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發電機和變壓器電氣絕緣系統的最新發展

來源:  作者:本站

將這種高壓電纜技術應用于發電機和變壓器是新絕緣概念的核心,它賦予這種設備提高運行性能新的可能性。

PowerformerTM

傳統發電機中,定子繞組由方形絕緣導體棒組成。過去20年來,雖然對地工作電壓已經增加,但絕緣材料和系統的變化相對較小。對在導體外使用云母帶,再用環氧或聚酯樹脂浸漬的發電機而言,如今的工作場強是2.5kV/mm。

對使用云母帶的絕緣系統來說,非常重要的是在制造過程中要保持絕緣系統無空隙,但機械應力和熱循環會導致空隙的形成。因此,隨電壓的增高,絕緣內必定會出現局部放電。

傳統定子線棒的開頭是長方形的,這就導致導體表面的電場分布不均勻,轉角處的電場強度高。另外,在繞組端部區域,必須采取復雜措施,以控制電場強度,避免發生局部放電和電暈。傳統發電機的這種設計原則使其輸出電壓不能超過30~35kV,而電力輸送的電壓已達到800kV,甚至更高,以傳統發電機為基礎的發電廠經常需要用升壓變壓器。

與傳統發電機相反,PowerformerTM的繞組是由擠出XLPE電纜組成,可以避免傳統絕緣結構的電場不均勻性。電纜繞組是圓柱形導體,沿導體表面的電場分布均勻,其定子槽可以加工成適合帶有屏蔽絕緣的電纜繞組的形狀?,F今,這種應用方式的XLPE絕緣的工作場強可以達到15kV/mm,和現有的500kV電纜設施所能達到的一樣。因此,新型發電機對建造直接能接到輸電系統電壓標準而不需升壓變壓器的高壓發電機提供了可能,而且還降低了功率損失,提高了效率。PowerformerTM<注:TM為上標>將電力、熱應力、機械應力和磁應力分隔開,這樣可以獨立最佳選擇這些基本設計參數,從而可以對與之相關的材料進行改進。

1998年春,額定45kV、11MVA和600r/m的發電機樣機,已在瑞典北部Porjus水電站投入運行。另外三臺發電機或正在運行,或正在建造。它們是額定容量為136kV、42MVA和3000r/m的汽輪發電機和155Kv、75MWA和125r/m的水力發電機。
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。
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