发电机和变压器电气绝缘系统的最新发展

2017-04-12 11:28:44 大云网　点击量：评论 (0)

核心提示：　　6发电机和变压器电气绝缘系统的最新发展用于发电和输电系统的高压设备正在继续发展，以减低生产成本提高效率，新近还要求尽可能减小对环境的影响。在这些设备中，最重要的性能是绝缘。为使绝缘系统

核心提示：　　6发电机和变压器电气绝缘系统的最新发展用于发电和输电系统的高压设备正在继续发展，以减低生产成本提高效率，新近还要求尽可能减小对环境的影响。在这些设备中，最重要的性能是绝缘。为使绝缘系统安全可靠地运

　　6发电机和变压器电气绝缘系统的最新发展用于发电和输电系统的高压设备正在继续发展，以减低生产成本提高效率，新近还要求尽可能减小对环境的影响。在这些设备中，最重要的性能是绝缘。为使绝缘系统安全可靠地运行，绝缘材料的性能制造工艺和绝缘结构是最主要的话。

　　应溥昌为使绝缘系统安全可靠地运行，绝缘材料的性能制造工艺和绝缘结构是最主要的话。过去几十年来，高压绝缘系统发生了系列变化。

　　3尸6的应用导致56断路器013和01丁等的发展，优良的绝缘性能和先进的工艺使其能在高压电缆绝缘子和其它高压设备上应用。

　　新近，现有的技术已被应用于种新的领域，用于输配电的高压电缆技术，现已在发电机和变压器中作为高压绕组，致使种新型的高压发电机，打0咖6新的风力发电体系评出也0，1和无油电力变压器DryfonerTM由此而产生。

　　变压器绝缘系统的最新发展，特别着重于传统的和新设备绝缘结构和绝缘特性之间的比较。

　　在最初的电缆中，空气是主要用诸如天然橡胶杜仲胶油和石蜡麻棉松香和沥青，后来用矿物油浸溃纸。随着要求越来越高的电压，为防止空隙内发生局部放电，从而发展了充油电缆。今天，在输配电系统中主要采用的两大电力电趣液体浸溃纸电缆和挤出聚合物电缆。

　　挤出电缆绝缘先是从热塑性聚乙烯开始，很快被化学交联聚乙烯，取代，由此占领了整个行业现在普遍用于地下配电系统，由于这种技术的重大进步，很快转向变压器应用领域。

　　现今，电力电缆的主要部件是过去几年来，高压绝缘系统发生由导体内外有两层半导电层的绝了系列变化。

　　绝缘材料已被改进，以增加其所承受的电场强度。例如，旋转电机电力电缆技术电力电缆技术已有很长历史，自19世纪80年代广泛使用白炽照明系统就已开始20世纪初期，已建成缘和护套组成。导体由多股铜或铝线做成，然后用绝缘材料棵盖该导体，最后在绝缘外加上金属护套。

　　电缆技术的新应用约增加倍。

　　良好的使用绝缘电缆的地下电气化新的绝缘介质已被引入，例如，设施。

　　0，06的，就是这种具有丰资公司，或被有经济实力的集团或公司收购，形成新的电力电子企业，使企业获得新的发展机遇。有些企业积极承担国家重点项目或军工项目，获得国家拨款和低息贷款，企业获得迅速发展。

　　3产品质量是产品能否进人国际市场的关键。

　　目前我国的电力电子产品的质量与国外大公司产品质量相比，还有定的差距。我们定要下大力提高产品质量，与国际标准接轨，才能在激烈的国际市场竞争中立于不败之地。

　　从1987年1月开始与国内企业合作，与美国用户共同探讨中国的电力电子器件出口事宜到现在，森诚公司已探索奋斗了15年。今后森诚公司更要与国内企收加强合作，共同发展中国电力电子器件的海外市场。我们坚信在后丁0时代，在仝世界的，个市场上都有中国电力电子企业的发展空间，届时中国电力电子企业的海外机构和销售代理商将布满全世界。惠富运行经验的传统又1电缆的绝缘系统，但不需要有金属屏蔽和护套。在这种应用中，高压电缆绕组由导体内半导电层固体电介质和外半导电层组成，在传统电缆术语中，通常被称之为电缆芯。该电缆的材料和加工工艺与高电缆技术中所采用的相。这样，实际上与通常使用于电力输配电系统的电缆完全等同。

