I. Введение

Обычно он подключается к выходу генератора, потому что выходное напряжение генератора выше, а номинальное напряжение системы возбуждения ниже, поэтому требуется понижающий трансформатор.

Безопасная и стабильная работа трансформатора возбуждения генератора является предпосылкой безопасной и стабильной работы самоходного агрегата возбуждения, предпосылкой стабильной выработки электроэнергии генератором и выработки электроэнергии на полной нагрузке, является ключом к надежной работе системы возбуждения.

Электрическая мощность, необходимая для системы возбуждения, поступает с выхода генератора, а роль трансформатора возбуждения заключается в снижении выходного напряжения генератора (22 кВ) до входного напряжения электрического тиристора (850 В), обеспечении электрической изоляции между концом генератора и обмоткой возбуждения, а также в использовании в качестве выпрямительного сопротивления электрического тиристора.

II. Форма и характеристики трансформаторов возбуждения

Трансформаторы возбуждения, разделенные по режиму изоляции, имеют четыре основных типа

(1) Сухие трансформаторы, наполненные эпоксидной смолой.

(2) Бесщелочные стекловолокнистые обмотанные сухие трансформаторы.

(3) Сухие трансформаторы типа MORA.

(4) Трансформаторы, пропитанные маслом.

Нефтяные трансформаторы являются традиционными трансформаторами и постепенно заменяются сухими трансформаторами.

Сухой трансформатор имеет характеристики противопожарной защиты, взрывозащищенности и превосходных экологических характеристик, стал основным применением трансформаторов возбуждения.

Мировой эпоксидный сухой трансформатор был изготовлен в 1964 году компанией AEG из Западной Германии.

Характеристики сухого трансформатора с эпоксидной смолой:

(1) Высокая изоляционная прочность, заливка эпоксидной смолой с интенсивностью поля пробоя изоляции от 18 до 22 кВ / мм и примерно такая же сила молниеносного удара, как у масляных трансформаторов с тем же уровнем напряжения.

(2) Сильная устойчивость к короткому замыканию.

(3) Профилактические свойства выдаются, эпоксидная смола огнестойка и может погасить себя, не вызывая взрыва.

(4) Превосходные экологические характеристики, эпоксидная смола влагонепроницаемая, пылезащитная, может работать в суровых условиях окружающей среды.

(5) Малый объем работы по обслуживанию.

(6) Низкие эксплуатационные потери, высокая эксплуатационная эффективность, низкий шум.

(7) Малый размер, легкий вес, удобно установить и отладку

Сухие трансформаторы типа MORA имеют следующие характеристики:

Сухой трансформатор MORA - это новый тип трансформатора, разработанный за последние десять лет на немецком трансформаторном заводе MORA для адаптации к новым экологически чистым концепциям и применения новых процессов и материалов.

(2) обмотка высокого давления сухого трансформатора MORA слоисто сплющена вокруг керамической изоляционной опоры с хорошими изоляционными свойствами. обмотки высокого и низкого давления и между обмотками имеют вертикальные и поперечные охлаждающие вентиляционные каналы, трансформаторы обладают хорошей кратковременной перегрузкой и способностью к короткому замыканию.

(3) Сухой трансформатор типа MORA в вакууме пропитывает обмотку композитной изоляционной краской, а затем сушит, технология проста.

(4) Изоляция обмотки трансформатора состоит из стекловолокна или бумаги NOMEX, достигающей уровня изоляции F или H.

(5) Тип MORA обладает хорошими огнестойкими свойствами.

(6) Тип MORA может быть демонтирован после отказа. Материал обмотки может быть повторно использован.

(7) Тип MORA не требует литья оборудования и формы, первоначальные инвестиции могут быть значительно сэкономлены, дизайн продукта более гибкий.

(8) Рабочая нагрузка на эксплуатационное обслуживание типа MORA немного больше, ремонт относительно прост.

В настоящее время в Европе и Азии в основном используются эпоксидные литые трансформаторы, а в Соединенных Штатах больше используется MORA.

Базовый уровень воздействия сухой эпоксидной смолы может достигать 250 кВ, тип MORA - 150 кВ.

Сухие трансформаторы, наполненные эпоксидной смолой, имеют большую мощность до 20 МВА, а тип MORA может достигать только 8 - 10 МВА. [1]

III. Общие требования к трансформаторам возбуждения

Генератор, использующий метод самовозбуждения, выпрямитель мощности возбуждения источника возбуждения питается трансформатором возбуждения. Высоковольтная сторона трансформатора возбуждения обычно прикреплена к концевой шине генератора, трехфазный полностью управляемый мостовой выпрямитель с кристаллическим затвором низкого давления, нагрузка барьерного тока мощности возбуждения передается генератором с высокой индуктивностью человека и изоляцией земли. Характеристики нагрузки на трансформаторы возбуждения и провода, а также особые требования сети и электростанции к системе возбуждения генератора, так что условия работы и технические требования к трансформаторам возбуждения самоходного гидротурбинного генератора не совсем такие же, как у силовых трансформаторов общего назначения, в том числе:

