Kenmerken en toepassingen van droge transformatoren

Momenteel zijn de droge transformatoren in China voornamelijk driefasige transformatoren van het type SC met vaste wikkeling, zoals de SCB9-serie driefasige wikkeltransformatoren, de SCB10-serie driefasige folietransformatoren en de SCB9-serie driefasige folietransformatoren. Het spanningsniveau ligt over het algemeen tussen de 6 en 35 kV, met een maximaal vermogen tot 25 MVA. Droge transformatoren worden hoofdzakelijk onderverdeeld in geïmpregneerde droge transformatoren en harsdroge transformatoren.

1. Geïmpregneerde droge transformator

De draad van de geïmpregneerde droge transformator in China is omhuld met glasvezeldraad en de pad is door middel van warmtepersen voorzien van het bijbehorende isolatiemateriaal. Deze transformator wordt voornamelijk gebruikt in waterkrachtcentrales en hoge gebouwen vanwege de goede brandwerendheid.

Vanwege de verschillen in impregnerende verf wordt transformatorisolatie onderverdeeld in B, F, H, C, hoofdisolatie en verticale isolatie (hoofdisolatie tussen wikkelingen en wikkelingen en tussen wikkeling en kernisolatie).

Verticale isolatie verwijst naar de isolatie tussen verschillende punten en delen van de transformatorwikkeling met verschillende potentialen, met name de isolatie tussen windingen, lagen en secties van de wikkeling. Lucht wordt gebruikt als isolatiemedium.

Dit type transformator is gevoeliger voor omgevingsinvloeden dan de droge harstransformator, is groter en zwaarder, en het vermogen is in binnen- en buitenland doorgaans lager.

Er zijn eindafdichtingen aan beide uiteinden van de wikkeling, waardoor de transformator bestand is tegen getijdenwerking, een hoge brandwerendheid heeft en brandpreventie biedt bij open vuur tot 750 ℃. Het is een relatief nieuw type droge transformator. 1.2 De harsdroge transformator, die vandaag de dag de meest toonaangevende producten op de binnenlandse markt voor harsgegoten transformatoren vertegenwoordigt, kan worden onderverdeeld in de volgende drie categorieën.

Het eerste type, ook wel draadgewonden giettransformator genoemd, heeft voor hoge spanning een draadgewonden breekcilindergieting en voor lage spanning een draadgewonden cilindergieting (of segmentcilindergieting); Li Qian, Shaanxi Provincial Electric Power (Group) Co., Ltd. Let op: er wordt geen vulmiddel gebruikt bij het gieten.

Het tweede type, ook wel foliewikkeltransformator genoemd, heeft voor hoge spanning een gesegmenteerde foliewikkeling en voor lage spanning een koperfolie- (of aluminiumfoliewikkeling). De transformator wordt met vulmateriaal gegoten.

Het derde type is het giettype met hoge druk voor draadwikkeling bij het breken van cilinders, en het giettype met lage druk voor koperfolie (of aluminiumfolie); het gietstuk wordt zonder vulmateriaal gegoten.

De drie bovengenoemde producttypen hebben elk hun eigen kenmerken wat betreft de productie en prestaties, en bezetten momenteel een bepaald marktaandeel. In dit artikel richten we ons op de bespreking van draadgewonden giettransformatoren.

2. Draadgewonden gegoten transformator

2.1. Structurele kenmerken

In de tweede energiecentrale van Baoji in de provincie Shaanxi worden in de fabriek uitsluitend droge transformatoren van het type met draadwikkeling gebruikt, met een spanning van 6 kV, een vermogen van 100 kVA tot 1600 kVA, en die binnenshuis worden geïnstalleerd.

De hoog- en laagspanningswikkelingen van het product zijn gemaakt van koperdraad, volledig gewikkeld, versterkt met glasvezel, voorzien van dunne isolatie, hars zonder vulstoffen, geïmpregneerd door gieten onder vacuüm en uitgehard volgens een specifieke temperatuuruithardingscurve.

De hoogspanningswikkeling heeft een speciale gesegmenteerde cilinderstructuur, terwijl de laagspanningswikkeling, afhankelijk van het spanningsniveau, een meerlaagse cilinderstructuur, een gesegmenteerde cilinderstructuur of een speciale gesegmenteerde cilinderstructuur heeft.

