Uno. Introduzione

Di solito collegato all'uscita del generatore, poiché la tensione di uscita del generatore è alta, e la tensione nominale del sistema magnetico è bassa, quindi è necessario un trasformatore di riduzione della tensione.

Il funzionamento sicuro e stabile del trasformatore di stimolazione magnetica del generatore è il presupposto per il funzionamento sicuro e stabile dell'unità di stimolazione automatica, è il prerequisito per la generazione stabile di energia elettrica dell'unità di generazione e la generazione di energia a carico pieno, è la chiave per il funzionamento affidabile del sistema di stimolazione magnetica.

La potenza elettrica necessaria per il sistema di eccitazione è ottenuta dall'uscita del generatore, il ruolo del trasformatore di eccitazione è quello di ridurre la tensione di uscita del generatore (22kV) alla tensione di ingresso del silicio elettricamente controllabile (850 V), fornire l'isolamento elettrico tra l'estremità del generatore e l'avvolgimento magnetico eccitazione, e allo stesso tempo essere utilizzato come impedenza di corrente corretta del silicio elettricamente controllabile.

Due. Forma e caratteristiche del trasformatore magnetico

Trasformatori magnetici, divisi per isolamento, ci sono quattro tipi principali

(1) trasformatore secco di resina epossidica versato.

(2) trasformatore di immersione in fibra di vetro senza alcali.

(3) Trasformatore secco di tipo MORA.

(4) Trasformatore di immersione in olio.

Il trasformatore immerso in olio è un trasformatore tradizionale, attualmente gradualmente sostituito da un trasformatore a secco.

Il trasformatore a secco ha caratteristiche come resistenza all'incendio, esplosione e prestazioni ambientali superiori, diventando l'applicazione principale del trasformatore magnetico.

Il primo trasformatore a secco epossidico al mondo è stato fabbricato dalla società tedesca AEG nel 1964.

Caratteristiche del trasformatore a secco di resina epossidica:

(1) alta resistenza all'isolamento, la resina epossidica versata ha un forte campo di rottura dell'isolamento da 18 a 22 kV / mm e lo stesso trasformatore immerso in olio con lo stesso livello di tensione ha approssimativamente la stessa resistenza all'impatto di fulmini.

(2) Forte capacità di cortocircuito.

(3) Le prestazioni di prevenzione dei disastri sono eccellenti, la resina epossidica retarda il fiamme e può spegnersi da sola, senza provocare esplosioni.

(4) prestazioni ambientali superiori, resina epossidica resistente all'umidità e alla polvere, può funzionare in condizioni ambientali difficili.

5) carico di lavoro di manutenzione ridotto.

(6) bassa perdita di funzionamento, alta efficienza operativa e basso rumore.

(7) piccolo volume, peso leggero, facile installazione e messa in servizio

Le caratteristiche del trasformatore secco MORA sono le seguenti:

Il trasformatore secco MORA è un nuovo tipo di trasformatore sviluppato negli ultimi dieci anni dalla fabbrica tedesca di trasformatori MORA per adattarsi a nuovi concetti ambientali e applicazioni di nuovi processi e nuovi materiali.

(2) MORA tipo trasformatore secco ad alta tensione avvolgimento stratificato su un supporto di isolamento in ceramica con buone prestazioni di isolamento. L'avvolgimento ad alta e bassa pressione e l'avvolgimento verticale e orizzontale tra loro hanno canali di raffreddamento, il trasformatore ha una buona capacità di sovraccarico a breve termine e resistenza al cortocircuito.

(3) Trasformatore secco di tipo MORA in vuoto per avvolgere la vernice isolante composta per l'asciugatura, il processo è semplice.

(4) l'isolamento avvolguto del trasformatore è costituito da fibra di vetro o carta NOMEX per raggiungere livelli di isolamento F o H.

(5) Il tipo MORA ha buone proprietà di ritardo di fiamma.

(6) MORA può essere rimosso dopo la caduta. I materiali avvolti possono essere riciclati.

(7) Il tipo MORA non richiede apparecchiature e stampi di versamento, l'investimento iniziale può essere un grande risparmio e la flessibilità della progettazione del prodotto è grande.

(8) Il carico di lavoro di manutenzione del tipo MORA è leggermente più grande e la riparazione è relativamente facile.

