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    新闻动态
    高功率密度变压器绝缘系统分析
    发布时间:2017-02-25 09:55:07 点击:

     众所周知,纤维素材料的耐温极限为105超过这一温度,这些材料将会加速老化,从而产生水和有害性气体如一氧化碳(CO)和二氧化碳(C2),这些产物最终会降低矿物油的质量。这个过程对变压器有2个主要影响:①它会降低寿命和过早出现故障;②给定变压器的设计容量或功率密度受到绕组温度需保持在10555K或65K温升)以下的限制。

      如果通过用篼温芳族聚酰胺纸替换匝绝缘用的牛皮纸可消除这一老化过程,那么系统寿命就可延长并可以提篼功率密度,这时矿物油的温度变成了新的耐温限制。文章将对这方面的多个例子进行评论,并将评论对矿物油和绝缘系统的其他部分的影响。

      1固体绝缘分析目前,大多数常规变压器绕组的设计温升为55K或65K.如果我们采用IEC或ANSI/IEEE规则来确定这些系统的寿命,用40t作最高环境温度,然后至少增加10 ~15<娜鹊阌肴谱槠骄露炔睢U庖馕蹲牛谌惹蛑校Fぶ皆谡8汉商跫拢一般需承受105~120t的温度。这样篼的温度已足以加速纤维素的老化。然而,许多电力公司将需要定期在应急情况或峰值负荷时给这些设备加载超过铭牌容量的10%~25%,甚至更高的短期负荷,这会使热点温度出现在140~ 150t的范围内,这些对纤维素的影响可能是破坏性的。

      与此相反,许多研究已表明,芳族聚酰胺和矿物油系统在极篼温度(绕组热点温度达到180丈)下仍然具有极长的寿命。这样便可以如标准中所概括的那样,设计出绕组平均温升为95K甚至在矿物油中达105K的电力变压器。在IEEE 1276指南中提供了芳族聚酰胺材料在矿物油中的老化寿命曲线。

      除了在较篼温度下具有更长寿命外,当芳族聚酰胺聚合物开始老化时,不会分解为像水和气体那样的次要成分。由于聚合物具有极强的稳定性,因此它只是长分子链断裂为短分子链,从而减小了它的分子量,在达到高于700t的温度之前,不会逸出任何气体。因此,绕组热点的温升篼到180 ~190丈对绝缘系统几乎没有什么影响。在混合绝缘系统中,对绕组平均温升为95K并运行数年后的电力变压器,进行油气体分析时,显示溢出气体减少。混合系统采用芳族聚酰胺材料替换用做匝绝缘和绕组中油道的牛皮纸,变压器其余的和较冷的区域中的绝缘仍用牛皮纸材料设计而成的。这一系统的一般结构,见。

      混合绝缘线圈的固体绝缘2混合系统中的矿物油分析采用混合绝缘系统,绕组中固体芳族聚酰胺绝缘可以承受很高的温度,所以现在的设计限制就转移到矿物油上。因为它是变压器中的主体油的最热部位,所以油温限值的正常指标就是对顶层油温的评估,混合绝缘系统设计仍需要遵守标准顶层油温升限值,IEC规定为60K,而IEEE则规定为65K.即使有这种限制,绕组中也允许显著地提高电流密度而升篼温度。因此,顶层油温升和绕组平均温升之间的三角形变化将会增大。IEEE 1276-1998的图表概括了这些差别并复制在表1中。

      表1绝缘系统的最离度限值绝缘系统温度65K温升系统篼温升混合系统环境温度下的线平均温升/K环境温度下的线圈热点温升/K环境温度(最大值)/线圈热点温度/在环境温度下油顶层温升/K环境温度下顶层油温度/T纤维素纸热点温升/K纤维素纸热点温度/因为绕组温度较篼,对于这种系统常见问题是绕组热区域中矿物油的温度。几项研究已表明,通过导线周围的绝缘能比较显著地降低导线至位于纸表面附近的矿物油的温度。中概括了这个温降的采样。

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