2.2 Technische kenmerken

2.2.1 De schokbestendige draadwikkeling van de hoogspanningswikkeling van de transformator maakt gebruik van een speciale cilindrische doorsnede. Deze structuur is gebaseerd op de gebruikelijke spoelwikkeling en combineert de voordelen van schokbestendigheid met het oplossen van de tegenstrijdigheid tussen de hoogspanningslaag van de spoelwikkeling. Het is een ideale wikkelstructuur en wordt vaak een niet-resonante wikkelstructuur genoemd.

Vergeleken met een gewone gesegmenteerde cilinder kan een speciale gesegmenteerde cilinder de spanning tussen de lagen verder verlagen, de spanningsverdeling verbeteren en de slagvastheid aanzienlijk verhogen, waardoor deze beter bestand is tegen atmosferische overspanning en bedrijfsoverspanning.

De schokbestendigheid hangt niet alleen samen met de structuur van de wikkeling, maar ook met de gietkwaliteit van de wikkeling en de elektrische eigenschappen van het isolatiemateriaal.

Nadat het wikkelproces van het product is voltooid, wordt het onder vacuüm gevuld met zuivere hars, zonder toevoeging van vulstoffen, zodat de vloei-eigenschappen van de hars niet worden verminderd.

En omdat de wikkeling met draad is gewikkeld, kan de hars de wikkeling volledig verzadigen, ongeacht of de wikkeling axiaal of radiaal is, en ontstaan ​​er geen luchtbellen.

Abstract: Dit artikel introduceert de classificatie en kenmerken van droge transformatoren en richt zich op de structurele kenmerken, technische eigenschappen, het koelsysteem, het temperatuurregelsysteem, enzovoort. Het artikel vat de ontwikkelingsvooruitzichten van droge transformatoren samen. Trefwoorden: droge transformator; classificatie van draadgewonden giettransformatoren.

De combinatie van hars en glasvezel zorgt voor een solide isolatie, die niet alleen een goede slagvastheid biedt, maar ook zorgt voor zeer geringe lokale ontlading.

2.2.2. Goede mechanische sterkte en hoge kortsluitvastheid. Bij het segmentale cilindrische type draadwikkeling kan de hars na het vacuüm gieten in één keer tussen de lagen, windingen en secties van de wikkeling worden aangebracht.

Na uitharding worden hars, draad en glasvezel stevig met elkaar verbonden tot een sterke, stijve structuur. De hoge mechanische sterkte van de structuur zorgt ervoor dat de draadgewonden gietproducten een goede kortsluitvastheid hebben.

De thermische uitzettingscoëfficiënt van het composiet isolatiemateriaal, gevormd door het uitharden van hars en glasvezel, is (18 ~ 20)×10⁻⁶/K, en de uitzettingscoëfficiënt van het koper dat in de wikkeling wordt gebruikt, is 17×10⁻⁶/K. Deze waarden liggen dus vrijwel gelijk. Hierdoor wordt de mechanische spanning tussen de wikkelgeleider en het isolatiemateriaal, veroorzaakt door thermische uitzetting en krimp tijdens de werking van de transformator, geëlimineerd. Dit voorkomt daarmee in de kern het ontstaan ​​van scheuren.

Doordat het product onder hoge en lage druk met hars wordt gegoten en de ijzeren kern met hars is bekleed, is het zeer goed bestand tegen vocht en corrosie. Zelfs bij een relatieve luchtvochtigheid van 100% kan het nog lange tijd functioneren.

Doordat de composietisolatie, bestaande uit zuivere hars en glasvezel, een extreem hoge elektrische sterkte heeft, is de dikte van de oppervlakte-isolatie van het product slechts 1,5 tot 2 mm, wat de warmteafvoerefficiëntie van het wikkeloppervlak aanzienlijk verbetert.

2.3. Koelsysteem en bescherming

Droge transformatoren worden gekoeld door natuurlijke luchtkoeling en geforceerde luchtcirculatie. Natuurlijke luchtkoeling wordt toegepast om de normale werking van de transformator onder nominale belasting te garanderen. De droge transformatoren die in de Baoji-krachtcentrale nr. 2 worden gebruikt, worden allemaal gekoeld door geforceerde luchtcirculatie met behulp van een radiale ventilator.

Na koeling door geforceerde luchtcirculatie kan het vermogen van droge transformatoren met een vermogen van 800 kVA en lager met 40% worden verhoogd, en dat van droge transformatoren met een vermogen van 800 kVA en hoger met 50%, en kunnen ze continu in bedrijf blijven.

Droge transformatoren hebben doorgaans een IP00-beschermingsklasse, wat betekent dat ze geen behuizing hebben en geschikt zijn voor gebruik binnenshuis. De tweede energiecentrale van Baoji maakt gebruik van deze beschermingsklasse. Afhankelijk van de wensen van de gebruiker kan er ook een beschermende behuizing worden toegevoegd.

