Tarp pagrindinių transformatoriaus komponentų apvija yra elektros energijos konvertavimo „laidumo centras“. Jo proceso kokybė tiesiogiai lemia įrangos stabilumą ir patikimumą ilgalaikio- veikimo metu. Nesvarbu, ar tai pramoninis energijos paskirstymo transformatorius, ar naujas specifinis energijos -transformatorius, jei apvijoje yra proceso defektų, gali kilti nedidelių problemų, pvz., vietinis perkaitimas ir didesni nuostoliai, arba net rimtų gedimų, pvz., izoliacijos gedimo ir perdegimo, dėl ko patiriami dideli ekonominiai nuostoliai. Šis straipsnis bus pradėtas nuo pagrindinių apvijų proceso nuorodų, išsamiai analizuojamas jo poveikis-transformatoriaus stabilumui ir pateikiamos nuorodos, kaip pasirinkti pramonės šaką ir optimizuoti gamybą.
I. Pagrindinė vyniojimo proceso padėtis: „pagrindinė gynybos linija“ stabilumui užtikrinti
Transformatoriaus apvija pagaminta iš apvijų laidų, daugiausia atliekančių dvigubas „elektromagnetinės indukcijos“ ir „srovės perdavimo“ funkcijas. Eksploatacijos metu apvija turi atlaikyti trijų tipų įtempius: elektrinį, šiluminį ir mechaninį. Elektrinis įtempis atsiranda dėl elektrinio lauko pasiskirstymo esant aukštai įtampai, šiluminis įtempis atsiranda dėl šilumos, susidarančios dėl srovės praradimo, o mechaninį įtempį sukelia elektromagnetinė jėga, kurią sukelia trumpojo- grandinės srovė. Naudojant tokias sąsajas kaip vielos parinkimas, apvijų tikslumas ir izoliacijos apdorojimas, apvijos procesas tiesiogiai lemia apvijos gebėjimą atsispirti šiems trijų tipų įtempiams, o tai yra „pagrindinė gynybos linija“, užtikrinanti stabilų transformatoriaus veikimą.
Pagal pramonės gedimų statistiką, maždaug 35 % staigių transformatoriaus gedimų yra susiję su apvijų procesu, tarp kurių didžiausią dalį sudaro „dalinis iškrovimas dėl laisvos apvijos“ ir „trumpasis jungimas, kurį sukelia izoliacijos sluoksnio pažeidimas“. Šie duomenys taip pat patvirtina, kad aukštos-kokybės apvijos procesas yra ne tik būtina gaminio atitikties sąlyga, bet ir pagrindinė ilgalaikio stabilaus įrangos veikimo garantija.
II. Specifinis pagrindinių procesų sąsajų poveikis stabilumui
Apvijos procesas apima keturias pagrindines grandis: vielos parinkimą, vyniojimo būdą, izoliacijos apdorojimą ir džiovinimą bei kietėjimą. Kiekvienos jungties techninės detalės yra glaudžiai susijusios su transformatoriaus stabilumu, o specifinis poveikis yra toks:
