Canwin je profesionalno podjetje za energetske transformatorje in proizvajalec električnih transformatorjev
Jezik
Canwin je profesionalno podjetje za energetske transformatorje in proizvajalec električnih transformatorjev
Struktura telesa transformatorja
Ta prispevek predstavlja predvsem strukturo transformatorskega telesa s treh vidikov: jedro, navitje in svinec.
I. Struktura jedra transformatorja
01 Vloga jedra iz silicijevega jekla (železo).
Transformatorji temeljijo na principu elektromagnetne indukcije, magnetno vezje je medij za pretvorbo električne energije. Železno jedro je glavno magnetno vezje transformatorja, glavna vloga je magnetna. Pretvori električno energijo primarnega tokokroga v magnetno energijo, iz magnetne pa v električno energijo sekundarnega tokokroga.
Hkrati je železno jedro mehanski skelet transformatorja, vpenjalna naprava železnega jedra pa ne samo, da magnetni prevodnik naredi v mehansko popolno strukturo, ampak ima na sebi tudi izolirano tuljavo, ki podpira svinec in skoraj vse komponente znotraj transformatorja. Teža železnega jedra je največja pri komponentah transformatorja, saj predstavlja približno 60 % celotne teže v suhem transformatorju in približno 40 % v transformatorju, potopljenem v olje.
02 Oblika železnega jedra
Železno jedro je sestavljeno iz stebra z železnim jedrom in železnega jarma. Steber z železnim jedrom je pokrit z navitji in železni jarem povezuje steber z železnim jedrom, da tvori zaprto magnetno vezje.
sl. 1A je enofazni transformator, sl. 1B je trifazni transformator. Strukturo železnega jedra lahko razdelimo na dva dela, C je del tuljave, znan kot jedrni stolpec. Y je del, ki se uporablja za zapiranje magnetnega vezja, imenovan železni jarem. Enofazni transformator ima dva jedrna stebra, trifazni transformator ima tri jedrne stebre.
Ker je magnetni tok v transformatorskem železnem jedru izmenični tok, je za zmanjšanje izgube na vrtinčni tok jedro transformatorja na splošno izdelano iz železnega čipa določene velikosti iz silicijeve jeklene pločevine z visoko upornostjo. Silikonska jeklena pločevina, sestavljena iz železnega jedra, se najprej razreže v zahtevano obliko in velikost, in sicer v prebijalno pločevino, nato pa se prekrivajoče kombinira z izsekovalno ploščo. Slika 2A prikazuje železno jedro enofaznega transformatorja. Vsaka plast je sestavljena iz 4 slepih listov. sl. 2b prikazuje železno jedro trifaznega transformatorja, vsaka plast je sestavljena iz 6 kosov, kombinacija udarcev vsake dveh plasti pa uporablja različne metode razporeditve za razporeditev spoja magnetnega vezja vsake plasti. Ta metoda sestavljanja se imenuje prekrivajoča montaža, ki lahko prepreči vrtinčni tok, ki teče med jeklenimi pločevinami. In ker so plasti prepletene in intarzirane, je mogoče uporabiti manj pritrdilnih elementov za preprosto strukturo, ko je jedro pritisnjeno. Pri sestavljanju se kosi luknjača najprej prekrivajo, da tvorijo celotno železno jedro, nato se spodnji jarem vpne, kosi udarcev zgornjega jarma se izvlečejo, da se razkrije steber z železnim jedrom, montažna navitja se namestijo na steber z železnim jedrom in končno se vstavijo vlečeni kosi udarcev zgornjega jarma.
Glede na razporeditev navitja v jedru je transformator razdeljen na jedro in lupino tipa dva. Razlika je predvsem v porazdelitvi magnetnega vezja, jedro transformatorskega jarma je obkroženo tuljavo, jedro transformatorja je v večini tuljave, le del tuljave zunaj železnega jarma, ki se uporablja za oblikovanje magnetne zanke.
03 Odvajanje toplote železnega jedra
Ko je transformator v normalnem delovanju, bo železno jedro proizvedlo toploto zaradi izgube železa in večja kot je teža in prostornina železnega jedra, več toplote bo nastalo. Temperatura transformatorskega olja nad 95 stopinj je enostavna za staranje, zato je treba temperaturo površine jedra nadzorovati pod to temperaturo, kolikor je mogoče, kar zahteva, da struktura odvajanja toplote jedra hitro oddaja toploto jedra. Struktura odvajanja toplote je namenjena predvsem povečanju površine odvajanja toplote jedra. Odvajanje toplote železnega jedra v glavnem vključuje odvajanje toplote oljnega kanala z železnim jedrom in odvajanje toplote dihalnih poti z železnim jedrom.
Pri transformatorjih z veliko zmogljivostjo, potopljenih v olje, so oljni utori pogosto nameščeni med laminati železnega jedra, da se poveča učinek odvajanja toplote. Oljni utor je razdeljen na dva tipa, eden je vzporeden s silikonsko jekleno pločevino, drugi pa navpičen na jekleno pločevino, kot je prikazano na sl. 4. Slednja ureditev ima boljši učinek odvajanja toplote, vendar je struktura bolj zapletena.
