变压器过励磁

2011-08-18 16:29:19来源: 互联网

变压器过励磁是设计、制造与运行中常遇到的现象。

我们首先谈一下变压器过励磁是怎样产生的?  以及它对变压器有什么危害?

产生过励磁的原因

    a. 铁心结构上原因,目前都采用冷轧晶粒取向硅钢片作为铁心导磁材料,铁心为全斜45接缝的叠片方式,接缝分两处错开并有一搭接距离。在搭接处的截面虽增大了倍,但有效厚度却少了,故接缝处实际截面还是小了,故在接缝处有过励磁,磁通密度大了倍。因此目前在发展阶梯式接缝,即接缝在六处错开,这样,有效厚度可保持,实际面积是增加了=1.18。作为过渡措施,接缝在三处错开,这是因阶梯式接缝需改变切线的软件。

    b.恒磁通调压的变压器带有负载时,为保持不同负载下的输出电压为恒定值就必须补偿阻抗压降,必须能过分接位置的变换或增加外施电压。当外施电压大于分接电压时或增加外施电压时会产生过励磁。

    c.自耦变压器采用中点调压方式时,在铁心中有过励磁现象。自耦变压器的电压比越接近,过励磁越严重。一般是电压比大于等于2时的自耦变压器才能采用中点调压方式。

    d.空载变压器在合闸间的过渡过程有过励磁。当铁心中有剩磁通,且在外施电压过零时的瞬间合闸,则过励磁最大,是最不利的空载合闸状态。这是变压器固有特性所引起的瞬时过励磁现象。当f=50Hz时,在0.01s内磁通达最大值。

    现在发展电子型电压达峰值时合闸的断路器,以减少合闸瞬间过励磁。

    e.三相三柱式铁心,Yyn0结法变压器,由于负载不平衡会引起中点电压浮动,此时铁心中也会过励磁。

    f.发电机甩负载时会在变压器与发电机联结端子上出现过电压,并引起过励磁。当f=50Hz时,磁通可在0.02s内达最大值。

    g.在中点接地系统中,在单相接地故障的异常工况下,健全相的相电压会增加,110kV及以上系统,此电压会增加1.3倍。故障期间,铁心会过励磁。

    h.当电网频率低于额定频率时,当感性电压不变时,频率的降低会引起铁心中磁通的增加,会有过励磁。

铁心中产生过励磁时会影响:

a.空载损耗会增加;

b.变压器的噪声水平将增加;

     c.空载电流中高次谐波含量增加;

     d.涌流会大于空载电流,引起较大的机械力;

     e.达励磁时杂散磁通会离开主磁路引起结构件中附加损耗;

f.铁心的温升会增加;

g.过励磁的同时还有过电压,绝缘结构应能承受住这一过电压。

    因此,在IEC76-1标准上对过励磁能力有一规定,在设计时要保证变压器能具有一定的过励磁能力。

    在运行中,要保持一定的过励磁水平。

    如不具有过励磁能力或承受较大过励磁能力,会影响变压器的安全运行。

    在制造中常采用高频机组作电源是为了铁心中磁通密度为额定值,如感应试验时一般要采用100Hz及以上频率的电源。     

         为什么变压器各部分需加各类绝缘件?

      生产中如何注意绝缘件的清洁并防止其它变形?

(1) 各部分绝缘的作用

      a.  薄纸筒小油隙的作用。变压器油有一特点:当油隙尺寸为3mm时,油隙绝缘强度为14kV/mm;为6mm时,则为101kV/mm。油隙尺寸越大,每毫米绝缘强度越低。因此,在一个油隙中加一张纸板就能提高油的绝缘强度,油隙分得越小,油绝缘强度越高。这就是用小油隙的理由。

