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發電機和變壓器電氣絕緣系統的最新發展
  • 作者:永超
  • 發布時間:15-10-17 15:14
  • 點擊數:78
  • 文章來源:未知
用于發電和輸電系統的高壓設備正在繼續發展,以減低生產成本、提高效率,新近還要求盡可能減小對環境的影響。在這些設備中,最重要的性能是絕緣。為使絕緣系統安全可靠地運行,絕緣材料的性能、制造工藝和絕緣結構是最主要的話題。過去幾十年來,高壓絕緣系統發生了一系列變化。
  絕緣材料已被改進,以增加其所承受的電場強度。例如,旋轉電機的對地工作電壓,在過去的20年中約增加一倍。
  新的絕緣介質已被引入,例如,SF6的應用導致SF6斷路器、GIS和GIT等的發展,優良的絕緣性能和先進的工藝使其能在高壓電纜、絕緣子和其它高壓設備上應用。
  新近,現有的技術已被應用于一種新的領域,用于輸配電的高壓電纜技術,現已在發電機和變壓器中作為高壓繞組,致使一種新型的高壓發電機:PowerformerTM、新的風力發電體系:WindformerTM和無油電力變壓器:DryformerTM由此而產生。
  本文將詳細介紹這種發電機和變壓器絕緣系統的最新發展,特別著重于傳統的和新設備絕緣結構和絕緣特性之間的比較。
  電力電纜技術
  電力電纜技術已有很長歷史,自19世紀80年代廣泛使用白熾照明系統就已開始。20世紀初期,已建成良好的使用絕緣電纜的地下電氣化設施。
  在最初的電纜中,空氣是主要的絕緣介質,其它地下電纜設備采用諸如天然橡膠、杜仲膠、油和石蠟、麻、棉、松香和瀝青,后來用礦物油浸漬紙。隨著要求越來越高的電壓,為防止空隙內發生局部放電,從而發展了充油電纜。今天,在輸配電系統中主要采用的兩大電力電纜:液體浸漬紙電纜和擠出聚合物電纜。擠出電纜絕緣先是從熱塑性聚乙烯開始,但很快被化學交聯聚乙烯(XLPE)取代,由此占領了整個行業。現在,XLPE普遍用于地下配電系統,由于這種技術的重大進步,很快轉向變壓器應用領域。
  現今,電力電纜的主要部件是由導體、內外有兩層半導電層的絕緣和護套組成。導體由多股銅或鋁線做成,然后用絕緣材料覆蓋該導體,最后在絕緣外加上金屬護套。
  用于發電和輸電系統的高壓設備正在繼續發展,以減低生產成本、提高效率,新近還要求盡可能減小對環境的影響。在這些設備中,最重要的性能是絕緣。為使絕緣系統安全可靠地運行,絕緣材料的性能、制造工藝和絕緣結構是最主要的話題。過去幾十年來,高壓絕緣系統發生了一系列變化。
  絕緣材料已被改進,以增加其所承受的電場強度。例如,旋轉電機的對地工作電壓,在過去的20年中約增加一倍。
  新的絕緣介質已被引入,例如,SF6的應用導致SF6斷路器、GIS和GIT等的發展,優良的絕緣性能和先進的工藝使其能在高壓電纜、絕緣子和其它高壓設備上應用。
  新近,現有的技術已被應用于一種新的領域,用于輸配電的高壓電纜技術,現已在發電機和變壓器中作為高壓繞組,致使一種新型的高壓發電機:PowerformerTM、新的風力發電體系:WindformerTM和無油電力變壓器:DryformerTM由此而產生。
  本文將詳細介紹這種發電機和變壓器絕緣系統的最新發展,特別著重于傳統的和新設備絕緣結構和絕緣特性之間的比較。
  電力電纜技術
  電力電纜技術已有很長歷史,自19世紀80年代廣泛使用白熾照明系統就已開始。20世紀初期,已建成良好的使用絕緣電纜的地下電氣化設施。
  在最初的電纜中,空氣是主要的絕緣介質,其它地下電纜設備采用諸如天然橡膠、杜仲膠、油和石蠟、麻、棉、松香和瀝青,后來用礦物油浸漬紙。隨著要求越來越高的電壓,為防止空隙內發生局部放電,從而發展了充油電纜。今天,在輸配電系統中主要采用的兩大電力電纜:液體浸漬紙電纜和擠出聚合物電纜。擠出電纜絕緣先是從熱塑性聚乙烯開始,但很快被化學交聯聚乙烯(XLPE)取代,由此占領了整個行業。現在,XLPE普遍用于地下配電系統,由于這種技術的重大進步,很快轉向變壓器應用領域。
  現今,電力電纜的主要部件是由導體、內外有兩層半導電層的絕緣和護套組成。導體由多股銅或鋁線做成,然后用絕緣材料覆蓋該導體,最后在絕緣外加上金屬護套。
  WindformerTM
  以WindformerTM技術為基礎,最近座落于近海和沿海區域的風場開發了新型的風力發電系統WindformerTM。
  WindformerTM的典型額定功率是3~5MW。WindformerTM的基本設計特點是定子用高壓電纜繞組(基本原理從PowerformerTM得到),轉子為永久磁鐵,轉子與透平機直接偶合(無齒輪箱),以及直流集電系統。
  WindformerTM的設計在電氣回路方面均達到最佳化。例如,在每個定子槽內安裝兩排電纜繞組,每相的整個繞組由一根電纜組成,也就是說不需要電纜接頭。通常,WindformerTM被安裝在海上或近海岸。因此,WindformerTM所用的全部材料要仔細選擇,以防止在嚴酷環境條件下金屬部件生銹,電介質老化。
  DryformerTM
  在傳統電力變壓器中,絕緣系統主要由礦物油和纖維素紙組成,事實證明這個組合具有突出的介電
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