Principes de base du transformateur de puissance

1.  2. Classification par bobinage

2. (1) Transformateur à double enroulement : utilisé pour le transformateur élévateur, le transformateur abaisseur, le transformateur d'usine, etc.

3. (2) Transformateur à trois enroulements : utilisé pour le transformateur abaisseur, le transformateur de liaison, etc.

4. (3) Transformateur à couplage automatique : utilisé pour le transformateur abaisseur, le transformateur de liaison, etc.

5. (4) Transformateur divisé : Il existe deux types de division axiale et de division radiale, qui sont utilisés pour les transformateurs d'usine et les transformateurs de démarrage.

sept.  3. Classement par structure

8. (1) Transformateur monophasé : utilisé pour les transformateurs 330~1000kV.

9. (2) Transformateur triphasé : utilisé pour le transformateur 10~500 kV.

dix. (3) Transformateur combiné : Le transformateur est divisé en plusieurs parties, et le transformateur est combiné après son arrivée sur le site, qui est utilisé dans les zones à circulation gênante.

12. 4. Classification par méthode de refroidissement

13. (1) Transformateur immergé dans l'huile : utilisé pour les transformateurs 10~1000kV.

14. (2) Transformateur de type sec : utilisé pour les transformateurs de 10 à 110 kV.

15. (3) Transformateur SF6 : actuellement utilisé pour les transformateurs 110 kV.

17. 5. Modèle de transformateur de puissance

19. (1) La signification des lettres dans le modèle

21.  D—Monophasé F—Refroidissement par air à immersion dans l'huile

22.  O—auto P—circulation d'huile forcée

23.  S—Triphasé ou triphasé J—Auto-refroidissement immergé dans l'huile

24.  Z—Régulateur de tension en charge L—Bobine en aluminium

26.  * Les bobines de cuivre et les doubles bobines n'ont pas besoin d'ajouter de symboles

28. (2) Exemple

30. SFPSL—120000/110 : 110 kV, 120 MVA triphasé triphasé à circulation d'huile forcée transformateur de bobine en aluminium refroidi par air

32. OSFPSZ—240000/330 : 330 kV, 240 MVA triphasé triphasé régulation de tension en charge transformateur auto-couplant refroidi par air à circulation d'huile forcée

Deuxièmement, la bobine du transformateur de puissance

La bobine est la partie la plus importante et la plus complexe du transformateur de puissance. Il est fait de fil de cuivre (ou d'aluminium) et est composé de pièces isolantes spéciales.

1. Bobine en spirale

La principale caractéristique de la bobine en spirale est que le nombre de fils parallèles est grand, le gâteau de fil est enroulé en spirale et un gâteau de fil est une bobine d'un tour. La bobine en spirale a une bonne stabilité mécanique, une bonne dissipation thermique et un bon savoir-faire, et est largement utilisée dans les bobines basse tension et haute intensité des transformateurs.

La bobine hélicoïdale peut être enroulée en trois structures de simple hélice, double hélice et quadruple hélice selon la taille du courant.

2. Bobine continue

Lorsque la bobine est composée de plusieurs segments de fil répartis selon la direction axiale et n'ayant pas besoin d'être soudés les uns aux autres, on parle de bobine continue.

La surface de support d'extrémité de la bobine continue est grande, la force axiale est grande, la résistance aux courts-circuits est forte et chaque segment de ligne a une grande capacité de dissipation thermique. Ce type de bobine a une large gamme d'applications, quel que soit le niveau de tension ou la plage de capacité.

3. Bobine emmêlée

Une bobine enchevêtrée se compose de plusieurs segments de ligne enchevêtrés (tartes). Les bobines avec tous les segments de ligne enchevêtrés (gâteaux) sont appelées bobines entièrement enchevêtrées et sont largement utilisées dans les transformateurs avec des tensions de 220 kV et plus. Une bobine composée d'une partie du segment de ligne enchevêtré (gâteau) et d'une partie du segment de ligne continue est appelée une bobine continue enchevêtrée, qui est appliquée aux transformateurs avec des tensions de 66 kV et plus.