1. Laido pasirinkimas: nuostolių ir karščio atsparumo valdymas iš „šaltinio“.
Kaip apvijos „karkasas“, vielos medžiaga, specifikacija ir paviršiaus apdorojimas tiesiogiai veikia laidumo efektyvumą ir apvijos šiluminį stabilumą:
- Medžiagos pasirinkimas:Šiuo metu pagrindiniai apvijų laidai yra variniai ir aliuminio laidai. Varinių laidų laidumas yra maždaug 30% didesnis nei aliuminio laidų. Esant tokiai pačiai apkrovai, varinės apvijos turi mažesnius nuostolius, mažiau generuoja šilumą, lėtesnį terminį senėjimą ilgai veikiant- ir turi didelius stabilumo pranašumus. Nors aliuminio laidų sąnaudos mažesnės, jiems reikia didesnio skerspjūvio ploto, kad atitiktų varinių laidų laidumą, todėl lengvai padidėja apvijos tūris ir padidėja šilumos išsklaidymo sunkumai. Jei proceso valdymas netinkamas, gali atsirasti vietinis perkaitimas
- Laido specifikacija:Vielos skersmens nuokrypis ir laido apvalumo paklaida tiesiogiai veikia apvijos sandarumą po apvijos. Pavyzdžiui, kai vielos skersmens nuokrypis viršija 0,05 mm, viela yra linkusi į "aukštį skirtumą" vyniojimo proceso metu, todėl apvijos paviršius yra netolygus. Tai sukelia netolygų elektrinio lauko pasiskirstymą darbo metu ir padidina dalinio iškrovimo riziką. Jei apvalumas neatitinka standarto, tai sukels nenuoseklias laidų kontaktų sritis, sukeldamas nesubalansuotą srovės pasiskirstymą ir apsunkindamas vietinę šilumos gamybą.
- Paviršiaus apdorojimas:Izoliacinės dažų plėvelės storis ir sukibimas su vielos paviršiumi yra labai svarbūs. Aukštos-kokybės dažų plėvelė turi būti vienodo storio (su paklaida Mažiau arba lygi 5%) ir stipriai sukibti. Jei dažų plėvelėje yra skylučių, įbrėžimų ar atsilupimų, ji sumažins izoliacijos pasipriešinimą posūkiui-į-ir posūkio-į-sugesimas gali įvykti veikimo metu, tiesiogiai sukeldamas apvijų gedimus.
2. Apvijos metodas: tikslumas nustato „atsparumą stresui“.
Apvijos metodas yra pagrindinė apvijos proceso grandis, o jo tikslumas tiesiogiai veikia apvijos mechaninį stiprumą ir elektrinio lauko vienodumą. Įprasti apvijų metodai apima „daugiasluoksnį cilindrinį tipą“, „ištisinį tipą“, o skirtingų metodų įtaka stabilumui labai skiriasi:
- Apvijos įtempimo valdymas:Netolygus įtempimas vyniojimo proceso metu yra pagrindinė laisvų apvijų priežastis. Jei įtampa per maža, tarp apvijų laidų bus tarpai. Eksploatacijos metu, veikiant elektromagnetinei jėgai, laidai gali pasislinkti, todėl izoliacijos sluoksnis nusidėvi. Jei įtempimas yra per didelis, viela lengvai išsitempia ir deformuojasi, o tai turi įtakos laidžiam skerspjūviui- ir gali pažeisti izoliacinę dažų plėvelę. Aukštos-kokybės procesui reikalinga automatinė įtempimo valdymo sistema, kuri valdytų įtempimo svyravimus ±5 % ribose, kad apvija būtų sandari ir nepažeista įtempių.
- Apvijos išdėstymo tikslumas:Laidų išdėstymo "reguliarumas" ir "sandarumas" tiesiogiai veikia elektrinio lauko pasiskirstymą. Pavyzdžiui, jei ištisinėje apvijoje atsiranda „neteisingi posūkiai“ arba „persidengę posūkiai“, vietinio elektrinio lauko stipris smarkiai padidės (iki 3 kartų didesnis už įprastą plotą), sukeldamas dalinį iškrovimą. Jei daugiasluoksnės cilindrinės apvijos tarp-sluoksnių tarpas viršija 0,1 mm, susidaro „oro tarpas“. Kadangi oro skilimo lauko stipris yra daug mažesnis nei izoliacinio popieriaus, tikėtina, kad tarp-sluoksnių trūks.