Železno jedro suhega transformatorja je zračno hlajeno. Da bi zagotovili, da temperatura železnega jedra ne presega dovoljene vrednosti, je zračni kanal pogosto nameščen v stebru železnega jedra in železnem jarmu.
04 Hrup železnega jedra
Transformatorji med delovanjem povzročajo hrup. Vir hrupa transformatorja je magnetostrikcija silicijeve jeklene pločevine z železnim jedrom ali pa je hrup transformatorskega jedra v bistvu posledica magnetostrikcije. Magnetostrikcija se nanaša na povečanje velikosti silicijeve jeklene pločevine vzdolž magnetne indukcijske linije, ko je železno jedro vzbujeno. Velikost silicijeve jeklene pločevine se zmanjšuje v smeri, pravokotni na magnetno indukcijsko črto, kar imenujemo magnetostrikcija. Poleg tega bosta struktura in geometrijska velikost železnega jedra ter tehnologija obdelave in izdelave železnega jedra imela določeno stopnjo vpliva na raven hrupa.
Raven hrupa železnega jedra je mogoče zmanjšati z naslednjimi tehničnimi ukrepi:
(1) Uporabite visokokakovostno silikonsko jekleno pločevino z majhno magnetostriktivno vrednostjo ε.
(2) Zmanjšajte gostoto magnetnega pretoka jedra.
(3) Izboljšajte strukturo železnega jedra.
(4) Izberite razumno velikost jedra.
(5) Sprejmite napredno tehnologijo obdelave.
05 Ozemljitev železnega jedra
Pri normalnem delovanju transformatorja je električno polje, ki nastane med elektrificiranimi navitji in vodniki ter rezervoarjem za olje, neenakomerno električno polje, železno jedro in njegovi kovinski deli pa so v tem električnem polju. Ker potencial elektrostatične indukcije ni enak, tako da potencial suspenzije železnega jedra in njegovih kovinskih komponent ni enak, ko lahko potencialna razlika med dvema točkama poruši izolacijo med njima, bo nastala iskra. Ta izpust lahko razgradi olje transformatorja in poškoduje trdno izolacijo. Da bi se temu izognili, je treba tako jedro kot njegove kovinske komponente zanesljivo ozemljiti.
Jedro mora biti na eni točki ozemljeno. Ko ima železno jedro ali druge kovinske komponente dve točki ali več kot dve točki ozemljitve, bo ozemljitvena točka tvorila zaprto zanko, tvorba cirkulacije, tok lahko včasih doseže tudi desetine, bo povzročilo lokalno pregrevanje, vodijo do razpada olja, lahko povzročijo tudi vžiganje ozemljitvenega elementa, izgorevanje železnega jedra, to ni dovoljeno. Zato mora biti jedro ozemljeno in malo ozemljeno.
II. Struktura navitja transformatorja
Funkcija navitja 01
Navitje je najosnovnejši del transformatorja, je vzpostavitev magnetnega polja in prenos dela električnega tokokroga, ki je običajno ovit z izolirno papirnato bakreno žico ali aluminijasto žico in nameščen v stolpcu jedra transformatorja. Jedro transformatorja mora imeti zadostno izolacijsko trdnost, mehansko trdnost in toplotno odpornost.
Vrsta navijanja
Strukturo navitja transformatorja lahko na splošno razdelimo v dve kategoriji: struktura plasti in struktura torte. Struktura plasti se nanaša na to, da so zavoji navitja vzdolž njegove osi razporejeni neprekinjeno, kar se običajno uporablja v serijah S8 in S9 močnostnih transformatorjev z nizko izgubo; Struktura torte se nanaša na to, da so zavoji navitja neprekinjeno naviti v torto (segment) vzdolž njegove radialne smeri in nato sestavljeni iz številnih pogač, razporejenih vzdolž aksialne smeri. Na splošno se uporablja v velikih in izjemno velikih transformatorjih z visoko napetostjo 110 kV in več.
V bistvu imajo navitja energetskih transformatorjev, proizvedenih na Kitajskem, koncentrično strukturo. Koncentrično navitje pomeni, da so navitja ovita izven stebra jedra z isto cilindrično črto na katerem koli preseku jedrnega stebra. Med visoko in nizkonapetostnimi navitji ter med nizkonapetostnimi navitji in stebrom železnega jedra mora obstajati določena izolacijska reža in kanal za odvajanje toplote (oljni kanal), ločen z izolirano kartonsko cevjo. Izolacijska razdalja je odvisna od napetosti navitja in razmika, ki ga zahteva kanal za odvajanje toplote. Ko je nizkonapetostno navitje nameščeno v notranjosti blizu jedrnega stebra, je zahtevana izolacijska razdalja med njim in jedrnim stebrom razmeroma majhna, zato se lahko zmanjša velikost navitja, zmanjša pa se tudi celotna velikost transformatorja.