Puisqu'il insère des spires non adjacentes entre les spires adjacentes de la bobine, des segments de ligne enchevêtrés en quinconce sont formés et une bobine enchevêtrée est formée, augmentant ainsi la capacité longitudinale de la bobine et créant la tension d'impulsion le long de la hauteur axiale de la bobine. Les caractéristiques de distribution sont améliorées, il est donc largement utilisé dans diverses bobines haute tension.

4. Bobine blindée intérieure

La bobine continue du blindage interne améliore la distribution de la tension d'impulsion en augmentant la capacité série entre les segments de ligne. Sa caractéristique structurelle est que les spires supplémentaires du condensateur sont directement enroulées à l'intérieur du segment de ligne continue. Les extrémités des spires du condensateur sont enveloppées d'isolant puis suspendues dans le segment de ligne. Les spires du condensateur ne transportent pas de courant et ne fonctionnent que sous tension d'impulsion.

Les bobines continues à blindage interne sont structurellement disponibles sous la forme d'un cavalier à deux sections, d'un cavalier à quatre sections, d'un cavalier à huit sections et d'une connexion segmentaire.

Troisièmement, le noyau de fer du transformateur de puissance

Le noyau de fer est également un composant important du transformateur de puissance. Il est formé en empilant des tôles d'acier au silicium à haute perméabilité, puis en les serrant avec des clips en acier ou en les attachant avec des rubans de verre.

1. Tôle d'acier au silicium

Les tôles d'acier au silicium utilisées dans les transformateurs de puissance sont des tôles d'acier au silicium gadolinium froid d'une épaisseur de 0,3 ~ 0,5 mm. À l'heure actuelle, seules l'usine sidérurgique de Wuhan et Shanghai Baosteel peuvent produire de telles tôles d'acier au silicium gadolinium à froid. Cependant, les tôles d'acier au silicium pour les gros transformateurs doivent être importées du Japon.

2. La structure du noyau de fer

(1) Noyau de fer monophasé à deux colonnes, utilisé pour divers transformateurs monophasés.

(2) Noyau de culasse côté colonne à section monophasée, utilisé pour les transformateurs monophasés haute tension de grande capacité.

(3) Le noyau de culasse latérale monophasé à deux colonnes est utilisé pour les transformateurs monophasés haute tension et ultra haute tension de grande capacité.

(4) La colonne triphasée triphasée est le noyau de fer, qui est utilisé pour divers transformateurs triphasés.

(5) Noyau de fer à cinq colonnes pour transformateurs triphasés de grande capacité.

Quatrièmement, le réservoir d'huile du transformateur immergé dans l'huile

1. Le réservoir d'huile de type baril est principalement utilisé pour divers petits transformateurs immergés dans l'huile et transformateurs immergés dans l'huile extra-larges.

2. Réservoir d'huile de type cloche, largement utilisé dans les transformateurs immergés dans l'huile de 110 ~ 500 kV.

3. Le réservoir d'huile entièrement scellé est sur le point d'être soudé à mort. Il n'a été utilisé que dans les transformateurs immergés dans l'huile de 110 kV et plus ces dernières années.

5. Conservateur d'huile de transformateur immergé dans l'huile

Le conservateur d'huile du transformateur a deux fonctions, l'une est de fournir un espace pour la dilatation et la contraction thermiques de l'huile du transformateur dans le réservoir d'huile ; l'autre consiste à isoler l'huile du transformateur de l'atmosphère extérieure pour empêcher le vieillissement de l'huile du transformateur.

1. Conservateur d'huile de type capsule, qui utilise des capsules en caoutchouc pour séparer l'huile du transformateur de l'atmosphère extérieure et offre un espace pour la dilatation et la contraction thermiques de l'huile du transformateur.

