.

Обмотки високої та низької напруги виробу виготовлені з мідного дроту, повністю намотані, армовані скловолокном, мають тонку ізоляцію, смолу без наповнювача, просочені заливкою у вакуумі та затверділі відповідно до кривої затвердіння за певної температури.

Обмотка високої напруги має спеціальну сегментовану циліндричну структуру, а обмотка низької напруги має багатошаровий циліндричний тип, сегментований циліндричний тип або спеціальний сегментований циліндричний тип залежно від рівня напруги.

2.2 Технічні характеристики

2.2.1 Ударостійкість дротяної обмотки трансформатора високої напруги використовує спеціальну секційну циліндричну структуру. Ця структура базується на загальному перерізі котушкової обмотки. Звичайний циліндричний тип підрозділу успадкував переваги ударостійкості котушкової обмотки та вирішив суперечність між шаром котушкової обмотки високої напруги, що є ідеальною структурою обмотки. Її часто називають нерезонансною структурою обмотки.

Порівняно зі звичайним сегментованим циліндром, спеціальний сегментований циліндр може додатково зменшити напругу між шарами, покращити розподіл напруги та значно підвищити ударну в'язкість, щоб витримувати атмосферну перенапругу та робочу перенапругу.

Ударостійкість залежить не лише від структури обмотки, але й від якості лиття обмотки та електричних властивостей ізоляційного матеріалу.

Після завершення намотування виробу, його заливають чистою смолою у вакуумному стані без додавання наповнювача, щоб не зменшувати характеристики плинності смоли.

А оскільки обмотка намотана дротом, смола може повністю просочити обмотку, незалежно від осьового чи радіального напрямку обмотки, і всередині немає бульбашок.

Анотація: У цій статті представлено класифікацію та характеристики сухих трансформаторів, а також зосереджено увагу на структурних характеристиках литого трансформатора з намотуванням дроту, технічних характеристиках, системі охолодження, системі контролю температури тощо, підсумовано перспективи розвитку сухих трансформаторів. Ключові слова: сухий трансформатор; класифікація литого трансформатора з намотуванням дроту.

Смола та скловолокно складаються з твердої ізоляції, яка не тільки має гарну ударостійкість, але й має дуже малий локальний розряд.

2.2.2. Добра механічна міцність та висока стійкість до короткого замикання. Для сегментованого циліндричного типу обмотки дротом, після вакуумного заливання, смола може бути замочена між шарами, витками та секціями обмотки одночасно.

Після затвердіння смола, дріт та скловолокно щільно поєднуються, утворюючи міцну жорстку структуру тіла. Високоміцні механічні властивості конструкції визначають, що вироби, отримані методом лиття дротом, мають добру стійкість до короткого замикання.

Коефіцієнт теплового розширення композитного ізоляційного матеріалу, утвореного методом затвердіння смоли та скловолокна, становить (18 ~ 20)×10⁻⁶/K, а коефіцієнт розширення міді, що використовується в обмотці, становить 17×10⁻⁶/K, що практично близько до двох показників. Це усуває механічне напруження між провідником обмотки та ізоляційним матеріалом, спричинене тепловим розширенням та холодним стисканням під час роботи трансформатора. Від кореня до усунення явища розтріскування.

Оскільки виріб відливається зі смоли під високим та низьким тиском, а залізний сердечник покритий смолою, він має високу стійкість до вологи та корозії. Навіть за 100% відносної вологості повітря він може працювати тривалий час.

Оскільки композитна ізоляція, що складається з чистої смоли та скловолокна, має надзвичайно високу електричну міцність, товщина поверхневої ізоляції виробу становить лише 1,5 ~ 2 мм, що значно покращує ефективність розсіювання тепла поверхнею обмотки.

2.3. Система охолодження та захист

Сухі трансформатори охолоджуються природним повітряним охолодженням та примусовою циркуляцією повітря. Природне повітряне охолодження використовується для забезпечення нормальної роботи трансформатора під номінальним навантаженням. Сухі трансформатори, що використовуються на електростанції Баоцзі №2, охолоджуються примусовим повітрям за допомогою радіального вентилятора.