Attualmente, l'Europa e l'Asia utilizzano più trasformatori di resina epossidica, gli Stati Uniti utilizzano più MORA.

Il livello di impatto di riferimento per il versamento a secco della resina epossidica può raggiungere 250 kV e il tipo MORA è di 150 kV.

La grande capacità del trasformatore a secco di resina epossidica può raggiungere 20 MVA, il tipo MORA può raggiungere solo 8-10 MVA. [1]

Tre. Requisiti generali per trasformatori magnetici

Il generatore che utilizza il metodo di stimolazione autonoma, il rettificatore di potenza stimolata della sua alimentazione magnetica è alimentato da un trasformatore stimolato. Il lato ad alta tensione del trasformatore magnetico di solito è collegato alla linea terminale del generatore, il rectificatore a ponte a controllo trifase a bassa tensione del tirotiro laterale, il carico della barra di potenza magnetica è trasmesso al generatore con una grande induttività e isolamento a terra. Le caratteristiche del carico e del cablaggio del trasformatore magnetico, nonché i requisiti specifici della rete elettrica e della centrale elettrica per il sistema di stimolazione del generatore, rendono le condizioni di lavoro e i requisiti tecnici del trasformatore magnetico del generatore idrogenico auto-stimolato non esattamente gli stessi dei trasformatori di potenza per applicazioni generali, principalmente i seguenti aspetti.

(1) la corrente di avvolgimento del trasformatore magnetico è corrente non sinusoidale, la progettazione del trasformatore deve considerare l'effetto della corrente armonica nell'avvolgimento. Poiché la costante di domanda del rotore del generatore è di solito di diversi secondi, la corrente del thyristore del dispositivo di correzione di potenza magnetica e la corrente della linea del lato AC (cioè il lato della bassa tensione della trasformazione magnetica) sono considerate onde rettangolari, esiste una componente di onda base e una componente armonica, la corrente armonica aumenterà la perdita di rame e ferro del trasformatore e farà distorsione della forma d'onda della tensione del lato del generatore. Pertanto, la progettazione e la fabbricazione del trasformatore magnetico stimolante richiedono di considerare l'effetto della corrente armonica di avvolgimento del trasformatore, inclusa la densità magnetica del nucleo di ferro del trasformatore, la capacità, la capacità di sovraccarico, ecc. L'effetto della corrente armonica deve essere preso in considerazione. La corrente armonica potrebbe causare il rumore armonico del funzionamento del trasformatore, quindi nella struttura e nella resistenza meccanica del nucleo di ferro e dell'avvolgimento, è necessario considerare misure per ridurre il rumore armonico.

(2) come trasformatore magnetico che è collegato all'estremità del generatore, deve essere progettato secondo i requisiti tecnici dell'apparecchiatura elettrica del generatore. Secondo i requisiti della GB 1094.1 "Regole generali della parte 1 del trasformatore di potenza", durante il carico del generatore, il trasformatore al terminale collegato al generatore deve essere in grado di sopportare la tensione nominale di 1,4 volte per 5 s. Di solito è necessario funzionare per 60 s sotto una sovratensione della tensione nominale di 1,3 volte la tensione del terminale del generatore. Il trasformatore magnetico deve essere in grado di funzionare a lungo termine a una tensione nominale del 110%.

(3) la tensione nominale di avvolgimento a bassa tensione del trasformatore magnetico deve essere scelta in base ai requisiti di tensione massima magnetica quando il generatore è incentivato. Quando il generatore è amplificato, la tensione di uscita del rettificatore di potenza magnetica ha requisiti elevati per stimolare la tensione massima del generatore. La tensione massima di stimolazione è scelta in base ai requisiti del sistema elettrico in cui si trova il generatore.

(4) la capacità del trasformatore deve soddisfare la capacità di stimolazione richiesta per il funzionamento continuo a lungo termine del generatore, quando la corrente e la tensione di stimolazione del generatore sono 1,1 volte la corrente e la tensione di stimolazione del carico nominale del generatore.

(5) La capacità di sovraccarico del trasformatore magnetico deve soddisfare i requisiti di capacità magnetica e durata del generatore. Quando il generatore è magnetico, il generatore funziona alla tensione massima di stimolazione e il valore di stato stabile della corrente di stimolazione è anche la corrente massima di stimolazione. A questo punto la potenza di stimolazione magnetica ha esigenze elevate sulla capacità di carico del trasformatore di stimolazione magnetica.

