Un. Introduction

Généralement connecté à la sortie du générateur, parce que la tension de sortie du générateur est plus élevée et la tension nominale du système d'excitation est plus faible, un transformateur abaisseur de tension est nécessaire.

Le fonctionnement sûr et stable du transformateur d'excitation pour le générateur est la prémisse d'un fonctionnement sûr et stable de l'unité d'excitation autonome, une condition préalable pour la production stable d'électricité par l'unité de production d'électricité, la production d'électricité à pleine charge, est la clé d'un fonctionnement fiable du système d'excitation.

La puissance électrique requise pour le système d'excitation est obtenue par la sortie du générateur, le rôle du transformateur d'excitation étant de réduire la tension de sortie du générateur (22 kV) à la tension d'entrée du silicium de puissance (850 v), d'assurer une isolation électrique entre l'extrémité du générateur et l'enroulement d'excitation, tout en servant également d'impédance redressée du silicium de puissance.

II. Forme et caractéristiques du transformateur d'excitation

Transformateur d'excitation, divisé par voie d'isolation il y a principalement quatre types

(1) transformateur sec à coulée de résine époxy.

(2) transformateur de type trempé enroulé de fibre de verre sans alcali.

(3) transformateur sec de type Mora.

(4) transformateur immergé dans l'huile.

Les transformateurs immergés dans l'huile sont des transformateurs traditionnels qui sont actuellement remplacés progressivement par des transformateurs secs.

Le transformateur à sec a des caractéristiques telles que la résistance au feu, la protection contre les explosions et la performance environnementale supérieure, devenant l'application principale du transformateur d'excitation.

Le monde di un transformateur sec époxy a été fabriqué en 1964 par la société ouest - allemande AEG.

Caractéristiques du transformateur sec à coulée de résine époxy:

(1) la résistance d'isolation est élevée, la résine époxy utilisée pour la coulée a une force de champ de claquage d'isolation de 18 à 22 kV / mm et le même transformateur immergé dans l'huile que la classe de tension a à peu près la même résistance à l'impact de la foudre.

(2) forte capacité anti - court - circuit.

(3) la performance de prévention des catastrophes est exceptionnelle, la résine époxy est ignifuge et peut s'éteindre elle - même, ne provoque pas d'explosion.

(4) performance environnementale supérieure, la résine époxy résiste à l'humidité et à la poussière, peut fonctionner dans des conditions environnementales difficiles.

(5) petite charge de travail de maintenance.

(6) faible perte de fonctionnement, efficacité de fonctionnement élevée et faible bruit.

(7) petite taille, poids léger, installation facile et mise en service

Les caractéristiques du transformateur sec de type Mora sont les suivantes:

(1) Le transformateur sec de type Mora est un nouveau type de transformateur développé par l'usine allemande de transformateurs Mora pour s'adapter au nouveau concept de protection de l'environnement et appliquer de nouveaux processus et matériaux au cours des dix dernières années.

(2) l'enroulement haute tension du transformateur sec de type Mora est stratifié et enroulé à plat sur un support isolant en céramique avec de bonnes performances d'isolation. Les enroulements haute et basse tension et les canaux de refroidissement longitudinaux et transversaux entre les enroulements, le transformateur a une bonne surcharge à court terme et une bonne résistance aux courts - circuits.

(3) Le transformateur à sec de type Mora dans l'état de vide Pour tremper la peinture isolante composite de l'enroulement et le séchage, le processus est simple.

(4) L'isolation de l'enroulement du transformateur est constituée de fibre de verre ou de papier nomex jusqu'au niveau d'isolation f ou H.

(5) le type Mora a de bonnes caractéristiques ignifuges.

(6) Le modèle Mora peut être démonté après défaillance. Le matériau de bobinage est recyclable et réutilisable.

(7) le type Mora n'a pas besoin d'équipement de coulée et de moules, l'investissement initial peut être considérablement économisé et la flexibilité de conception du produit est grande.

(8) la charge de travail de maintenance opérationnelle de type Mora est légèrement supérieure et la réparation est relativement facile.

Actuellement, l'Europe et l'Asie utilisent plus de transformateurs à coulée de résine époxy, et les États - Unis utilisent plus de types Mora.