2. Le conservateur d'huile à diaphragme utilise un diaphragme en caoutchouc pour séparer l'huile de transformateur de l'atmosphère extérieure et fournit de l'espace pour que l'huile de transformateur se dilate et se contracte.

3. Le conservateur d'huile ondulée utilise un expanseur métallique composé de tôles ondulées métalliques pour séparer l'huile du transformateur de l'atmosphère extérieure et fournir à l'huile du transformateur un espace pour la dilatation et la contraction thermiques. Le conservateur d'huile ondulé est divisé en deux types : type d'huile interne et type d'huile externe. Le type d'huile interne a de meilleures performances mais un plus grand volume.

6. Méthode de refroidissement du transformateur immergé dans l'huile

1. Symboles représentant les méthodes de refroidissement

La première lettre : O — huile minérale, K — fluide isolant synthétique, L — gaz isolant.

La deuxième lettre: N - circulation de convection naturelle, F - circulation d'huile forcée, D - circulation de guidage forcée.

La troisième lettre: A - air, W - eau.

Quatrième lettre : N - convection naturelle, F - circulation forcée (ventilateur, pompe).

2. Exemples

ONAN—Refroidissement gratuit

ONAF - refroidissement par air

OFAF—Refroidissement par air à circulation d'huile forcée

ODAF—Refroidissement guidé par circulation d'huile forcée

Sept, douille de transformateur

1. Douille isolante en porcelaine pure de 40 kV et moins

Ce type de boîtier a deux structures de type tige de guidage et de type câble. Le type à tige de guidage est utilisé pour les traversées basse tension des transformateurs; le type de câble traversant est utilisé pour les lignes sortantes à haute tension de 10 ~ 20 kV.

2. Traversée à courant élevé de 40 kV et moins

Ce type de douille a deux types de structures : le type à tige de guidage et le type capacitif. La douille en céramique pure de type tige de guidage est utilisée pour la sortie d'enroulement basse tension des transformateurs de générateur de capacité moyenne ; la traversée capacitive est utilisée pour la sortie d'enroulement basse tension des gros transformateurs de générateur.

3. Douille capacitive en papier huilé de 66kV et plus

L'isolation interne de ce manchon est un noyau de condensateur constitué de papier isolant et de feuille d'aluminium enroulés en alternance. Le noyau du condensateur et le manchon en porcelaine sont remplis d'huile isolante. La connexion entre le manchon et l'enroulement a deux types de type tige de guidage et type de câble. genre de structure. Le noyau du condensateur en papier huilé est alternativement enroulé sur le tube conducteur par du papier de câble de 0,08 ~ 0,12 mm d'épaisseur et une feuille d'aluminium de 0,01 mm d'épaisseur.

4. Traversées capacitives ruban-papier de 66 kV et plus

L'isolation interne de ce manchon est un noyau de condensateur formé en enroulant alternativement du papier adhésif et une feuille d'aluminium. Le noyau du condensateur et le manchon en porcelaine sont remplis d'huile isolante et la partie inférieure du manchon n'a pas besoin d'un manchon en porcelaine. Cependant, la tanδ de ce type de boîtier est grande, et le papier adhésif est facile à craquer et à générer une décharge partielle, et la production a été arrêtée à l'heure actuelle.

5. Douille de condensateur en résine moulée

L'isolation principale de ce manchon est également un noyau de condensateur formé en enroulant alternativement du papier isolant et une feuille d'aluminium, et de la résine époxy est coulée à l'extérieur pour devenir un manchon isolant solide. Ce type de traversée peut être utilisé comme traversée pétrole-gaz, la partie supérieure est placée dans le pipeline du SIG et le gaz SF6 est rempli entre les deux ; la partie inférieure est immergée dans l'huile du transformateur.

