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摘要:随着现代经济的快速发展,资源和能源的使用量都较大,为了实现人类社会的可持续性发展,国内外相继提出了低碳经济的理念,我国机电行业为了适应低碳经济的要求,将高电压大容量变压器广泛投入使用,而这种高电压大容量变压器由于具有较大的容量,发生故障时维修费用较高,因此,为了降低该设备的运行成本,绝缘技术被运用于其中,绝缘技术的应用不仅可以减小故障的发生频率,有效降低该设备的运行成本,还能在提升该设备运行质量方面起到很大作用。由此,本文将叙述高电压大容量变压器绝缘技术的发展,并对使用的绝缘材料以及实际应用等进行简要分析。
关键词:高电压;大容量;变压器;绝缘技术;应用
一、高电压大容量变压器绝缘技术的发展
高电压大容量变压器得到广泛推广主要是由于随着我国经济的快速发展,科学和信息技术都在不断进步,我国机电行业结构发生了较大转变,大型交流电动机逐步取代小型交流电动机,并且朝着低能耗、轻型、低污染的方向发展。其次,国内外开始关注经济的发展与环境之间的关系,为了实现人类社会的可持续性发展,高电压大容量变压器的使用范围越来越广,涉及的领域也越来越多,因此对高电压大容量变压器的绝缘技术提出了更严格的要求,使其能在更加恶劣的环境和条件下进行运行,并使其性能和运行效率得到提升,保障变压器安全稳定高效的运行。而高电压大容量变压器的发展主要体现在绝缘体系由B级提到了F级,绝缘性能有了很大提升,并且高电压大容量变压器的相关技术也在进行着创新和完善,变压器的额定电压也得到了显著提升,目前已提升至13.8V,相关创新也体现在变压器的电动机由传统的高能耗转变成低能耗、高导磁、高导电,各方面的性能都得到了提升,为绝缘技术的创新和发展提供良好保障。
二、高电压大容量变压器绝缘材料
(一)、电工用塑料材料
电工用塑料材料是高电压大容量变压器绝缘技术常用的一种材料,该材料主要是由合成树脂、填料和多种添加剂构成,其中以合成树脂为主要构成原料,并且合成树脂的质量好坏能直接决定塑料制品的性能。电工用塑料常见的形状有粒状、纤维状、粉末状,并具有易加工的优点,处于在特定的温度和压力之下时,经过加工能制造出不同的规格和形状的产品,因此被做为绝缘保护材料广泛应用于电缆和电线以及电工设备零件中。电工用塑料主要包含热固性塑料和热塑性塑料这两种类型,热塑性材料最大的特点是能反复成型,这是因为热压或热挤都不会影响到树脂分子的特性,仍能保持树脂分子是线性结构,所以能够进行反复多次的成型制造;而热固性塑料具有不可溶和不可熔的特点,因为热固性塑料在热压或热挤之后,部分树脂分子由线性结构转变成网状结构,所以热固性塑料会成为不溶于液体、不易熔断的固体。
(二)、气体绝缘材料
目前,我国电气设备在选用绝缘材料时大多要求具有较高的绝缘性能,并且还能具备相应的灭弧、冷却以及保护功能,因此,具备这些特性的气体绝缘材料在电气设备中广泛使用,并逐渐成为主要的绝缘材料。而在将气体当成绝缘材料使用时,应在保证其具备较高绝缘强度和较低的液体温度的同时,还应综合考虑其燃点、热导率、资金投入以及气体的惰性等方面,当前满足这些条件的气体绝缘材料主要包括空气、氮气、二氧化硫以及六氟化硫。空气是气体绝缘材料中运用最为广泛的一种,这主要是由于与其他气体相比,空气在大自然中分布最广且数量较多,所以相对来说,经济效益最高,并且空气是一种混合介质,具有较低的液体温度和稳定的化学和物理性质,但空气也有其比较突出的缺点,因空气中含有氧气,所以容易发生氧化,尤其是在与金属材料发生接触时,发生氧化反应使得金属材料被严重腐蚀,影响设备的使用寿命和使用效果。