Le niveau d'impact de référence sec coulé en résine époxy peut atteindre 250 kV et 150 kV pour le modèle Mora.

Le transformateur sec à coulée de résine époxy a une grande capacité pouvant atteindre 20 MVA, le modèle Mora ne peut atteindre que 8 à 10 MVA. [1]

Trois. Exigences générales pour transformateurs d'excitation

Un générateur électrique utilisant un mode d'excitation auto - parallèle dont le redresseur de puissance d'excitation de la source d'excitation est alimenté par un transformateur d'excitation. Le côté haute tension du transformateur d'excitation est généralement connecté au bus d'extrémité du générateur, le côté basse tension est connecté à un pont redresseur triphasé à commande complète à thyristor, la charge de la colonne de puissance d'excitation est dirigée vers un générateur avec une inductance très humaine et une isolation de la terre. Les caractéristiques de la charge et du câblage du transformateur d'excitation, ainsi que les exigences spécifiques du réseau électrique et de l'usine pour le système d'excitation du générateur, font que les conditions de travail et les exigences techniques du transformateur d'excitation de l'hydrogénérateur à auto - excitation ne sont pas exactement les mêmes que celles des transformateurs de puissance d'application générale, y compris principalement les aspects suivants.

(1) le courant d'enroulement du transformateur d'excitation est un courant non sinusoïdal, la conception du transformateur doit tenir compte de l'influence du courant harmonique dans l'enroulement. Comme la constante d'interrogation du rotor du générateur est généralement de plusieurs étages de secondes, le courant du Thyristor du dispositif de redressement de puissance d'excitation et le courant de ligne du côté alternatif (c'est - à - dire le côté Excitation - basse tension) sont considérés comme des ondes rectangulaires, il existe une composante fondamentale et une composante harmonique, le courant harmonique augmentera la perte de cuivre et de fer du transformateur et rendra la distorsion de la forme d'onde de tension à la fin du générateur. Par conséquent, la conception et la fabrication du transformateur d'excitation doivent tenir compte de l'influence du courant harmonique dans l'enroulement du transformateur, y compris la densité magnétique du noyau du transformateur, la capacité, la capacité de surcharge, etc. doivent être prises en compte pour l'influence du courant harmonique. Le courant harmonique peut provoquer le bruit harmonique du fonctionnement du transformateur, de sorte que dans la structure et la résistance mécanique du noyau et de l'enroulement, il faut envisager des mesures pour réduire le bruit harmonique.

(2) en tant que transformateur d'excitation connecté à l'extrémité du générateur, il doit être conçu selon les exigences techniques de l'équipement électrique à l'extrémité du générateur. Selon les exigences de GB 1094.1, transformateurs de puissance partie 1 Généralités, lorsque le générateur est en charge, le transformateur aux bornes connectées au générateur doit être capable de résister à 1,4 fois la tension nominale pendant 5 S. généralement, il est encore nécessaire de fonctionner pendant 60 s sous une surtension de 1,3 fois la tension nominale à l'extrémité du générateur. Le transformateur d'excitation doit être capable de fonctionner en continu à long terme à 110% de la tension nominale.

(3) La tension nominale de l'enroulement basse tension du transformateur d'excitation doit être choisie selon la conception pour répondre aux exigences de tension de la valeur de crête d'excitation lorsque le générateur est fortement excité. Lorsque le générateur est fortement excité, il y a une exigence plus élevée pour la tension de sortie du redresseur de puissance d'excitation, qui excite la tension de valeur supérieure du générateur. La tension de valeur de crête d'excitation est sélectionnée en fonction des exigences du système d'alimentation électrique dans lequel se trouve le générateur.

(4) la capacité du transformateur doit satisfaire à la capacité d'excitation requise pour le fonctionnement continu à long terme du générateur, qui peut fonctionner en continu à long terme lorsque le courant et la tension d'excitation du générateur sont 1,1 fois le courant et la tension d'excitation sous la charge nominale du générateur.

