摘 要:變壓器繞組在運行壽命期間,經常受到短路電磁力的多次沖擊,其抗短路能力的提高,對國內外的變壓器制造行業一直是值得深入研究和認真對待的技術難題。
0前言
變壓器繞組在整個運行壽命期間,不可避免地要受到短路電磁力的多次沖擊。據統計,一臺110 kV城網直降用雙繞組變壓器,平均每年將要承受各種短路故障十幾次甚至幾十次。
隨著變壓器電壓等級的不斷提高,系統容量和變壓器單臺容量的不斷擴大,在變壓器短路阻抗一定的條件下,短路電磁力對變壓器的威脅將更加嚴重。為了確保變壓器的安全、可靠運行,必須設法提高變壓器繞組的抗短路能力。
盡管人們對變壓器繞組的抗短路能力的試驗研究已經進行了半個多世紀,并且也曾多次召開國際會議專門研討變壓器繞組承受短路的能力。但近幾年來我國電力部門的運行實踐表明,不論是國內廠家生產的變壓器,還是從國外廠家進口的變壓器,在短路電磁力的沖擊下,依舊有很多因繞組的抗短路能力不夠而損壞的事故發生。因此變壓器繞組抗短路能力的提高,對國內外的變壓器制造行業來說,仍是一個值得深入研究和認真對待的技術難題。?
1繞組制造工藝方面的措施
1.1絕緣件制造方面
絕緣紙板條料采用HPB紙板制作并熱壓密化處理,密化壓力為20~30 MPa,溫度為90±10 ℃,時間不少于5 h。注意熱壓時保持壓力恒定,并且從熱壓機上卸料后及時加工沖制墊塊,不可時間過長,一般不超過5 d,以免吸潮。
墊塊穿配時要加強對各撐條上墊塊總高度的控制,使各撐條上墊塊受力均勻,同一繞組的撐條高度互差控制在±1%以內,同臺產品異相繞組撐條墊塊總高互差不大于1.5%。
鐵軛絕緣端圈上的墊塊應分布均勻,位置公差為±2 mm,厚度要一致,公差控制在±1 mm。?
1.2繞組的繞制
當繞組線餅輻向墊條填充厚度超過20 mm時,要采用成型層壓件,或者把填充輻向尺寸的層間墊條、內徑墊條和外徑墊條入烘干爐干燥,排除墊條內的水分,出爐后對墊條進行浸變壓器油處理。入爐時間不少于8 h,溫度在80~100 ℃。
當電磁線的裸導體厚度小于2 mm、匝絕緣厚度超過整根導線總厚度的50%時,在繞制繞組前要對電磁線進行預處理:把電磁線入烘干爐干燥,入爐時間不少于8 h,溫度為80~100 ℃。這樣一方面可以排除匝絕緣內的水分,繞制時線餅輻向尺寸緊實;另一方面可以減輕繞制過程中匝絕緣之間的摩擦,必要時可以抽真空處理。
繞制繞組時,必須采用拉緊裝置拉緊導線。低壓單螺旋要對外徑側的4~6根導線進行拉緊,連續式線圈要對全部導線進行軸向和輻向壓緊,高壓線圈要對全部導線拉緊。繞制反餅臨時段時,也要使用拉緊裝置,以便使線匝平整。同餅導線用兩手指沿輻向拉時,不得有縫隙,即不得超過寬10 mm,厚0.2 mm。
嚴格控制輻向尺寸,要符合圖紙上的技術要求。不可因為輻向尺寸達不到圖紙要求,就降低繞制過程中的拉緊力和拉緊的導線根數,決不可以把線餅間起連接作用的換位找松。當采用的電磁線裸導體厚度≤2 mm、匝絕緣占導線總厚度的50%以上。而線餅匝數在20匝以上時,采用全部繞制正餅的方法(即反餅也繞制成正餅),線餅間的連接采用糾結連接的方法。
為了保證線段圓整,絕緣撐條要沿圓周均勻分布,撐條間距偏差不超過±3 mm。對于繞組采用普通紙包扁線的,當撐條間距大于150 mm時,在主撐條間加放臨時假撐條;對于繞組采用紙包組合線和換位導線的,當撐條間距大于200 mm時,在主撐條間加放臨時假撐條。
線圈出頭及端部線餅全部用具有熱縮性的收縮帶打竹節扣綁扎,并且要綁扎緊實牢固。特別是低壓和調壓螺旋式線圈,更要加強綁扎,出頭前、后各3個撐條間隔內均要綁扎。當撐條間距大于150 mm時,每間隔綁扎2道,每道至少6層。對于連續式(內屏蔽連續式)、糾結式和單螺旋式線圈至少綁扎3個線餅;對于雙螺旋、三螺旋或多螺旋式線圈至少綁扎3匝,沿圓周每3個間隔綁扎1處。并且線圈出爐后還要再次進行緊固打結綁扎,保證綁扎帶不松動。
1.3繞組干燥處理
線圈采用抽真空恒壓干燥,以保證繞組的軸向尺寸穩定。恒壓壓力為3 MPa,干燥時間不少于20 h,尤其是要特別注意線圈預熱時間不可少于6 h。因為經過大量的實測數據表明:變壓器線圈在整個恒壓干燥過程中軸向尺寸收縮的80%以上是在預熱階段實現的。
嚴格控制線圈的軸向尺寸每個線圈的軸向尺寸公差要嚴格控制在±2 mm,同一相但不同繞組線圈的軸向尺寸互差小于3 mm,以便線圈均勻壓緊。如果達不到圖紙要求尺寸,則在設計指定的區域調節油隙墊塊。用于調節的墊塊也要隨線圈入爐進行恒壓干燥處理。
線圈恒壓干燥后要在4 h內完成線圈的再次整理工作,否則要重新入爐干燥處理。完工后要及時用塑料袋把線圈包裹嚴,以防止線圈匝絕緣吸潮并及時套裝,不可存放時間太長。
2器身裝配與整體套裝
鐵軛墊塊要平整,斜度要小于2‰,如果超過要求應對墊塊進行修整。
繞組套裝要緊實。繞組在下落過程中要能聽到繞組絕緣撐條與紙筒間的摩擦聲,尤其是內側繞組要撐緊,各撐條均不得懸空,否則要增加調節紙板或增加油隙撐條的厚度(增加撐條厚度比增加調節紙板厚度用料少,成本低,經濟效益好)。
各繞組撐條和油隙撐條沿輻向要相互對齊,偏差小于5 mm,繞組墊塊與上下端圈墊塊要相互對齊,偏差小于5 mm,保證軸向壓緊力的傳遞。
在對繞組進行壓緊時,壓力不可低于3 MPa,各壓釘要均勻擰緊,不可擰緊一個完全到位,再擰緊第2個,以免造成繞組局部變形。
3結束語
以上介紹了天威保變電氣股份有限公司在生產制造大型變壓器繞組時,提高繞組抗短路能力的具體措施,有些方法措施同行業已經采用,但是其中的繞組制造中有關電磁線和絕緣件的預處理是該公司在多年的制造中總結出來的行之有效的方法措施。