氮气则具有较强的稳定性、惰性大以及不助燃等特点,在电气设备中也有较多的使用。六氟化硫属于电负性气体,有较强的击穿场强存在于该气体中,并且处于某一气体压力值时,该气体的绝缘强度能与绝缘油相提并论,六氟化硫还具有较强的灭弧能力和相对稳定的化学性质,其稳定的化学性质体现在不超过500℃的环境下,不易发生分解,并且在不超过150℃时,不会与其他绝缘材料发生反应,因此在高压电气设备中被广泛使用。目前,我国相关部门也在积极推进混合气体作为绝缘材料使用的发展进程,混合气体作为绝缘材料相较于单种气体来说,绝缘效果更加突出,因此,目前气体绝缘材料的主要发展方向为混合气体。
(三)、绝缘胶
绝缘胶的种类在绝缘材料中相对而言是最多的,而在高电压大容量变压器中主要使用的有聚醋酸乙烯酯(也就是通常所说的白乳胶)、酚醛树脂(电木胶)、聚乙烯醇、环氧树脂胶等。绝缘胶具备卓越的电气性能,主要体现在其拥有较高的绝缘性能,并且在高温和低温的环境都能发挥出良好的性能。
三、绝缘技术在高电压大容量变压器中的应用
(一)、少胶粉云母脂环氧VPI绝缘技术
少胶粉云母脂环氧VPI绝缘技术在高电压大容量变压器使用并不是很多,主要是这种技术的发展与当前国内外进行技术交流有着紧密联系,该技术的使用在国外较多,并且该技术的主要绝缘材料是从国外进口的TMEIC绝缘,这也就决定了该技术的投入成本较高。其次,少胶粉云母脂环氧VPI绝缘在实际运用过程中还需要借助VB2645树脂的力量,且成品需要经过一系列复杂的工序,要经过专业的稀释、合成等操作程序,相较而言,投入的成本较高并且工艺复杂,因此,少胶粉云母脂环氧VPI技术在我国被广泛使用还需经过较长时间的发展。
(二)、LD.F绝缘技术的应用
LD.F绝缘技术经过长时间的发展,技术发展得相对完善,并因其电气性能好、稳定性强、耐热性好、绝缘厚度薄等特点,涉及的领域和分类类型较多,低压机电绝缘也被囊括其中,其中以变频电机、同步电动机为主要代表。LD.F绝缘技术被大范围多领域的推广使用首先与其具备的绝缘优势有着紧密联系,其次,LD.F绝缘技术还具有工艺流程简单、操作过程容易掌握的优点,不需要企业投入大量的人力来掌握;并且LD.F绝缘技术存在的安全隐患少,设备在运行过程中能够保持安全稳定,且能有效降低设备因绝缘引起故障的发生频率,最大程度的节约资源,符合当下国内外提出的环保经济的要求。现阶段,为了更好的适应市场的需求以及提高实用性,我国对LD.F绝缘技术进行不断研究和创新,其品质得到有效提升,并且创新出更多新的内容,目前正朝着减薄6kv和10kv绝缘厚度,达到理想的1.0mm的减薄厚度而努力。
(三)、多胶模压绝缘技术
目前,多胶模压绝缘技术因其有着不错的使用效果、工艺简单、投资少的优点被广泛的运用于我国交流电行业中。多胶模压绝缘技术主要是由模压成型、多胶粉云母带连续式绕包这两大部分组成,多胶粉云母在众多种类中主要选用的是稳定性较强的环氧多胶粉云母带,在世界经济全球化的大环境之下,我国在与国际各国展开技术交流时积极引进新的绝缘产品,尝试使用新的绝缘产品替代云母,比如玻璃纤维和聚酯薄膜等材料,但由于这些材料在我国数量稀少,依赖于进口,这无形之中加大了资金的投入,不利于经济效益最大化,因此,我国多胶模压绝缘技术多采用云母这种数量多、渗透性强、固化树脂作用优良的材料。
总结:高电压大容量变压器可靠稳定的运行,与绝缘技术的发展息息相关,因此,相关部门应重视绝缘材料的选取,使之性能符合绝缘技术的要求,最大程度的优化绝缘技术,实现高电压大容量变压器安全稳定的运行。
参考文献:
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