De IP20-behuizing voorkomt dat vaste vreemde voorwerpen groter dan 12 mm binnendringen en vormt een barrière voor de onder spanning staande onderdelen. Bij IP23-bescherming biedt de behuizing, naast de IP20-bescherming, ook bescherming tegen spatwater.

2.4. Temperatuurregelsysteem

De veilige en betrouwbare werking en levensduur van een transformator hangen grotendeels af van de veilige en betrouwbare isolatie van de transformatorwikkelingen. Een van de belangrijkste oorzaken van beschadiging van de isolatie, waardoor de transformator niet meer normaal kan functioneren, is dat de wikkelingstemperatuur de isolatietemperatuur overschrijdt.

De SC-serie draadgewonden giettransformatoren maakt gebruik van het XMTB automatische temperatuurregel- en beveiligingssysteem. Een platina thermische weerstandstemperatuursensor is ingebed in de eerste winding van de laagspanningswikkeling om automatisch de temperatuurstijging van de wikkeling te detecteren, de temperatuur van de driefasige laagspanningswikkeling weer te geven en deze thermisch te beschermen.

Bij verandering van de omgevingstemperatuur en de belasting, wanneer de wikkeling de grenstemperatuur bereikt, stuurt de temperatuurregelaar automatisch een signaal uit om de ventilator te starten (110 ℃), te stoppen (90 ℃), een alarm te geven (120 ℃) ​​en de ventilator uit te schakelen (145 ℃), zodat het product tijdens gebruik betrouwbaar beschermd is tegen overbelasting.

De SC3-serie draadgewonden giettransformatoren maakt gebruik van de door M&C gepatenteerde technologie voor temperatuurdetectie en -regeling van de transformatorwikkelingen. Deze temperatuurregelaar meet direct de temperatuur van de wikkelingen en maakt geforceerde luchtkoeling (AF) mogelijk, evenals een oververhittingsalarm en een oververhittingsuitschakeling van de transformator.

Na de normale debugging van de temperatuurregelaar wordt de transformator eerst in het net geschakeld en vervolgens wordt de temperatuurregelaar ingeschakeld. De temperatuurregelaar bevindt zich in de automatische regelmodus en voert temperatuurdetectie en -beveiliging van de transformator uit. Wanneer de wikkelingstemperatuur hoger is dan 110 ℃, schakelt de temperatuurregelaar de ventilator in voor geforceerde koeling; als de wikkelingstemperatuur onder de 90 ℃ daalt, stopt de ventilator.

Als de temperatuur van de wikkeling verder stijgt, geeft de temperatuurregelaar een oververhittingsalarm (155 ℃) en een oververhittingsuitschakelsignaal (170 ℃). Als de temperatuurregelaar defect raakt en tijdelijk niet kan worden verwijderd, kan de regelaar worden verwijderd. De transformator kan dan blijven werken, maar moet wel worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat de transformator in normale bedrijfsomstandigheden verkeert.

3. Vergelijking tussen een droge transformator en een oliegekoelde transformator

De aanzienlijke voordelen en lage kosten van oliegekoelde transformatoren maken ze moeilijk te evenaren door andere transformatoren. Gezien de eisen op het gebied van buitengebruik en brandveiligheid in algemene omgevingen, zullen oliegekoelde transformatoren nu en in de toekomst nog steeds de meest gebruikte transformatoren zijn.

Maar voor locaties met hoge brandveiligheidseisen worden droge transformatoren of transformatoren met een niet-brandbare vloeistof gebruikt. De droge transformator heeft een hogere overbelastingscapaciteit dan de oliegekoelde transformator, voornamelijk omdat de stroomdichtheid van de droge transformator lager is, de warmtecapaciteit groter is en de wikkeltijdconstante groot is.

Vergeleken met oliegekoelde transformatoren zijn de isolatieomstandigheden van droge transformatoren verbeterd. Oliegekoelde transformatoren worden op meer plaatsen gebruikt, waaronder in de buitenlucht.

Het voedingsbereik van een droge transformator is beperkt en hij wordt vaker binnenshuis gebruikt. In vergelijking met oliegekoelde transformatoren heeft hij een lagere bliksemspanningsamplitude, een tragere golfkop en een kleinere kans op blikseminslag.

Droge transformatoren worden vaak beschermd door metaaloxide-overspanningsbeveiligers, die niet alleen atmosferische overspanning beperken, maar ook interne overspanning.