În prezent, transformatoarele uscate din China sunt în mare parte trifazate din seria SC cu formare solidă, cum ar fi: transformatorul trifazat cu înfășurare seria SCB9, transformatorul trifazat cu folie seria SCB10, transformatorul trifazat cu folie seria SCB9. Nivelul său de tensiune este în general în intervalul 6-35kV, capacitatea maximă de până la 25MVA. Transformatorul uscat este împărțit în principal în două categorii: transformator uscat impregnat și transformator uscat cu rășină.
1. Transformator de tip uscat impregnat
Sârma transformatorului uscat impregnat din China este acoperită cu sârmă de sticlă, iar placa este presată la cald cu materialul izolator corespunzător. Este utilizată mai ales în centrale hidroelectrice și clădiri înalte, cu o bună rezistență la foc.
Din cauza diferenței de vopsea impregnantă, izolația transformatoarelor este împărțită în B, F, H, C, izolație principală și verticală (izolație principală între înfășurare și izolația înfășurării și între înfășurare și izolația miezului).
Izolația verticală se referă la izolația dintre diferite puncte și diferite părți ale înfășurării transformatorului cu potențiale diferite, incluzând în principal performanța izolației dintre spire, straturi și secțiuni ale înfășurării. Aerul este utilizat ca mediu izolator.
Acest tip de transformator este mai afectat de mediu decât transformatorul uscat de tip rășină, aspectul și greutatea fiind, de asemenea, mai mari, producția atât în țară, cât și în străinătate tinzând să scadă.
Există etanșări la ambele capete ale înfășurării, nu se tem de maree, au o rezistență puternică la foc, previn incendiile în foc deschis la 750 ℃, fiind un tip relativ nou de transformator uscat. 1.2 Transformatorul uscat cu rășină, în numele produselor de top din industria turnată cu rășină, poate fi împărțit în următoarele trei categorii.
Primul tip, denumit transformator de turnare cu înfășurare din sârmă, are o tensiune înaltă turnată cu un cilindru de rupere cu înfășurare din sârmă, iar cea de joasă tensiune turnată cu un cilindru de rupere cu înfășurare din sârmă (sau cilindru segmentat); Li Qian, Shaanxi provincial Electric Power (group) Co., LTD. Notă: turnarea nu este de umplutură.
Al doilea tip, denumit transformator de turnare cu folie, are o tensiune înaltă de tip turnare cu folie segmentată, iar cea de joasă tensiune de tip înfășurare cu folie de cupru (sau folie de aluminiu); Turnarea este cu umplutură.
Al treilea tip, tip de turnare cu cilindru de rupere cu înfășurare prin înaltă presiune, tip de înfășurare cu folie de cupru (sau folie de aluminiu) la presiune joasă; Turnarea se face fără umplutură.
Cele trei tipuri de produse menționate mai sus au propriile caracteristici în ceea ce privește fabricarea și performanța produselor și ocupă în prezent o anumită cotă de piață. În acest articol, ne vom concentra pe discuția despre transformatoarele cu bobinare de sârmă.
2. Transformator turnat cu fir înfășurat
2.1. Caracteristici structurale
În a doua centrală electrică din Baoji, provincia Shaanxi, transformatoarele uscate utilizate în fabrică sunt toate transformatoare cu turnare înfășurată în sârmă, cu grad de tensiune de 6 kV, capacitate de la 100 kVA la 1600 kVA și instalare în interior.
Înfășurările de înaltă și joasă tensiune ale produsului sunt fabricate din sârmă de cupru, complet bobinată, armată cu fibră de sticlă, cu izolație subțire, rășină fără umplutură, impregnată prin turnare în vid și întărită conform curbei specifice de întărire la temperatură.
Înfășurarea de înaltă tensiune adoptă o structură specială de cilindru segmentat, iar înfășurarea de joasă tensiune adoptă un tip de cilindru multistrat, un tip de cilindru segmentat sau un tip de cilindru segmentat special, în funcție de nivelul de tensiune.
2.2 Caracteristici tehnice
2.2.1 Înfășurarea prin înfășurare a transformatorului de înaltă tensiune prin înfășurare cu sârmă rezistentă la impact adoptă o structură cilindrică secțională specială. Această structură se bazează pe bobinele de secțiune comună. Tipul de cilindru subsecțiune obișnuit a moștenit avantajele rezistenței la impact ale bobinei și a rezolvat contradicțiile dintre stratul de înfășurare a bobinei de înaltă tensiune, fiind o structură de înfășurare ideală. Este adesea numită structură de înfășurare nerezonantă.