8. Méthode de régulation de tension du transformateur de puissance

1. Méthode de régulation de tension

Il existe deux types de méthodes de régulation de tension pour les transformateurs : la régulation de tension sans excitation et la régulation de tension en charge. La régulation de tension sans excitation, également appelée régulation de tension à vide, consiste à réguler la tension lorsque le transformateur est à l'arrêt et sans charge ; Le dispositif de régulation de tension sans excitation est appelé changeur de prise à vide ; le dispositif de régulation de tension en charge est appelé changeur de prises en charge.

2. Position de régulation de tension en charge

Il existe trois types de positions de régulation de la tension en charge du transformateur : régulation de la tension du point neutre, régulation de la tension de fin de ligne moyenne tension et régulation de la tension de fin de ligne de bobine haute tension. Parmi eux, la structure et le processus de régulation de la tension du point neutre sont relativement simples et il existe de nombreuses applications.

3. Commutateur de régulation de tension en charge

Le pressostat est également un changeur de prises. À l'heure actuelle, la qualité des changeurs de prises en charge produits dans le pays n'est pas assez bonne, et la plupart des changeurs de prises en charge dépendent des importations, dont davantage sont importées de l'allemand MR et du suédois ABB.

Neuf, huile de transformateur

1. La composition de l'huile de transformateur

L'huile de transformateur est une huile minérale, qui est un mélange de nombreuses molécules d'hydrocarbures de différents poids moléculaires, qui sont principalement des composés d'hydrocarbures tels que des alcanes, des naphtènes et une petite quantité d'hydrocarbures aromatiques.

 2. La fonction et la qualité de l'huile de transformateur

Huile de transformateur pour l'huile isolante des transformateurs immergés dans l'huile. L'huile de transformateur a non seulement la fonction d'isolation, mais a également la fonction de dissipation thermique.

L'huile de transformateur est divisée en huile n° 25 et huile n° 45 en fonction de son point de congélation. Le point de congélation de l'huile n° 25 est de moins 25°C ; le point de congélation de l'huile n° 45 est de moins 45°C.

L'huile de transformateur n° 25 est une huile à base de paraffine et l'huile de transformateur n° 45 est une huile naphténique. Dans le passé, l'huile de transformateur n° 45 devait être importée de l'étranger, et maintenant la raffinerie Xinjiang Karamay peut également la produire.

10. Processus de fabrication du transformateur de puissance

Le transformateur de puissance se compose de deux parties : le corps et les accessoires. Le corps est composé d'une bobine, de pièces isolantes, d'un noyau de fer, d'un changeur de prise, d'huile de transformateur et d'un réservoir d'huile. Les accessoires du transformateur comprennent un conservateur d'huile, un refroidisseur, une traversée, un relais de gaz, un relâcheur de pression et un thermomètre. Parmi eux, les refroidisseurs, l'huile isolante, les traversées, les changeurs de prise, les relais de gaz, les détendeurs et les thermomètres sont tous achetés à l'extérieur. Ce qui suit ne présente que brièvement les processus de fabrication de plusieurs composants principaux.

1. Bobinage: installation du squelette de bobinage - bobine de bobinage - soudage par fil - paquet d'isolation - mise en forme de bobine - test de bobine.

2. Assemblage du noyau de fer : découpe de la tôle d'acier au silicium - ébavurage - empilage du noyau de fer - installation de la plaque de traction et du blindage - reliure du noyau de fer - test du noyau de fer - installation des clips de noyau de fer.

3. Traitement des pièces d'isolation : coupe des pièces d'isolation - ébavurage - coins chanfreinés - traitement étanche à l'humidité.

4. Traitement des réservoirs de carburant et des réservoirs de stockage d'huile : découpe de tôles d'acier - soudage des réservoirs de carburant et des réservoirs de stockage d'huile - élimination de la rouille - sablage - peinture d'apprêt - peinture - test de résistance mécanique.

5. Assemblage général: installez le noyau de fer - installez la canalisation du réservoir de carburant - réglez la bobine - empilez le joug de fer - installez le changeur de prises - soudez le fil conducteur - enveloppez l'isolation du fil conducteur - test du produit semi-fini - séchage du corps - finition carrosserie - assemblage du réservoir de carburant - assemblage des accessoires - Remplissage d'huile - test d'étanchéité - circulation d'huile chaude - placement statique.

