Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Твердая изоляция внутренних высоковольтных конструкций

Проектирование высоковольтных силовых и анодных трансформаторов средней мощности - Твердая изоляция внутренних высоковольтных конструкций

Оглавление
Твердая изоляция внутренних высоковольтных конструкций
Влияние режимов работы изоляционных конструкций на внутреннюю изоляцию
Стационарный режим эксплуатация трансформаторов в схемах выпрямителей
Переходные режимы эксплуатации трансформаторов в схемах выпрямителей
Эксплуатация трансформаторов тока и напряжения
Эксплуатация трансформаторов и дросселей в усилителях низкой частоты
Катушки индуктивности и вариометры
Эксплуатация импульсных трансформаторов и зарядных дросселей
Разъединители механической блокировки, контакторные устройства, выключатели, переключатели
Антенно-фидерные тракты
Влияние режимов работы изоляционных конструкций на внешнюю изоляцию
Влияние климатических и механических условий эксплуатации
Влияние температуры
Влияние повышенной   влажности
Радиационная стойкость и механические факторы
Электрические свойства диэлектриков
Электрические свойства полимерных материалов
Электрические свойства стеатитовой керамики
Кратковременная и длительная электрическая   прочность эпоксидных компаундов
Кратковременная и длительная электрическая прочность полиолефинов
Кратковременная и длительная электрическая прочность керамики, лейкосапфиров
Электрическая прочность эпоксидных компаундов при механическом нагружении
Короностойкость и дугостойкость полимерных материалов
Полупроводящие полимерные материалы
Пробой в воздухе на постоянном напряжении и при частоте 50...400 Гц
Пробой вдоль поверхности на постоянном напряжении и при частоте 50...400 Гц
Пробой в воздухе и вдоль поверхности при высокой частоте
Факторы, влияющие на механические свойства изоляции, эпоксидные компаунды
Физико-механические свойства изоляции термопластов
Физико-механические свойства изоляции стеатитовой керамики
Физико-механические свойства изоляции стеклопластиков
Физико-механические свойства изоляции эпоксидных компаундов
Физико-механические свойства изоляции термопластов
Физико-механические свойства изоляции стеклопластиков
Адгезионная прочность
Образование термоупругих напряжений в изоляции
Снижение термоупругих напряжений
Образование термоупругих пробоев в изоляции
Выравнивание полей внутренней изоляции
Выравнивание полей внешней изоляции
Электромоделирование электрических полей изоляционных конструкций
Решение краевых задач электростатики на ЭВМ
Оптимизация систем изоляции высоковольтных конструкций
Выбор изоляционных промежутков
Оптимизация технологии систем изоляции высоковольтных конструкций
Конструкции высокопотенциальных трансформаторов
Конструкции высокопотенциальных блочных трансформаторов
Конструкции высокопотенциальных трансформаторов с малой емкостью
Проектирование высоковольтных силовых и анодных трансформаторов
Проектирование высоковольтных силовых и анодных трансформаторов средней мощности
Проектирование высоковольтных силовых и анодных трансформаторов большой мощности
Проектирование трансформаторов модуляционных и   низкой         частоты
Проектирование импульсных трансформаторов
Высоковольтные дроссели, катушки индуктивности и вариометры - проектирование
Проектирование изоляции поворотных и опорных изоляторов
Проектирование изоляции высокочастотных изоляторов
Проектирование изоляции поворотных изоляторов
Проектирование изоляции проходных изоляторов
Проектирование изоляции реле, выключателей и переключателей
Коаксиальные высоковольтные конструкции антенно-фидерных трактов - проектирование
Системы изоляции нестандартных высоковольтных устройств - проектирование
Список литературы