(1) Электрический ток в обмотке трансформатора возбуждения не синусоидальный, и конструкция трансформатора должна учитывать влияние гармонического тока в обмотке. Поскольку константа запроса при роторе генератора обычно составляет несколько секунд, ток тиристора выпрямителя мощности возбуждения при отключении и ток линии на стороне переменного тока (т. е. сторона низкого давления при изменении возбуждения) рассматриваются как прямоугольные волны, существует основная составляющая гармонической волны, гармонический ток увеличивает потерю меди и железа трансформатора и искажает форму волны напряжения на конце генератора. Поэтому при проектировании и изготовлении трансформаторов возбуждения необходимо учитывать влияние гармонического тока обмотки трансформатора, включая магнитную плотность сердечника трансформатора, емкость, перегрузку и т. Д. Необходимо учитывать влияние гармонического тока. Гармонический ток может вызвать гармонический шум от работы трансформатора, поэтому в структуре и механической прочности сердечника и обмотки необходимо рассмотреть меры по снижению гармонического шума.

(2) В качестве трансформатора возбуждения, подключенного к концу генератора, он должен быть спроектирован в соответствии с техническими требованиями электрооборудования на конце генератора. В соответствии с требованиями GB 1094.1 « Общие положения части 1 силовых трансформаторов», при нагрузке генератора, на зажимах, подключенных к генератору, трансформатор должен выдерживать 1,4 - кратное номинальное напряжение и длиться 5s. Обычно требуется также работа 60s при перенапряжении напряжения в 1,3 - кратном номинальном напряжении на конце генератора. Трансформатор возбуждения должен иметь возможность работать непрерывно в течение длительного времени при 110 - процентном номинальном напряжении.

(3) Номинальное напряжение обмотки низкого напряжения трансформатора возбуждения должно быть выбрано в соответствии с требованиями к максимальному напряжению возбуждения при сильном возбуждении генератора. При сильном возбуждении генератора выходное напряжение выпрямителя мощности возбуждения имеет более высокие требования, напряжение верхнего значения возбуждения генератора. Верхнее напряжение возбуждения выбирается в соответствии с требованиями энергосистемы, в которой находится генератор.

(4) Трансформаторная емкость должна удовлетворять мощности возбуждения, требуемой для длительной непрерывной работы генератора, и может работать непрерывно в течение длительного времени, когда ток возбуждения и напряжение генератора в 1,1 раза превышают ток возбуждения и напряжение при номинальной нагрузке генератора.

(5) Перегрузочная способность трансформатора возбуждения должна соответствовать требованиям мощности возбуждения и продолжительности сильного возбуждения генератора. При сильном возбуждении генератора трансформатор возбуждения работает под напряжением верхней величины возбуждения, стабильное значение тока возбуждения также является током верхней величины возбуждения. В это время мощность возбуждения имеет более высокие требования к нагрузочной способности трансформатора возбуждения.

(6) Между высоковольтными и низковольтными обмотками трансформатора возбуждения должны быть установлены электростатические изоляционные экраны и заземление. При вводе трансформатора и переходном перенапряжении на стороне высокого давления перенапряжение будет создаваться в обмотке низкого напряжения трансформатора возбуждения через распределенную емкость между обмотками высокого и низкого напряжения трансформатора возбуждения. Чтобы уменьшить перенапряжение на низковольтной стороне трансформатора возбуждения в это время, между обмотками высокого и низкого напряжения трансформатора возбуждения должна быть установлена электростатическая защита и заземление с сердечником трансформатора, чтобы избежать перенапряжения, угрожающего безопасности выпрямителя мощности возбуждения. электростатический экран также уменьшает влияние высокой гармоники и перенапряжения обмотки низкого напряжения трансформатора на обмотку высокого давления и сеть, улучшает возбуждение

IV. Электромагнитная совместимость магнитных трансформаторов.

Кроме того, трансформаторы возбуждения, как категория применения силовых трансформаторов, все еще должны соответствовать техническим требованиям обычных силовых трансформаторов. К ним относятся, в частности, следующие:

(1) Уровень эксплуатационного повышения температуры и теплостойкости изоляции.

(2) Способность выдерживать короткое замыкание.

(3) Уровень изоляции.

(4) Отсутствие требований к вспомогательному оборудованию, включая трансформаторы тока, устройства контроля температуры и т. Д.

(5) Другие, например, уровень шума, уровень местного разряда, трехфазная симметрия.

V. Практические инженерные применения для трансформаторов возбуждения все еще имеют некоторые технические требования, связанные с инженерией, такие как:

(1) Тип и структура трансформатора возбуждения.

(2) Способ сборки и уровень защиты.

(3) Способы установки и требования на площадке электростанции, включая соединение с шиной генератора и т.д.

Для удобства транспортировки или подходящего соединения с закрытой шиной генератора, трансформатор возбуждения большого генератора обычно имеет однофазный трансформатор, состоящий из трехфазной группы трансформаторов, и требует, чтобы однофазный трансформатор имел такую же структуру и хорошую взаимозаменяемость.