- Baigti gydymo procesą:Apvijos galas yra koncentruota mechaninio įtempio sritis. Trumpojo jungimo metu elektromagnetinė jėga ant galo gali siekti dešimtis kartų daugiau nei normaliai veikiant. Jei galo surišimas netvirtas (pvz., per didelis atstumas tarp rišamosios juostos arba neužtempti mazgai), trumpojo jungimo metu galas gali deformuotis ir pasislinkti, o tai dar labiau plyšta izoliacijos sluoksnis. Aukštos-kokybės procesui atlikti reikia „daugiasluoksnio-kryžminio surišimo“ ir galuose sumontuoti „kampinius žiedus“, kad būtų padidintas mechaninis stiprumas ir užtikrinta stabili apvijos forma trumpojo jungimo metu.
3. Izoliacijos apdorojimas: „Gedimo perdavimo kelio“ blokavimas
Apvijos izoliacijos sistema yra raktas į atsparumą elektrinei ir šiluminei įtampai. Izoliacijos apdorojimo proceso kokybė tiesiogiai lemia izoliacijos sistemos tarnavimo laiką ir patikimumą:
- Izoliacinės medžiagos pasirinkimas:Įprastos izoliacinės medžiagos yra izoliacinis popierius, izoliaciniai dažai ir tarpikliai. Pavyzdžiui, A klasės izoliacinio popieriaus ilgalaikio atsparumo temperatūrai riba yra 105 laipsniai, o H klasės izoliacinio popieriaus atsparumo temperatūrai riba gali siekti 180 laipsnių. Aukštos temperatūros aplinkoje (pvz., naujose energijos elektrinėse ir metalurgijos dirbtuvėse), pasirinkus H klasės izoliacinį popierių, izoliacijos sistemos tarnavimo laikas gali pailgėti 3–5 kartus. Jei izoliacinė medžiaga parinkta netinkamai, aukštoje temperatūroje ji sensta ir trapūs, todėl sumažėja izoliacijos varža.
- Impregnavimo ir džiovinimo procesas:Impregnavimo apdorojimo tikslas – leisti izoliaciniams dažams pilnai prasiskverbti į apvijos tarpus, suformuojant „integruotą izoliacinį sluoksnį“. Jei impregnavimas yra nepakankamas (pvz., dažų klampumas per didelis arba impregnavimo laikas nepakankamas), apvijos viduje liks oro burbuliukai. Oro burbuliukų skilimo lauko stipris yra mažas, todėl lengvai atsiranda dalinis iškrovimas. Jei džiūvimo procesas nėra tinkamai kontroliuojamas (pvz., temperatūra pakyla per greitai arba drėgmė neatitinka standarto), izoliaciniai dažai kietės netolygiai, dėl to įskils ir atsilups, praras izoliacijos apsaugos efektą.
- Izoliacijos storio kontrolė:Izoliacijos sluoksnio storis turi būti tiksliai suprojektuotas pagal transformatoriaus vardinę įtampą. Pavyzdžiui, 10 kV transformatoriaus posūkio-į-izoliacijos storis turi būti didesnis nei 0,3 mm arba jam lygus. Jei storis yra nepakankamas, jis lengvai suskaidomas dėl aukštos įtampos. Jei storis yra per storas, tai padidins apvijos tūrį, paveiks šilumos išsklaidymo efektyvumą ir sukels medžiagų atliekų. Norint užtikrinti, kad izoliacijos sluoksnio storio nuokrypis būtų mažesnis nei 0,02 mm arba jam lygus, norint užtikrinti, kad aukštos-kokybės procesas reikalingas „storio stebėjimas internetu“.
4. Džiovinimas ir kietėjimas: fiksavimas „Proceso stabilumas“.
Džiovinimas ir kietėjimas yra paskutinė vyniojimo proceso grandis. Jo tikslas yra pašalinti drėgmę iš apvijos ir užtikrinti, kad izoliaciniai dažai visiškai sukietėtų. Jei nebus tinkamai elgiamasi, ankstesnių procesų poveikis bus prarastas:
- Drėgmės kontrolė:Drėgmė apvijoje žymiai sumažins izoliacijos varžą ir paspartins izoliacijos senėjimą. Pavyzdžiui, kai izoliacinio popieriaus drėgmės kiekis viršija 0,5%, jo skilimo lauko stipris sumažės daugiau nei 40%. Aukštos-kokybės džiovinimo procese reikalingas „vakuuminis džiovinimas“, kad apvijos drėgmės kiekis būtų mažesnis nei 0,1 %, tuo pačiu išvengiant vielos oksidacijos dėl pernelyg aukštos temperatūros.