11. Test en usine du transformateur de puissance

Le test en usine du transformateur de puissance est divisé en trois types : test de routine (en usine), test de type et test spécial. Le test de routine est un élément de test qui doit être effectué pour chaque transformateur lorsqu'il quitte l'usine, et est généralement appelé test en usine ; l'essai de type est un élément d'essai effectué en échantillonnant 1 à 2 transformateurs dans un type de produit ; test spécial est proposé par l'utilisateur. , et les éléments d'essai convenus avec le fabricant.

1. Exigences et réglementations de base pour le test d'isolation haute tension

Les enroulements du transformateur sont testés selon la tension de fonctionnement la plus élevée Um et le niveau d'isolement correspondant. Le tableau suivant présente les éléments de test d'isolation stipulés dans la norme nationale GB1094.3-2003 "Power Transformer Part III: Insulation Level, Insulation Test and External Insulation Air Gap".

2. Éléments de test de routine (en usine)

(1) Mesure de résistance DC de bobinage : mesure sur toutes les bornes de prise.

(2) Mesure du rapport : mesure à toutes les positions de prise.

(3) Détection du groupe de câblage : test à la position de prise nominale.

(4) Mesure de la résistance d'isolement, du rapport d'absorption et de l'indice de polarisation : Seuls les transformateurs de 220 kV et plus peuvent mesurer l'indice de polarisation.

(5) Test de tanδ et de capacité des enroulements : les transformateurs de 35 kV et plus doivent être testés pour tanδ. .

(6) Test de tanδ et de capacité de la traversée : les traversées capacitives de 66 kV et plus doivent être testées pour la tanδ et la capacité

(7) Test de l'huile de transformateur : analyse de l'huile, rigidité diélectrique, tanδ, analyse chromatographique et autres éléments, les transformateurs de 750 kV et plus doivent également être testés pour la taille des particules dans l'huile. De plus, l'analyse chimique de l'huile et l'analyse chromatographique de l'huile ont été répétées tout au long du processus de test.

(8) Perte à vide et mesure du courant à vide : Effectuez le test sous le câblage de tension nominale.

(9) Mesure de la perte de charge et de l'impédance de court-circuit : essai sous câblage à tension nominale.

(10) Test de décharge partielle : la quantité de décharge n'est pas utilisée comme une évaluation, mais uniquement comme une référence pour savoir si un test haute tension peut être effectué.

(11) Test d'impulsion pleine onde de foudre : transformateurs de 220 kV et plus, 120 MVA et plus.

(12) Essai d'impact opérationnel : transformateurs de 330 kV et plus.

(13) Essai de tension de tenue inductive avec mesure de décharge partielle : transformateurs de 110 kV et plus.

(14) Test de tension de tenue à la fréquence de construction externe de l'enroulement basse tension et du point neutre.

(15) Test de décharge partielle : ce test est un test d'évaluation de la valeur de test d'usine.

(16) Mesure électrique du débit d'huile : transformateurs avec pompes à huile de 330 kV et plus.

(17) Essai de décharge partielle de la pompe à huile rotative : transformateurs avec pompe à huile de 330 kV et plus.

 2. Tapez les éléments de test

      (1) Essai d'échauffement.

      (2) L'onde d'écrêtage de foudre a été testée.

      (3) Essai d'impact de foudre pleine onde au point neutre.

      (4) Test d'interférence radio

3. Éléments de test spéciaux

(1) Mesure du niveau sonore.

(2) Mesure d'impédance homopolaire de transformateurs triphasés.

(3) Mesure harmonique du courant à vide.

(4) Mesure de la puissance absorbée par le moteur du ventilateur et le moteur de la pompe à huile.

(5) Mesure des caractéristiques de transfert de tension transitoire.

(6) Test de résistance aux courts-circuits.

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