　　与在电缆系统中样，新应用也要求有电缆接头和终端，因为电缆和电缆附件控制了电缆绕组系统做最佳选择。但是不同绝缘尺寸的电缆之间总是要用转换接头，接头各种情况也各不相同。

　　将这种高压电缆技术应用于发电机和变压器是新绝缘概念的核心，它嬴予这种设备提高运行性能新的可能性。

　　传统发电机中，定子绕组由方形绝缘导体棒组成。过去20年来，虽然对地工作电压已经增加，但绝缘材料和系统的变化相对较小。对在导体外使用云母带，再用环氧或聚酯树脂浸溃的发电机而言，如今的工作场强是2.510对使用云母带的绝缘系统来说，非常重要的是在制造过程中要保持绝缘系统无空隙，但机械应力和热循环会导致空隙的形成。因此，随电压的增高，绝缘内必定会出现局部放电。

　　传统定子线棒的开头是长方形不均匀，转角处的电场强度高。另外，在绕组端部区域，必须采取复杂措施，以控制电场强度，避免发生局部放电和电晕。传统发电机的这种设计原则使其输出电压不能超过3035，而电力输送的电压已达到800，甚至更高，以传统发电机为基础的发电厂经常需要用升压变压器。

　　与传统发电机相反，0评60161的绕组是由挤出又1电缆组成，可以避免传统绝缘结构的电场不均匀性。电缆绕组是圆柱形导体，沿导体面的电场分布均匀，其定子槽可以加工成适合带有屏蔽绝缘的电缆绕组的形状。

　　现今，这种应用方式的，绝缘的工作场强可以达到15，和现有的500，电缆设施所能达到的样。因此，新型发电机对建造直接能接到输电系统电压标准而不需升压变压器的高压发电机提供了，能，而且还降低了功率损失，提高了效力机械应力和磁应力分隔开，这样可以独立最佳选择这些基本设计参数，从而可以对与之相关的材料进行改进。

　　1998年春，额定45和6001的发电机样机，已在瑞典北部，呢水电站投入运行。另外台发电机或正在运行，或正在建造。

　　它们是额定容量为136化42厘和3000，1的汽轮发电机和155让，75MWA和125rm的水力发电机。

　　以，0评6打001技术为基础，最近座落于近海和沿海区域的风场开发了新型的风力发电系统治出0，的典型额定功率是35厘界。界比也，1的基本设计特点是定子用高压电缆绕组基本原理从，0评6付00得到，转子为永久磁铁，转子与透平机直接偶合无齿轮箱，以及直流集电系统。

　　评加印挪的设计在电气回路方面均达到最佳化。例如，在每个定子槽内安装两排电缆绕组，每相是说不需要电缆接头。通常，WindfomerTM被安装在海上或近海岸。因此，界印所用的全部材料要仔细选择，以防止在严酷环境条件下金属部件生锈，电介质老化。

　　在传统电力变压器中，绝缘系统主要由矿物油和纤维素纸组成，事实证明这个组合具有突出的介电性能和热性能。从绝缘系统方面看，这是种非常有效的组合，纸和油本身的介电强度分别达到40和12，爪爪，而该组合的介电强度为64爪爪。然而，对变压器而言，由于各种原因，其工作场强只允许1.5，爪。油纸绝缘也有不足之处，例如有着火和，炸的危险油喷溅的危险等等。