(6) tra l'avvolgimento ad alta tensione e bassa tensione del trasformatore magnetico è necessario impostare lo schermo di isolamento elettrostatico e la messa a terra. Quando l'ingresso del trasformatore e la sovratensione temporanea laterale ad alta tensione, la sovratensione sarà generata nell'avvolgimento a bassa tensione del trasformatore magnetico attraverso la distribuzione della capacità tra l'alta tensione e l'avvolgimento a bassa tensione del trasformatore magnetico. Al fine di ridurre la sovratensione sul lato di bassa tensione del trasformatore magnetico, è necessario impostare uno schermo elettrico statico tra l'alta tensione del trasformatore magnetico e l'avvolgimento a bassa tensione e mettere a terra con il nucleo di ferro del trasformatore per evitare che la sovratensione minacci la sicurezza del rettificatore di potenza magnetica. Lo schermo elettrostatico può anche ridurre l'effetto di alta armonica e sovratensione dell'avvolgimento a bassa tensione del trasformatore sull'avvolgimento ad alta tensione e sulla rete elettrica, aumentando l'incentivo

Quattro. Compatibilità elettromagnetica dei trasformatori magnetici.

Inoltre, i trasformatori magnetici come una categoria di applicazioni di trasformatori di potenza devono ancora soddisfare i requisiti tecnici generali dei trasformatori di potenza. Comprende principalmente i seguenti aspetti:

(1) Aumento della temperatura di funzionamento e resistenza al calore di isolamento.

2) Capacità di cortocircuito.

3) Livello di isolamento.

(4) Requisiti per l'assenza di apparecchiature ausiliarie, compresi gli scambiatori di corrente, le apparecchiature di monitoraggio della temperatura, ecc.

(5) Altri, come il livello di rumore, il livello di scarico locale, la simmetria trifase.

Cinque. Le applicazioni di ingegneria pratica per i trasformatori magnetici hanno alcuni requisiti tecnici relativi all'ingegneria, come ad esempio:

(1) Tipo e struttura del trasformatore magnetico.

(2) Modalità di assemblaggio e livello di protezione.

(3) Le modalità e i requisiti di installazione nel sito della centrale elettrica, compresa la connessione con la linea principale del generatore.

Per facilitare il trasporto, o convenientemente collegato alla linea madre chiusa a fase separata del generatore, i trasformatori magnetici di grandi dimensioni del generatore di solito utilizzano un trasformatore monofase per formare un gruppo di trasformatori trifasici in modo strutturale e richiedono la stessa struttura e buona intercambiabilità del trasformatore monofase.

Sei. Struttura e progettazione dei trasformatori magnetici

Di seguito viene descritto come esempio il trasformatore a secco versato in resina epossidica.

Cuore di ferro

Il cuore di ferro è il circuito magnetico del trasformatore, composto da lamelle di acciaio al silicio e dispositivi di fissaggio. Il cuore di calcio è realizzato in acciaio di silicio laminato a freddo di qualità superiore, con una struttura di custura a 45 ° con un cordone isolante e una superficie sigillata con una resina speciale. Il cuore di ferro deve essere messo a terra, altrimenti si formerà un circolo che aumenta la perdita. La perdita di carico vuoto del trasformatore è principalmente la perdita del cuore di ferro.

Le principali misure per ridurre la perdita di carico vuoto del trasformatore:

① ridurre la densità magnetica del cuore di ferro del trasformatore;

② scelta di materiale in acciaio di silicio di alta qualità;

Ridurre lo spessore del cuore di ferro

②

Avvolgimento

L'avvolgimento è un componente importante del trasformatore a secco, composto principalmente da cavi (fili di zinco) e strutture isolanti (resina).

La struttura dell'avvolgimento determina la capacità nominale, la tensione nominale e le condizioni di utilizzo.

La perdita di carico del trasformatore è costituita da perdite di resistenza e perdite aggiuntive nel filo di avvolgimento. Il calcolo dell'avvolgimento deve soddisfare i seguenti requisiti:

1) La forza elettrica. L'isolamento avvolgibile deve soddisfare le prescrizioni standard continentali o i requisiti di frequenza di lavoro e tensione di prova di impatto di fulmine richiesti dall'utente e lasciare un certo margine.