在油与纸的绝缘结构中,δmm厚的纸板的绝缘强度只有相当于0.5δmm油隙的绝缘强度。也就是说,在相同的距离下,纸板越厚,绝缘强度就越低。这就是用薄纸筒的理由。

但是,油隙的最小值应由散热条件来确定,一般不小于7mm;而纸筒的厚度最小值应由机械强度来确定,一般最小为3mm,即1.5mm纸板围两层。应当注意,靠近内绕组的油隙应保持7~8mm,靠近外绕组的油隙应保持8~9mm。绕组间主绝缘之间油隙也可由瓦楞纸板形成。绕组匝绝缘越厚,该油隙绝缘强度越高;绕组油道大引起电场畸变,则绝缘强度低。采用薄纸筒小油隙结构时绕组间距离小了,但也降低了端部电场强度,应加角环或引伸纸筒,且在端部线段内外侧垫纸条。

主绝缘采用薄纸筒小油隙的结构能使绝缘尺寸缩小,节约材料。在相间加隔板,绕组外加围屏,套管外加电木筒也是这个原因,目的都是提高油的绝缘强度。

b. 角环的作用。角环也是油屏障的一种,起增加绕组端部到铁轭和绕组端部间的爬电距离的作用。

c. 成型绝缘件的作用。成型绝缘件是用湿纸浆直接成型的,因此具有极高的电气性能,可以做成和各种不同电力线相平行的形状,形成极好的油屏障,减少垂直电场的作用。

可以根据需要做成产品要求的厚度,并能实现产品的特殊要还应,如实现机械支承和密封,还能实现薄纸筒小油隙的结构。

d. 酚醛胶纸筒(电木筒)的作用。油浸式变压器采用酚醛纸筒作绝缘,主要是因为它有较高的机械强度,便于套装。但是这种纸筒的耐压值为:

   厚度/mm     3.0    4.0    5.0    6.0    7.0

耐压值/kV     2.4    28    32     36     40

    可见其电气强度较差。这是因为纸筒层间的固化物树脂与纸是不同的物质,在交界面电场畸变,且有气泡和杂质存在。胶纸的底纸不易被油浸渍,纸纤维的空隙不易被油填满,空气和水分消除不易彻底,且容易吸潮。所以一般只在低电压绕组内采用。

e. 压钉绝缘的作用。铁心柱上不能有短路匝,绕组中不能有短路匝,结构件上也不能形成短路匝。钢压板(压环)上开一缺口就是这个道理,绝缘压板无缺口。

但是,正压钉都拧在夹件上,反压钉都拧在压板上。如果正压钉下面或反压钉上面不放压钉绝缘,很容易使钢压板短路,即在压板断口处,压板通过正压钉一夹件一正压钉,或反压板一夹件一反压钉,使钢压板形成短路匝,如图36-1所示。

(2) 绝缘件的清洁、变形和开胶

变压器器身进行真空干燥前一定要灰尘吸掉。在绝缘件上不要用铅笔写字,因为铅笔芯一般是导体;也不要用粉笔作标记,因为粉笔是硫酸钙,溶于油中易形成油垢;要用蓝铅笔做标记,因为它是非导体,不影响电气强度。

绝缘件的清洁与否对电气强度影响很大,若绝缘件上有粉尘,经过油的冲洗就随油游动起来。因为粉尘中有许多金属粒子,它在电场的作用下,排成串,形成带电体之间的通路(搭桥),从而破坏了绝缘强度,造成放电。电压越高,粉尘游离越严重。越容易放电。

层压绝缘件开胶的原因有:(a)涂胶量小或胶的浓度不够,使树脂没有足够的粘结力;(b)温度低或时间短,树脂不能彻底进行固化反应;(c)压力不足或在粘结过程中压力减少,树脂只是自身固化成膜,而使被粘合面间不能真正粘结;(d)炉内升温太快,出炉的温度高或冷却太快,内部包含很大热量,失掉压力后和空气急剧接触形成内应力而把粘结层拉开。

绝缘件变形的种类有收缩变形和翘曲变形。变形的原因有:(a)材料本身含水量大;(b)含水量不均匀,或水分挥发速度不一,收缩快慢不等;(c)局部受热或局部受潮;(d)存放的方式和地点不当,如应平放的而采用了立放。

关键字:变压器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0818/article_11482.html
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