Высоковольтные трансформаторы средней мощности. С ростом мощности трансформаторов, увеличения площади сечения провода обмотки и толщины изоляции повышается механическая и электрическая прочность межвитковой изоляции.
Размеры катушек не препятствуют выравниванию электрического поля в изоляции и емкости обмотки, что позволяет повысить общую прочность продольной изоляции. Расстояния между выводами ВВ обмотки и от выводов до заземленных элементов принимают такие значения, которые в изделиях до 10 кВ допускают во многих случаях выполнение их лепестками и шпильками без локализации или выравнивания электрического поля.
Одновременно с увеличением мощности трансформатора, массы намоточного провода и толщины изоляции, обусловленных механическими и технологическими требованиями, растут потери в меди:
(10.2)
где j — плотность тока; тm — масса меди обмотки.
Несмотря на квадратичный закон увеличения плотности тока и площади поверхности катушки, пропорциональная зависимость между ними отсутствует, так как в качестве площади охлаждения принимается не вся поверхность катушки, а только открытая ее часть. Во избежание значительного уменьшения плотности тока в обмотке и нерационального расхода меди с ростом мощности трансформатора целесообразно увеличивать площадь охлаждения.
Кроме того, с возрастанием объема эпоксидной изоляции ухудшаются условия охлаждения обмоток. Это приводит к увеличению температурных градиентов и термоупругих напряжений в изоляции. Усложняется также технологический процесс одновременной заливки обмотки низшего и высшего напряжении в одной катушке. Рост охлаждающей поверхности и упрощение технологии достигаются заливкой каждой из обмоток отдельно. Между ними создается воздушный канал. Распределение напряженностей электрического поля в такой комбинированной, воздушно-эпоксидной изоляции зависит от толщины эпоксидного слоя и воздушного канала. Технико-экономическая эффективность такой конструкции видна из сравнительных данных трансформаторов мощностью 10... 63 кВ-А, выполненных со сплошной эпоксидной изоляцией и воздушно-эпоксидной (табл. 10.1). При мощностях, меньших 10к В-A, на частоте 50 Гц применение воздушных каналов малоэффективно, так как увеличивает массу и габариты конструкции.
Несмотря на улучшение условий охлаждения обмоток, плотности тока в трансформаторах до 10 кВ-А не могут быть значительно увеличены из-за допустимых падений напряжения в выпрямителе, которые в большинстве случаев для анодных трансформаторов не должны превосходить 3...4%.
Расход меди при воздушно-эпоксидной изоляции снижается по сравнению с вариантом сплошной изоляции от 20... 40% до нескольких раз, а стоимость годовых затрат — на 7...8%.


Примечание. В числителе характеристика первичной обмотки, в знаменателе — вторичной.
Для напряжений 5... 8 кВ, независимо от совместной или раздельной заливки каждой из обмоток, может быть использована бумажно-эпоксидная изоляция. При больших напряжениях обычно принимается литая изоляция.
Таблица 10.2

Высоковольтная катушка анодного трансформатора
Рис. 10.6. Высоковольтная катушка анодного трансформатора 1— секция обмотки; 2 — заземленный электростатический экран; 3 — высоковольтный электростатический экран; 4 — изоляторная часть; 5 — выводы обмотки; 6 — текстолитовая панель

Ширина воздушного канала между обмотками выбирается с учетом условий охлаждения (табл. 10.2) и электрической прочности.
Из табл. 10.2 видно, что для высоты катушки 150 мм ширина канала больше 10... 14 мм не дает значительного увеличения коэффициента теплоотдачи, а для высоты 300 мм и более— шире 22 мм.
На рис. 10.6 приведена П-образная катушка трехфазного трансформатора мощностью 50 кВ-А с питанием от сети напряжением 380 В, частотой 50 Гц, обмотки которого выполнены с воздушно-эпоксидной изоляцией. По внутреннему диаметру высоковольтной катушки и ее торцам компаунд армирован латунной сеткой, края которой завальцованы вокруг провода круглого сечения. Сетка служит для упрочнения компаунда и в качестве электростатического экрана.
Применение экрана исключает появление короны в воздушном канале и на торцах около магнитопровода.