VI. Конструкция и конструкция трансформаторов возбуждения

Ниже приводится пример сухого трансформатора с эпоксидной смолой.

Железо

Железо - это магнитная цепь трансформатора, состоящая из силиконовой стали и зажимного устройства. Материал с сердечником кальция использует высококачественные холоднокатаные зерна с силиконовой сталью, стальной стержень с полностью наклонным швом 45° с изоляционной лентой зонтика, поверхность герметизирована специальной смолой. Железо должно быть точечным заземлением, иначе образуется циркуляция, увеличивающая потери. Потери холостого хода трансформаторов в основном связаны с потерей сердечника.

Основные меры по снижению потерь при холостом ходу трансформаторов:

Снижение магнитной плотности сердечника трансформатора;

Выберите высококачественный материал из силиконовой стали;

Снижение толщины железа

Использовать полностью наклонную конструкцию швов.

обмотка

обмотка является важной частью сухого трансформатора и состоит в основном из проводов (цинковых линий) и изоляционных конструкций (смол).

Конструкция обмотки определяет номинальную емкость, номинальное напряжение и условия использования.

Потери нагрузки трансформатора состоят из потерь сопротивления и дополнительных потерь в проводах обмотки. Расчет обмотки должен отвечать следующим требованиям:

(1) Электрическая прочность. Изоляция обмотки должна соответствовать требованиям к рабочей частоте и напряжению при испытании молниеносного удара, установленным континентальными стандартами или требованиями пользователя, и иметь определенный запас.

(2) Термостойкость. При эксплуатации нагрузки повышение температуры обмотки не должно превышать предела температуры, указанного в классе теплостойкости изоляционного материала.

(3) Механическая прочность. Электрическая мощность, создаваемая обмоткой сухого трансформатора под действием тока короткого замыкания, приведет к смещению обмотки и изменению сопротивления короткого замыкания, оба из которых должны соответствовать требованиям континентального стандарта.

Для заливки сухих трансформаторов. обмотка высокого давления заливается смолой в пресс - форму, а конец обмотки низкого давления завернут смолой.

Материалы для обмотки в основном медь и алюминий. В зависимости от физических свойств смоляной системы и самого электропроводящего материала коэффициент теплового расширения смоляной системы, заполненной стекловолокном, аналогичен коэффициенту теплового расширения меди, поэтому сухой трансформатор, заполненный стекловолокном, использует медные проводники. Коэффициент теплового расширения смоляной системы, заполненной кремниевым микропорошком, аналогичен коэффициенту теплового расширения алюминия, поэтому сухой трансформатор, заполненный кремниевым микропорошком, использует алюминиевые проводники. Сухие трансформаторы с алюминиевой обмоткой имеют плохую механическую прочность и недостаточные требования к качеству сварки.

Проводники, используемые в обмотках трансформаторов, в основном имеют две категории: линейные и фольговые.

Тип обмотки состоит в основном из слоистой обмотки и фольги.

Технология намотки обмоток высокого давления зрелая, качество изоляции надежное, высокая степень автоматизации, коэффициент использования более 70%.

Низковольтная фольговая обмотка имеет высокую эффективность, экономит материал, меньше утечки магнита, сильную способность к короткому замыканию, коэффициент использования более 90%.

VII. Выбор трансформатора возбуждения

Трансформатор возбуждения с точки зрения конструкции и конструкции, как и обычный распределительный трансформатор, напряжение короткого замыкания составляет от 4% до 8%. Учитывая, что трансформатор возбуждения должен быть надежным, при сильном возбуждении должна быть определенная перегрузка. И источник возбуждения, как правило, не предназначен для резервного источника питания, поэтому следует выбрать сухой трансформатор с простой и сильной перегрузкой. Использование масляных трансформаторов также возможно с точки зрения снижения стоимости системы возбуждения.

Когда трансформатор возбуждения установлен на открытом воздухе, фидер между боковой стороной трансформатора и выпрямительным мостом.Из - за падения напряжения сопротивления он не должен быть слишком длинным, особенно если ток возбуждения большой, это необходимо учитывать. Кроме того, не следует использовать одножильные бронированные кабели. Вместо этого следует использовать резиновые кабели. Поскольку одножильный бронированный кабель проходит через переменный ток, в стальной броне будет ощущаться более высокое напряжение и ток, который нельзя игнорировать, и создавать помехи для кабеля связи.

(1) Свойства трансформаторов возбуждения и проводов. Следует четко требовать, чтобы трансформатор возбуждения обладал характеристиками и проводами, такими как тип, номинальная емкость (для удовлетворения требований системы возбуждения), повышение температуры, требования к изоляции под давлением, группа соединений трехфазной группы трансформаторов, уровень изоляции, уровень шума, уровень местного разряда.

2 Технические требования. Уточните подробные технические требования к трансформаторам возбуждения, некоторые гидроэлектростанции требуют, чтобы трансформаторы возбуждения выбирали продукты известных производителей в материковой части страны.

Для агрегатов, использующих электрическую тормозную остановку, необходимо уточнить, является ли трансформатор возбуждения одновременно тормозным трансформатором.