　　传统变压器的油纸绝缘系统，只有经非常彻底的处理过程，才能得到良好的介电性能。在自然状态，纸或纸板典型的含有510的潮气，因此，第步处理过程是在高温高达130，和真空下的完全干燥过程，以使潮气含量降低到约5，第步处理过程是对工作部件铁芯。绕组固定块和引线进行真空浸溃，使矿物油达到且充满绝缘系统的所有空隙。单单完全干，所需时间可能就要两个星期。因此，科技开发人员对电力变压器的干式设计具有极大的兴趣。现有的两种类型是绝缘为3气体变压器和用模塑环氧玻璃纤维材料做成的变压器。

　　已气体绝缘变压器的电压等级可以达到275.随环保要求的提高，人们希望找到种3的替代物。以模塑环氧玻璃纤维绝缘的变压器，最高的电压等级只有36kV左右，主要是因为内部场强超过了局部放电起始电压。因为最新推出的干式变压器0，1既不含油，也不用纸，不存在与可燃性油有关的危险，也不需要昂贵的完全干透过程。

　　传统变压器和，1之间的差别不仅在绝缘材料，而且在绝缘结构上。

　　对传统的电力变压器，绝缘系统由两部分组成4绝缘和匝间绝缘。主绝缘是绕组和接地部件之间不仅必须承受因雷电和断路器开关产生的瞬时过电压，还必须承受交流电应力。对匝间绝缘，其设计要求主要是瞬时过电压的影响。对匝间绝缘模型的电场分析明，电场强度在绕组边缘之间的油隙中大大增加。对用电缆绕组的，7171不存在这样的问，因为外半导电层是接地的，电缆绕组的绝缘只须起传统变压器中主绝缘的作用。

　　另外，高压电缆技术与变压器技术的组合可以呈现将各种零部件传统变压器中，绝缘系统的介电强度绕组的机械强度和耐热极限互相依存，而在新技术中，不同功能性可以独立做到最佳状态。

　　17，10单相变压器，建造的主要目的是概念演和验证设计思路。第台是为出汰3阳找1瑞典在6如水电站。第台也已安装完毕。

　　离压电缆绕组的般特性2电缆面接地外层地点的接触电阻分重要。

　　外芊导电层的电阻率必须要在某范围电阻率太高，会引起半导电层两接触点之间的电位太高，电阻率太低，会导致半导电层中的功率损失增大。半导电层和接地系统之间保持良好接触也很重要。

　　绕组对新型发电机和变压器连接的电缆绕组而言，在交流电压下，电场强度沿电缆绕组的直线端部到中性点逐渐降低。因此为尽量减少绝缘的使用量，电缆绕组可以用几段不同绝缘厚度的高压电缆组成。

　　沿绕组的冲击电压分布与在交流电压下不同，段电缆的绝缘强度必须能承受作用于端部的部分瞬时过电压，绝缘厚度也必须考虑这个情况。

　　工作场强应当注意，电缆技术绝缘设计。如今的电缆绝缘材料和生产技术例如干法交联。超净生产和重挤出可以制得工作场强15，1以上的可靠的电缆。在新型发电机和变压器的绝缘设计中，目前，工作场强控制在10，1左右，这是根据实际情况在考虑中的电压范围内选定。

　　在将来，将引入更高的电场强度。

　　这样高的电场强度对基于云母和环氧的传统油绝缘是不可能达到电场分布，因此电缆的绝缘被充分利用。

　　机械方面，为避免因振动而引起外半导电层的磨损，0评610爪财1在电缆和槽壁之间的间隙垫入硅橡胶角带，使电缆绕组牢固地固定在槽内。由硅橡胶衬垫提供的固定力还能适应电缆绝缘热膨胀的要求，同时也使外半导电层与接地的定子铁芯保持良好接触。