Після охолодження за допомогою примусової циркуляції повітря потужність сухого трансформатора потужністю 800 кВА і менше може бути збільшена на 40%, а потужність сухого трансформатора потужністю 800 кВА і більше — на 50%, і він може працювати безперервно.

Сухий трансформатор, як правило, має ступінь захисту IP00, тобто не має оболонки та призначений для використання в приміщенні. Друга електростанція Баоцзі використовує цей режим захисту. Також, відповідно до вимог користувача, додається захисна оболонка.

Корпус зі ступенем захисту IP20 запобігає проникненню твердих сторонніх предметів розміром більше 12 мм і забезпечує бар'єр для струмоведучих частин. При застосуванні захисту IP23, окрім функції захисту IP20, він також має функцію запобігання бризкам води.

2.4. Система контролю температури

Безпечна та надійна робота і термін служби силового трансформатора значною мірою залежать від безпечної та надійної ізоляції обмотки трансформатора. Температура обмотки, що перевищує температуру ізоляції, є однією з основних причин руйнування ізоляції та неможливості нормально працювати трансформатору.

Дротяний литий трансформатор серії SC оснащений системою автоматичного контролю температури XMTB. Платиновий вимірювальний елемент термічного опору вбудований у перший виток низьковольтного дроту обмотки для автоматичного виявлення підвищення температури обмотки, відображення температури трифазної низьковольтної обмотки та забезпечення її теплового захисту.

Зі зміною температури навколишнього середовища та навантаження, коли обмотка досягає граничної температури, контролер температури автоматично надсилає сигнал для керування запуском вентилятора (110 ℃), зупинкою вентилятора (90 ℃), сигналізацією (120 ℃) ​​та відключенням (145 ℃), завдяки чому виріб має надійний захист від перевантаження під час роботи.

Литі трансформатори серії SC3 з дротяною обмоткою використовують запатентовану технологію M&C для виявлення та контролю температури обмоток трансформатора, а також виготовляють контролер температури, який може безпосередньо визначати температуру обмоток, реалізовувати контроль примусового повітряного охолодження (AF), сигналізацію про перегрів та відключення трансформатора від перегріву.

Після нормального налагодження регулятора температури трансформатор спочатку вводиться в мережевий режим, а потім регулятор температури подається на роботу. Регулятор температури перебуває в стані автоматичного керування, і виконується визначення температури та захист трансформатора. Коли температура обмотки перевищує 110 ℃, регулятор температури запускає вентилятор для примусового охолодження; якщо температура обмотки падає нижче 90 ℃ під час примусового повітряного охолодження, вентилятор зупиняється.

Якщо температура обмотки ще більше підвищиться, контролер температури видасть сигнал тривоги про перегрів (155 ℃) та сигнал відключення через перегрів (170 ℃). Якщо контролер температури вийде з ладу і його неможливо тимчасово зняти, зніміть його, трансформатор зможе продовжувати працювати, потрібно лише контролювати та переконатися, що трансформатор знаходиться в нормальному робочому стані.

3. Порівняння сухого трансформатора та масляного трансформатора

Значні переваги та низька вартість масляних трансформаторів важко замінити іншими трансформаторами. У вимогах зовнішнього та протипожежного захисту загальних місць, як і в даний час, так і в майбутньому протягом тривалішого періоду часу, масляні трансформатори все ще будуть переважно використовуватися.

Але для місць з високими вимогами до пожежної безпеки використовуються трансформатори сухого типу або з негорючою рідиною та з негорючою рідиною. Сухий трансформатор має вищу перевантажувальну здатність, ніж масляний трансформатор, головним чином тому, що щільність струму сухого трансформатора нижча, теплоємність велика, а постійна часу обмотки велика.

Порівняно з масляним трансформатором, робочі умови ізоляції сухого трансформатора покращені. Масляні трансформатори використовуються в більшій кількості місць, їх частіше встановлюють на відкритому повітрі.

Діапазон живлення сухого трансформатора невеликий, більше підходить для експлуатації в приміщенні. Порівняно з масляними трансформаторами, він має нижчу амплітуду напруги блискавки, повільнішу хвильову головку та меншу ймовірність удару блискавки.

Сухі трансформатори часто захищені металоксидними розрядниками, які не тільки обмежують атмосферну перенапругу, але й обмежують внутрішню перенапругу.