Transformator s tremi navitji se najpogosteje uporablja v elektroenergetskem sistemu. Uporaba transformatorja s tremi navitji za povezavo prenosnega sistema s tremi različnimi napetostmi je bolj ekonomična, zavzema manj zemlje in ima bolj priročno vzdrževanje in upravljanje kot uporaba dveh običajnih transformatorjev. Trifazni transformator s tremi navitji običajno sprejme povezavo Y-Y-△, to pomeni, da sta primarno in sekundarno navitje Y povezava, tretje navitje pa je △, kot je prikazano na sliki XX. Sama povezava △ je zaprta zanka, skozi isto fazo toka tretje harmonike, tako da se Y priključno primarno, sekundarno navitje ne pojavi v napetosti tretje harmonike. Na ta način zagotavlja nevtralno točko za primarno in sekundarno stran. V prenosnem sistemu na dolge razdalje je mogoče tretje navitje povezati tudi s sinhrono kamero za izboljšanje faktorja moči linije.
III. Transformatorska vodilna struktura
01 Svinčeni material in klasifikacija
Transformatorska navitja so priključena navzven na vodilni konec žice, ki se imenuje vodnik, preko vodnika do zunanjega napajalnega vhodnega transformatorja, pa tudi preko prenosa svinca v izhodu električne energije iz transformatorja navzven.
Obstajajo predvsem naslednje vrste vodil:
(1) vodilna žica, povezana s koncem žice za navijanje in ohišjem;
(2) povezovalni vodi med konci navitja;
(3) navijanje je povezano z navojem, ki je povezan s stikalom
Svinčeni material je na splošno:
(1) gola bakrena palica, veljaven obseg: 10kV razred 6300kVA in pod transformatorjem;
(2) Okrogla bakrena palica, zavita v papir, veljaven obseg: 10 ~ 35kV transformator majhne zmogljivosti;
(3) gola bakrena palica, veljaven obseg: 10 kV in pod nizkonapetostnimi navitji;
(4) Bakrena navojna žica, ustrezen obseg: vse napetostne ravni, zlasti 110 kV in nad vodnikom;
(5) Bakrena cev, področje uporabe: 220 kV in več transformatorskega kabla.
Da bi zagotovili zadostno izolacijsko razdaljo, mora vodnik skozi laminatni les, kartonska izolacija izpolnjevati zahteve glede električne zmogljivosti, mehanske trdnosti, dviga temperature. Izbira kablov temelji tudi na jakosti električnega polja in mehanski trdnosti, pa tudi na dvigu temperature kratkega stika in dolgotrajnem dvigu temperature obremenitve te vidike za izbiro.
02 Priključitev kabla
Oblike povezav transformatorskih vodnikov so: spajkanje, plinsko varjenje, hladno tlačno varjenje in vijačna povezava.
Elektroda za spajkanje mora biti izdelana iz fosforne bakrene zlitine za povezavo med izhodom navitja in vodnikom ter med vodniki.
Plinsko varjenje se uporablja za varjenje bakrenih paličnih žic in spoja ohišja za preboj kabla.
Varjenje s hladnim tlakom je, da v kovinsko cev vstavite dva terminala, ki sta povezana s svincem, in nato uporabite kalup za stiskanje kovinske cevi, pri čemer sta oba terminala stisnjena skupaj. Varjenje s hladnim tlakom ne potrebuje ogrevanja, varjenje je razmeroma varno, ni lažnega varjenja, žgane žice in drugi deli izolacije, kakovost ekstruzije, dobra natezna trdnost. Zato je hladnotlačno varjenje glavni način povezovanja vodil za velike transformatorje.
Vijačna povezava se uporablja predvsem za vodilno žico, ki je povezana z tulcem vodilne palice. Vodilno žico je mogoče razstaviti in kompenzirati odstopanje dolžine kabla. Običajno se lahko struktura ukrivljenega obločnega kabla prosto razširi, znana tudi kot mehka povezava.
03 Pritrditev vodila
Da bi zagotovili izolacijsko razdaljo vodnika in vzdržali vibracije in udarce električne energije med delovanjem ter kratki stik brez premika in deformacije, je treba za zategovanje kabla uporabiti vpenjalne dele.
Svinčeni vpenjalni deli morajo imeti dovolj mehanske in električne trdnosti, zato struktura svinčenega vpenjalnega dela na splošno uporablja leseno podporno strukturo, vpenjalni deli in kovinski deli telesa transformatorja so pritrjeni, da se izboljša mehanska trdnost kovinskih vijakov, ki so na voljo, vendar med vpenjanjem deli morajo biti pritrjeni z epoksidnimi vijaki in obstaja ohlapna naprava. Za vpenjanje kabla je treba dodati izolacijsko ploščo kot dodatno izolacijo, da preprečite zagozditev kabla.