- Kietėjimo temperatūra ir laikas:Izoliaciniai dažai kietinami vadovaujantis „laipsniško temperatūros kilimo“ principu. Jei temperatūra pakyla per greitai, dažai yra linkę „paviršiaus kietėti, o vidinis nesukietėjimas“, todėl izoliacijos sluoksnis yra nepakankamas. Jei kietėjimo laikas yra nepakankamas, izoliaciniai dažai nebus visiškai susieti{2}}ir jie gali suminkštėti ir tekėti ilgai -dirbant. Pavyzdžiui, epoksidiniai -pagrindo izoliaciniai dažai turi būti laikomi 120 laipsnių temperatūroje ilgiau nei 6 valandas, kad būtų užtikrintas didesnis arba lygus 95 % kietėjimo laipsnis ir užtikrintas stabilus izoliacijos efektyvumas.
III. Apvijos proceso optimizavimo kryptys: nuo „atitikties“ iki „puikybės“.
Transformatorių gamintojams, siekiant pagerinti apvijų proceso stabilumą, reikia pastangų trimis aspektais: „įrangos atnaujinimas“, „proceso valdymas“ ir „testavimo tobulinimas“:
Automatizuotas įrangos atnaujinimas: pristatykite visiškai automatines vyniojimo mašinas (turinčias uždaros įtempimo-kilpos valdymo sistemas), internetinius izoliacijos storio monitorius, vakuuminio džiovinimo bakus ir kitą įrangą, kad sumažintumėte rankinio veikimo klaidas ir užtikrintumėte tikslų proceso parametrų valdymą.
Visiška-Proceso kokybės kontrolė: sukurkite visapusišką-procesų valdymo sistemą, apimančią „laidų įėjimo patikrinimą - apvijų proceso patikrinimą - izoliacijos apdorojimo mėginių ėmimo patikrinimą - gatavo produkto atsparumo įtampai bandymą“. Pavyzdžiui, reikia patikrinti įeinančių laidų skersmenį ir dažų plėvelės sukibimą, o apvijų išdėstymo tikslumas turi būti tikrinamas kas 100 apsisukimų vyniojimo proceso metu.
Patobulintas patikimumo bandymas: baigta apvija turi išlaikyti tris pagrindinius bandymus: „pasisukimo{0}}į-atsparumo posūkiui įtampos bandymas“, „dalinio iškrovimo bandymas“ ir „atsparumo trumpam{2} jungimui bandymas“. Be to, dalinės iškrovos dydis turėtų būti kontroliuojamas žemiau 5 pC (10 kV klasėje), o trumpojo jungimo{6}}atsparumo bandymas turėtų atlaikyti vardinį trumpojo-srovės poveikį 2 sekundes, kad apvija išliktų stabili net ir ekstremaliomis darbo sąlygomis.
IV. Išvada
Kaip „pagrindinė techninė kliūtis“ transformatorių gamyboje, kiekviena apvijos proceso detalė yra glaudžiai susijusi su įrangos stabilumu. Vartotojai, renkantis transformatorių, turėtų atkreipti dėmesį į gamintojo apvijų proceso galimybes (pvz., ar jis turi automatinę apvijų įrangą ir ar jis yra išlaikęs Tarptautinės elektrotechnikos komisijos (IEC) standarto sertifikatą). Gamintojai turi atnaujinti apvijų procesą iš „atitikties reikalavimo“ į „konkurencinį pranašumą“, optimizuodami procesą ir techniškai atnaujindami, taip padėdami tvirtą pagrindą ilgalaikiam stabiliam transformatorių veikimui-.