Comparativ cu cilindrul segmentat obișnuit, cilindrul segmentat special poate reduce și mai mult tensiunea dintre straturi, poate îmbunătăți distribuția tensiunii și poate îmbunătăți considerabil rezistența la impact pentru a rezista la supratensiunea atmosferică și la supratensiunea de funcționare.
Rezistența la impact nu este legată doar de structura înfășurării, ci depinde și de calitatea turnării înfășurării și de proprietățile electrice ale materialului izolant.
După finalizarea înfășurării produsului, acesta este turnat cu rășină pură în vid, fără a se adăuga material de umplutură, astfel încât performanța de curgere a rășinii să nu fie redusă.
Și deoarece înfășurarea este înfășurată cu sârmă, rășina poate satura complet înfășurarea, indiferent din direcția axială sau radială a înfășurării, și nu există bule în interior.
Rezumat: Această lucrare introduce clasificarea și caracteristicile transformatoarelor uscate și se concentrează pe caracteristicile structurale ale transformatoarelor cu turnare bobinată, caracteristicile tehnice, sistemul de răcire, sistemul de control al temperaturii și așa mai departe, rezumand perspectivele de dezvoltare ale transformatoarelor uscate. Cuvinte cheie: transformator uscat; clasificarea transformatoarelor cu turnare bobinată.
Rășină și fibră de sticlă compuse din izolație solidă, nu numai că au o bună rezistență la impact, dar și o descărcare locală foarte mică.
2.2.2. Rezistență mecanică bună și rezistență mare la scurtcircuit. Pentru înfășurarea sârmei de tip cilindric segmentat, după turnarea în vid, rășina poate fi îmbibată între straturi, spire și secțiuni ale înfășurării simultan.
După întărire, rășina, sârma și fibra de sticlă sunt strâns combinate pentru a forma o structură rigidă și puternică. Proprietățile mecanice de înaltă rezistență ale structurii determină ca produsele turnate prin înfășurare a sârmei să aibă o bună rezistență la scurtcircuit.
Coeficientul de dilatare termică al materialului izolator compozit format prin întărirea rășinii și a fibrei de sticlă este (18 ~ 20) × 10⁻⁶/K, iar coeficientul de dilatare al cuprului utilizat în înfășurare este de 17 × 10⁻⁶/K, practic apropiat de cele două valori. Acesta elimină tensiunea mecanică dintre conductorul înfășurării și materialul izolator cauzată de dilatarea termică și contracția la rece în timpul funcționării transformatorului. Elimină de la rădăcină fenomenul de fisurare.
Deoarece produsul este turnat cu rășină la presiune înaltă și joasă, iar miezul de fier este acoperit cu rășină, acesta are o rezistență puternică la umiditate și coroziune. Chiar și atunci când umiditatea relativă a aerului este de 100%, acesta poate funcționa mult timp.
Deoarece izolația compozită din rășină pură și fibră de sticlă are o rezistență electrică extrem de mare, grosimea izolației de suprafață a produsului este de numai 1,5 ~ 2 mm, ceea ce îmbunătățește considerabil eficiența de disipare a căldurii pe suprafața de înfășurare.
2.3. Sistem de răcire și protecție
Transformatoarele uscate sunt răcite prin răcire naturală cu aer și răcire cu circulație forțată a aerului. Răcirea naturală cu aer este adoptată pentru a asigura funcționarea normală a transformatorului sub sarcină nominală. Transformatoarele uscate utilizate în centrala electrică Baoji nr. 2 sunt toate răcite cu aer forțat de un ventilator radial.
După răcirea prin circulație forțată a aerului, capacitatea transformatorului de tip uscat cu 800 kVA și mai puțin poate fi crescută cu 40%, iar cea a transformatorului de tip uscat cu 800 kVA și mai mult poate fi crescută cu 50% și poate funcționa continuu.
Transformatorul de tip uscat are în general gradul de protecție IP00, adică nu are carcasă și este utilizat în interior. A doua centrală electrică Baoji utilizează acest mod de protecție. De asemenea, în funcție de cerințele utilizatorului, se poate adăuga o carcasă de protecție.
