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发电机和变压器电气绝缘系统的最新发展

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全球电机网消息:用于发电和输电系统的高压设备正在继续发展,以减低生产成本、提高效率,新近还要求尽可能减小对环境的影响。在这些设备中,最重要的性能是绝缘。为使绝缘系统安全可靠地运行,绝缘材料的性能、制造工艺和绝缘结构是最主要的话题。过去几十年来,高压绝缘系统发生了一系列变化。

绝缘材料已被改进,以增加其所承受的电场强度。例如,旋转电机的对地工作电压,在过去的20年中约增加一倍。

新的绝缘介质已被引入,例如,SF6的应用导致SF6断路器、GIS和GIT等的发展,优良的绝缘性能和先进的工艺使其能在高压电缆、绝缘子和其它高压设备上应用。

新近,现有的技术已被应用于一种新的领域,用于输配电的高压电缆技术,现已在发电机和变压器中作为高压绕组,致使一种新型的高压发电机:PowerformerTM、新的风力发电体系:WindformerTM和无油电力变压器:DryformerTM由此而产生。

本文将详细介绍这种发电机和变压器绝缘系统的最新发展,特别着重于传统的和新设备绝缘结构和绝缘特性之间的比较。

电力电缆技术

电力电缆技术已有很长历史,自19世纪80年代广泛使用白炽照明系统就已开始。20世纪初期,已建成良好的使用绝缘电缆的地下电气化设施。

在最初的电缆中,空气是主要的绝缘介质,其它地下电缆设备采用诸如天然橡胶、杜仲胶、油和石蜡、麻、棉、松香和沥青,后来用矿物油浸渍纸。随着要求越来越高的电压,为防止空隙内发生局部放电,从而发展了充油电缆。今天,在输配电系统中主要采用的两大电力电缆:液体浸渍纸电缆和挤出聚合物电缆。挤出电缆绝缘先是从热塑性聚乙烯开始,但很快被化学交联聚乙烯(XLPE)取代,由此占领了整个行业。现在,XLPE普遍用于地下配电系统,由于这种技术的重大进步,很快转向变压器应用领域。

现今,电力电缆的主要部件是由导体、内外有两层半导电层的绝缘和护套组成。导体由多股铜或铝线做成,然后用绝缘材料覆盖该导体,最后在绝缘外加上金属护套。电缆技术的新应用

应用于DryformerTM和PowerformerTTM的,就是这种具有丰富运行经验的传统XLPE电缆的绝缘系统,但不需要有金属屏蔽和护套。在这种应用中,高压电缆绕组由导体、内半导电层、固体电介质和外半导电层组成,在传统电缆术语中,通常被称之为电缆芯。该电缆的材料和加工工艺与高压电缆技术中所采用的相同。这样,实际上与通常使用于电力输配电系统的电缆完全等同。

与在电缆系统中一样,新应用也要求有电缆接头和终端,因为电缆和电缆附件控制了电缆绕组系统的总成本,因此对接头的总数量可做最佳选择。但是不同绝缘尺寸的电缆之间总是要用转换接头,接头的位置主要取决于所具有的空间,各种情况也各不相同。
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