2) resistenza al calore. In condizioni di funzionamento a carico, l'aumento della temperatura di avvolgimento non è consentito di superare il limite di aumento della temperatura specificato dal grado di resistenza termica del materiale isolante.

3) resistenza meccanica. La forza elettrica generata dall'avvolgimento del trasformatore a secco sotto l'effetto della corrente di cortocircuito comporterà lo spostamento dell'avvolgimento e il cambiamento dell'impedenza del cortocircuito, entrambi dovrebbero soddisfare i requisiti standard continentali.

Per versare trasformatori secchi. La resina di avvolgimento ad alta pressione viene versata all'interno dello stampo e l'estremità di avvolgimento a bassa pressione è imballata in resina.

Il materiale di avvolgimento è principalmente rame e alluminio. In base alle proprietà fisiche del sistema di resina e del materiale conduttore stesso, il coefficiente di espansione termica del sistema di resina riempito con filo di vetro è simile al coefficiente di espansione termica del rame, quindi il trasformatore secco riempito con filo di vetro utilizza più conduttori di rame. Il coefficiente di espansione termica del sistema di resina riempito con micropolvere di silicio è simile al coefficiente di espansione termica dell'alluminio, quindi il trasformatore secco riempito con micropolvere di silicio utilizza più conduttori in alluminio. Il trasformatore a secco avvolto in alluminio presenta una scarsa resistenza meccanica e esigenze di qualità della saldatura elevate.

Ci sono due categorie principali di conduttori utilizzati per l'avvolgimento dei trasformatori: lineari e a forma di foglia.

Il tipo di avvolgimento è principalmente avvolgimento a strati e avvolgimento a foglia.

La tecnologia di avvolgimento ad alta tensione è matura, la qualità dell'isolamento è affidabile, l'alto grado di automazione e il tasso di utilizzo è superiore al 70%.

Alta efficienza di avvolgimento a bassa pressione, risparmio di materiale, scarsa perdita magnetica, forte resistenza al cortocircuito, tasso di utilizzo superiore al 90%.

Sette. Scelta del trasformatore magnetico

Il trasformatore di stimolazione magnetica, in termini di progettazione e struttura, come il normale trasformatore di distribuzione elettrica, la tensione di cortocircuito è del 4% ~ 8%. Considerando che il trasformatore magnetico deve essere affidabile, è necessario avere una certa capacità di sovraccarico quando si forza. E la fonte di alimentazione magnetica in genere non progetta una fonte di alimentazione di riserva, quindi è consigliabile scegliere un trasformatore a secco con una capacità di sovraccarico semplice. Per ridurre i costi del sistema di stimolazione magnetica, è possibile anche utilizzare un trasformatore immerso in olio.

Quando il trasformatore di stimolazione è installato all'aperto, il filo di alimentazione tra il lato del trasformatore e il ponte di rettificazione. a causa della diminuzione della tensione elettrica, non dovrebbe essere troppo lungo, specialmente in caso di grande corrente di stimolazione, questo deve essere preso in considerazione. Inoltre, non è opportuno utilizzare un cavo a singolo core, ma deve scegliere un cavo di gomma. Poiché il cavo armato a singolo core passa a corrente alterna, la tensione più alta e la corrente non trascurabile saranno rilevate nell'armatura d'acciaio e causeranno interferenze al cavo di comunicazione.

① prestazioni e cablaggio del trasformatore magnetico. Le prestazioni e il cablaggio del trasformatore di stimolazione devono essere chiaramente richiesti, come il tipo, la capacità nominale (per soddisfare i requisiti del sistema di stimolazione), l'aumento della temperatura, i requisiti di resistenza alla pressione dell'isolamento, il gruppo di cablaggio trifase del trasformatore, il livello di isolamento, il livello di rumore e il livello di scarica locale.

Requisiti tecnici. Chiaramente per i requisiti tecnici dettagliati del trasformatore magnetico stimolante, nella selezione, alcune centrali idroelettriche richiedono che il trasformatore magnetico stimolante scelga i prodotti dei produttori più noti del continente.

② Per l'unità che utilizza il freno elettrico, è necessario chiarire se il trasformatore magnetico sia un trasformatore di freno.