(5) la capacité de surcharge du transformateur d'excitation doit répondre aux exigences de la capacité d'excitation et de la durée de l'excitation forte du générateur. Transformateur d'excitation lorsque le générateur est fortement excité, le générateur fonctionne sous une tension de valeur de crête d'excitation et la valeur stable du courant d'excitation est également le courant de valeur de crête d'excitation. La puissance d'excitation à ce stade a des exigences élevées sur la capacité de charge du transformateur d'excitation.

(6) transformateur d'excitation haute tension, basse tension entre les enroulements doivent être placés un blindage d'isolation électrostatique et mis à la terre. À l'entrée du transformateur et à la surtension transitoire du côté haute tension, une surtension sera générée sur l'enroulement basse tension du transformateur d'excitation par la capacité répartie entre les enroulements haute tension et basse tension du transformateur d'excitation. Pour réduire la surtension du côté basse tension du transformateur d'excitation à ce moment - là, un blindage électrostatique doit être placé entre les enroulements haute tension et basse tension du transformateur d'excitation et mis à la masse avec le noyau du transformateur pour éviter que la surtension ne menace la sécurité du redresseur de puissance d'excitation. Le blindage électrostatique peut réduire l'impact des harmoniques élevées et des surtensions de l'enroulement basse tension du transformateur sur l'enroulement haute tension et le réseau électrique, améliorer l'excitation

Quatre. Compatibilité électromagnétique des transformateurs magnétiques.

En outre, les transformateurs d'excitation, en tant que classe d'application des transformateurs de puissance, doivent encore répondre aux exigences techniques des transformateurs de puissance en général. Il s'agit principalement des aspects suivants:

(1) augmentation de la température de fonctionnement et isolation thermique.

(2) résistance aux courts - circuits.

(3) niveau d'isolation.

(4) exigences non installées pour les équipements auxiliaires, y compris les transformateurs de courant, les équipements de surveillance de la température, etc.

(5) autres, tels que le niveau de bruit, le niveau de décharge partielle, la symétrie triphasée.

V. Les applications d'ingénierie pratiques pour les transformateurs d'excitation ont encore quelques exigences techniques liées à l'ingénierie, telles que:

(1) type et structure du transformateur d'excitation.

(2) mode d'assemblage et niveau de protection.

(3) les modalités et les exigences d'installation sur le site de la centrale, y compris les connexions aux barres de générateur, etc.

Pour faciliter le transport, ou adapté pour être connecté à la génératrice hors phase bus fermé, le grand transformateur d'excitation de générateur adopte généralement la façon dont le transformateur monophasé constitue la structure du Groupe de transformateurs triphasés et exige que le transformateur monophasé a la même structure et une bonne interchangeabilité.

Vi. Structure et conception des transformateurs d'excitation

Ce qui suit est présenté avec l'exemple d'un transformateur sec à coulée de résine époxy.

Le cœur de fer

Le noyau est le circuit magnétique du transformateur, composé de tôles d'acier au silicium et de dispositifs de serrage, etc. Le matériau de coeur de calcium adopte le grain laminé à froid de haute qualité apparié à la tôle d'acier au silicium, 45 ° pleine barre de coeur de structure de couture oblique avec l'attache de parapluie d'isolation, la surface est scellée avec une résine spéciale. Le noyau doit être point à la terre, sinon il y aura une perte croissante de circulation. Les pertes à vide du transformateur sont principalement celles du noyau de fer.

Réduction des pertes à vide du transformateur principales mesures:

① réduire la densité magnétique du noyau du transformateur;

② choisissez le matériau de feuille d'acier au silicium de haute qualité;

③ réduire l'épaisseur de la Feuille de fer

④ adopte une structure de couture entièrement oblique.

Enroulements

Les enroulements sont une partie importante des transformateurs à sec et sont principalement constitués de fils conducteurs (fils de zinc) et de structures isolantes (résines).

La structure de l'enroulement détermine la capacité nominale, la tension nominale et les conditions d'utilisation, etc.

Les pertes de charge du transformateur sont constituées de pertes résistives et de pertes supplémentaires dans les fils de l'enroulement, etc. Le calcul des enroulements doit satisfaire aux exigences suivantes:

(1) Force électrique. L'isolation de l'enroulement doit répondre aux exigences de la fréquence de fonctionnement, de la tension d'essai de choc de la foudre spécifiées par les normes continentales ou requises par l'utilisateur, en laissant une certaine marge.