По наружному диаметру катушка металлизирована цинком до основания изоляторной части кратерного типа, рассчитанного на поверхностный пробой при напряжении 57 кВ.
Такая изоляторная часть позволяет удобно разместить внутри нее отводы вторичной обмотки, имеющие разность напряжений 1,5... 2 кВ, и надежно закрепить панель с выводами в заливочной форме.
На противоположной от выводов стороне катушка имеет еще две технологические панели, которые совместно с панелями изоляторных частей обеспечивают закрепление обмотки в заливочной форме методом подвески.
Выбранная конструкция изоляторной части позволяет использовать для внешней изоляции слой компаунда без резких изменений его толщины. Небольшая высота изоляторной части снижает разнотолщинность и способствует уменьшению термо- упругих напряжений в компаунде. Выравнивание электрического поля на поверхности изоляторной части обеспечивается выбором формы компаунда, высоковольтного и заземленного электрических экранов, залитых в изоляторе.
Разработан высоковольтный анодный трансформатор с питанием от сети напряжением 220 В, частотой 400 Гц, у которого ширина воздушного канала между обмотками выбрана с учетом отсутствия короны без металлизации вторичной катушки.
Исключение металлизации упрощает изготовление катушек и снижает влияние на электрическую прочность мелких дефектов в наружном слое изоляции.
Отрицательной стороной такого решения является увеличение в 2... 3 раза, по сравнению с необходимым по условиям охлаждения, ширины, воздушного канала. Рост диаметра высоковольтной обмотки приводит к увеличению средней длины окружности витков, к большему расходу меди и к большим джоулевым потерям в ней.
Одновременно с ростом диаметра обмотки и окна для ее размещения увеличивается масса магнитопровода и потери в стали, которые для частоты 400 Гц могут быть весьма значительными.
Д. И. Петровскому удалось найти такое соотношение параметров конструкции, которое позволило уменьшить расход меди на 25... 30% по сравнению с вариантом сплошной изоляции обмоток.
Первичная и вторичная обмотки наматываются на стеклоэпоксидные точечные каркасы.
Выводы первичной обмотки посредством приливов сложной формы выводятся на торец трансформатора. Выводы высоковольтной вторичной обмотки разносятся на разные стороны катушки и размещаются в углублении приливов.

Дальнейшим развитием такой конструкции анодного трансформатора явилась разработка высоковольтного преобразователя (трансвентиля), у которого кремниевые лавинные диоды «размазаны» по поверхности катушки. Трансвентили мощностью 6,3; 10; 16; 25 и 40 кВт преобразуют переменный трехфазный ток напряжением 220 В и частотой 400 Гц в постоянный напряжением от 10 до 50 кВ. Залитые в компаунд блоки диодов устанавливаются каждый на отдельную секцию обмотки. Выводы секций выполнены буксами, залитыми в наружном слое компаунда. Электрическое соединение секций и отдельных блоков производится посредством внешнего монтажа.
Трехфазный высоковольтный анодный трансформатор
Рис. 10.7. Трехфазный высоковольтный анодный трансформатор объемной конструкции
1 — катушка; 2 — арматура крепления; 3 — высоковольтные выводы

В этом случае, так же как и в трансформаторах блочной конструкции, источник питания и прибор совмещаются по однопотенциальному признаку. Аналогично блочным трансформаторам накала исключаются разрядные промежутки между трансформатором и мостом выпрямителя, сокращается высоковольтный монтаж и исключается необходимость в дополнительных изоляционных конструкциях для установки диодов.
Так как контакт между секциями производится снаружи катушки, то появляется возможность уменьшить толщину изоляции катушки.
С учетом приведенных факторов блочная конструкция приводит к резкому сокращению массы и габаритов высоковольтного выпрямителя.
Другой возможностью значительного сокращения габаритов, и особенно массы, трансформаторов является использование теплостойких материалов на класс изоляции Н или F.
Применение теплостойких проводов, прокладочных материалов и теплостойких пропиточно-заливочных компаундов ТКП-2 и ТКЗ-2, ЭТЗ-16 при размещении катушек на трехфазном объемном ленточном магнитопроводе (рис. 10.7) позволило при условии принудительного охлаждения потоком со скоростью не менее 3 м/с разработать трансформатор мощностью 7,2 кВ-А высотой 252 мм, диаметром 251 мм. Масса его около 20 кг.
Трансформатор имеет две высоковольтные обмотки по 5 кВ, которые находятся под потенциалом 17 и 27 κβ постоянного напряжения. Для изоляции выводов использован теплостойкий высоковольтный кабель.
С целью снижения термоупругих напряжений и массы сетевая обмотка выполнена из алюминиевой фольги, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) которой близок по значению к ТКЛР компаунда. Высоковольтные обмотки намотаны из медного провода с теплостойким покрытием.
Арматура крепления трансформатора сделана из алюминиевых сплавов. Для снижения площади поперечного сечения и массы магнитопровода использована трансформаторная сталь с высокими магнитными характеристиками.
Все указанные меры привели к снижению массы такого трансформатора почти в 3 раза по сравнению с массой трансформатора обычного исполнения, рассчитанного на температуру перегрева 40 ... 50° С.
Использование такого трансформатора в радиоэлектронной аппаратуре требует локализации влияния его интенсивного теплового излучения на окружающие приборы. Приходится мириться с пониженным КПД трансформатора и большим падением напряжения в обмотках. Изготовление его связано с тщательной отработкой технологии.



 
« Такелажные работы при монтаже оборудования электростанций   Телемеханика в энергоснабжении промышленных предприятий »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.