　　评出60在槽部设计和缠绕方法上有自己的特点，其中之是每个槽内有两排电缆绕组，因此将电缆固定在槽内采用不同的方法。

　　对0016电缆绕组的外半导电层的电阻率目前约为40，变压器的大型风电机组188公司开发的高压发电机可直接并网，文李连贵为控制面电位，电缆绕组的外面每匝有个点交流接地。

　　热方面由于，0评6门定子绕组电缆中的电流很小，因此欧姆损耗与铁耗的比率要比传统发电机低得多，大部分热量是由处于地电位的定了铁芯产生，这样大大简化了冷却系统。在，界6付016定子铁芯中安装水冷却回路，使系统保持在可接受的温度值。

　　在传统变压器中，用油既作为绝缘，又作为冷却媒质，因此，两种功能之间具有不，分割的联系。然而对0冰，爪1而言，介电绝缘和冷却之间联系极小，可以优化选择空冷或水冷系统，只要能使运行温度保持在规定值之内。

　　结论云母环氧和油纤维素纸统治旋转电机和电力变压器的绝缘系统已有多年的历史。然而近几年来电缆已被引入发电机和变压器作为高压绕组用，这样就导致新型发电机，016广，新型风力发电系统评，和新型变压器，印7的产生。新型高压发电机和变压器具有效率高荞命氏及对环境影响小等特点，这给予高压设备设计新的可能性，所推出的产品代了高压电磁学利用3，方程中的潜能的可能性。茗最近瑞士六88公司开发成功种不用齿轮箱升速的，也不需变压器升压的低转速高电压大容量风力发电机组，从而带来了电机发展百年历史上的次革命。它不限下风电领域，而且将广泛用于水轮和汽轮发电机上，大量节省变压器。

　　与传统风电机组不同的是，这种被称为界10，1新型风电机组通过齿轮箱，采用大直径圆盘式永磁钢转子而不是异步发电机转子，定子绕组采用圆形的高压电缆线而不是矩形截面的铜线。这种圆形高压电缆技术是瑞士88公司的专利发明，全部定子绕组由根电缆绕制，中间没有接头，可靠性较高。发电机电压可达20以上，最高可达400.最初的发电频率约为5经过极管整流器和可控硅逆变器后得到50只2工频的交流电。

　　新型风电机组的单机容量为3，5厘评。当容量为3界时，风轮机的中心高为70，3个叶片，每个叶片长约45由环氧玻璃钢制成。具有多极结构的大直径圆盘式永磁钢转子直径为6m以上，转速约为18r min.为适应海上运行，永磁钢采用防腐材料。机组可在528瓜3可变风速下运行，风速为13，18时达到额定功率。低于额定风速时，叶片角度自动调到有效位置；当风速为18，27爪5时，输出功率从34降到500界。当风速平均为8取3时，年发电量约为，界。

　　由于省略了齿轮箱变压器，起励器功率因数校准器等设备，而使这种新型机组的成本大为降低，同时还减少了运行和维护费用，提高了效率，提高了可用率。而且机组使用寿命过后，有效材料都能再生利用。转子采用永磁钢材料对环境也有好处。由于较多地采用了环保型材料，这种机组有利于生态环境的特点十分突出。

　　开发这种新型风电机组的基础是0讽6打0打1技术，即不必采用升压变压器即可直接并网的高压发电机系统，也就是圆形高压电缆专利发明。除了用于即将安装投运的瑞典Nassudderr海上风电场上的首批大容量风电机组外，这种新技术免在1998年5月瑞典北部卢雷河上波里尤斯水电站安装的发电机上首次应用，它不用变压器可直接并网。

　　计划于2000年底投入运行的EskUstuna54kV高压汽轮发电机将是应用这种高压发电机新技术的里程碑。除了上述风电水电和火电新产品之外，这种新技术也可用于老产品的技术改造。因此，这种可使输出功率增加20，维护费用减少半，界发电设备行业关注的焦点，这在最近几届国际大电网会议上已经引起轰动。