(2) résistance à la chaleur. En fonctionnement sous charge, l'élévation de température de l'enroulement ne permet pas de dépasser les limites d'élévation de température spécifiées par la classe de résistance thermique du matériau isolant.

(3) résistance mécanique. La puissance électrique générée par l'enroulement du transformateur sec sous l'effet du courant de court - circuit déplacera l'enroulement ainsi que la variation de l'impédance du court - circuit, les deux doivent répondre aux exigences des normes continentales.

Pour le transformateur sec de coulée. Les enroulements haute pression sont coulés à l'intérieur du moule avec de la résine et les extrémités des enroulements basse pression sont encapsulées avec de la résine.

Les matériaux de bobinage sont principalement en cuivre et en aluminium. Selon les propriétés physiques du système de résine et du matériau conducteur lui - même, le coefficient de dilatation thermique du système de résine rempli de filament de fibre de verre est proche de celui du cuivre, de sorte que le transformateur sec rempli de filament de fibre de verre utilise plusieurs conducteurs en cuivre. Le coefficient de dilatation thermique du système de résine rempli de micro - poudre de silicium est proche de celui de l'aluminium, de sorte que le transformateur sec rempli de micro - poudre de silicium utilise plusieurs conducteurs en aluminium. Le transformateur sec à enroulement en aluminium présente une mauvaise résistance mécanique, des exigences de qualité de soudage élevées et insuffisantes.

Il existe principalement deux grandes catégories de conducteurs utilisés pour les enroulements de transformateurs: linéaires et en feuille.

Le type d'enroulement a principalement un enroulement de type couche et un enroulement de type feuille.

La technologie de bobinage à haute tension est mature, la qualité de l'isolation est fiable, le degré d'automatisation est élevé et le taux d'utilisation est supérieur à 70%.

L'efficacité de l'enroulement de type feuille basse tension est élevée, économisant du matériel, moins de fuite magnétique, une forte résistance aux courts - circuits et un taux d'utilisation supérieur à 90%.

Vii. Choix du transformateur d'excitation

En termes de conception et de structure, le transformateur d'excitation, comme le transformateur de distribution ordinaire, a une tension de court - circuit de 4% à 8%. Étant donné que le transformateur d'excitation doit être fiable, il doit y avoir une certaine capacité de surcharge lors de l'excitation forte. Et l'alimentation d'excitation n'est généralement pas conçue pour une alimentation de secours, il convient donc d'opter pour un transformateur à sec avec un entretien simple et une forte capacité de surcharge. Si vous réduisez le prix du système d'excitation, il est également possible d'utiliser un transformateur immergé dans l'huile.

Lorsque le transformateur d'excitation est installé à l'extérieur, par le côté du transformateur à la ligne d'alimentation entre les ponts redresseurs.en raison de la chute de tension de la réactance, il ne doit pas être trop long, en particulier si le courant d'excitation est important, cela doit être pris en compte. Il est également déconseillé d'utiliser un câble blindé à noyau unique. Au lieu de cela, vous devez choisir un câble en caoutchouc. Parce que le câble blindé à noyau unique, lorsqu'il passe en courant alternatif, va induire une tension plus élevée dans l'armure en acier ainsi que des courants qui ne peuvent pas être ignorés et causer des interférences avec le câble de communication.

① performance et câblage du transformateur d'excitation. Les performances et le câblage du transformateur d'excitation, tels que le type, la capacité nominale (pour répondre aux exigences du système d'excitation), l'élévation de température, les exigences de résistance à la tension de l'isolation, le Groupe de câblage du Groupe triphasé du transformateur, le niveau d'isolation, le niveau de bruit, le niveau de décharge partielle, doivent être clairement exigés.

② exigences techniques. Spécifiez les exigences techniques détaillées du transformateur d'excitation, parmi les options, certaines centrales hydroélectriques exigent que le transformateur d'excitation choisisse les produits de fabricants renommés de l'intérieur du pays.

③ pour les unités qui utilisent l'arrêt de freinage électrique, il est nécessaire de préciser si le transformateur d'excitation sert également de transformateur de freinage.