Carcasa IP20 previne pătrunderea corpurilor străine solide mai mari de 12 mm și oferă o barieră pentru piesele sub tensiune. Când se adoptă protecția IP23, pe lângă funcția de protecție IP20, aceasta are și funcția de a preveni stropirea cu apă.
2.4. Sistem de control al temperaturii
Funcționarea sigură și fiabilă și durata de viață a transformatorului de putere depind în mare măsură de izolația sigură și fiabilă a înfășurării transformatorului. Temperatura înfășurării care depășește temperatura izolației este unul dintre principalele motive pentru care izolația este distrusă și transformatorul nu poate funcționa normal.
Transformatorul de turnare cu înfășurare din seria SC adoptă sistemul automat de protecție a temperaturii XMTB. Un element de măsurare a temperaturii cu rezistență termică din platină este încorporat în prima spiră a firului de înfășurare de joasă tensiune pentru a detecta automat creșterea temperaturii înfășurării, a afișa temperatura înfășurării trifazate de joasă tensiune și a oferi protecție termică pentru aceasta.
Odată cu schimbarea temperaturii ambientale și a sarcinii, când înfășurarea atinge temperatura limită, regulatorul de temperatură va trimite automat un semnal pentru a controla pornirea ventilatorului (110 ℃), oprirea ventilatorului (90 ℃), alarma (120 ℃) și declanșarea (145 ℃), astfel încât produsul să aibă o protecție fiabilă la suprasarcină în timpul funcționării.
Transformatoarele turnate cu sârmă bobinată din seria SC3 adoptă tehnologia patentată M&C pentru detectarea și controlul temperaturii înfășurărilor transformatoarelor și produc un regulator de temperatură care poate detecta direct temperatura înfășurărilor și poate realiza controlul răcirii cu aer forțat (AF), alarma de supratemperatură și declanșarea la supratemperatură a transformatorului.
După depanarea normală a regulatorului de temperatură, transformatorul este pus mai întâi în funcțiune în rețea, apoi regulatorul de temperatură este alimentat pentru funcționare. Regulatorul de temperatură este în starea de control automat, iar detectarea temperaturii și protecția transformatorului sunt efectuate. Când temperatura înfășurării este mai mare de 110 ℃, regulatorul de temperatură pornește ventilatorul pentru răcire forțată; Dacă temperatura înfășurării scade sub 90 ℃ în timpul răcirii cu aer forțat, ventilatorul se oprește.
Dacă temperatura înfășurării crește în continuare, regulatorul de temperatură va emite o alarmă de supratemperatură (155 ℃) și un semnal de declanșare la supratemperatură (170 ℃). Când regulatorul de temperatură se defectează și nu poate fi demontat temporar, scoateți regulatorul de temperatură, transformatorul putând continua să funcționeze, fiind necesar doar să monitorizați și să vă asigurați că transformatorul este în stare normală de funcționare.
3. Comparație între transformatorul uscat și transformatorul imersat în ulei
Avantajele semnificative și costul redus al transformatoarelor imersate în ulei sunt dificil de înlocuit cu alte transformatoare. În ceea ce privește cerințele de protecție exterioară și împotriva incendiilor din locurile generale, în prezent și în viitor pentru o perioadă mai lungă de timp, transformatoarele imersate în ulei vor fi în continuare în principal transformatoare imersate.
Însă pentru locurile cu cerințe ridicate de protecție la incendiu, se utilizează transformatoare de tip uscat sau cu lichid neinflamabil și cu lichid neinflamabil. Transformatorul uscat are o capacitate de suprasarcină mai mare decât transformatorul imersat în ulei, în principal pentru că densitatea de curent a transformatorului uscat este mai mică, capacitatea termică este mare, iar constanta de timp a înfășurării este mare.
Comparativ cu transformatoarele imersate în ulei, condițiile de funcționare a izolației transformatorului uscat sunt îmbunătățite. Transformatoarele imersate în ulei sunt utilizate în mai multe locuri, în timp ce instalațiile în aer liber sunt mai frecvente.
Gama de alimentare cu transformatoare uscate este mică, funcționarea în interior este mai mare. Comparativ cu transformatoarele imersate în ulei, acestea prezintă o amplitudine mai mică a tensiunii de trăsnet, un cap de undă mai lent și o probabilitate mai mică de lovire de trăsnet.
Transformatoarele uscate sunt adesea protejate de descărcătoare de oxid metalic, care nu numai că limitează supratensiunea atmosferică, ci și supratensiunea internă.
