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發電機和變壓器電氣絕緣系統的最新發展

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全球電機網消息:用于發電和輸電系統的高壓設備正在繼續發展,以減低生產成本、提高效率,新近還要求盡可能減小對環境的影響。在這些設備中,最重要的性能是絕緣。為使絕緣系統安全可靠地運行,絕緣材料的性能、制造工藝和絕緣結構是最主要的話題。過去幾十年來,高壓絕緣系統發生了一系列變化。

絕緣材料已被改進,以增加其所承受的電場強度。例如,旋轉電機的對地工作電壓,在過去的20年中約增加一倍。

新的絕緣介質已被引入,例如,SF6的應用導致SF6斷路器、GIS和GIT等的發展,優良的絕緣性能和先進的工藝使其能在高壓電纜、絕緣子和其它高壓設備上應用。

新近,現有的技術已被應用于一種新的領域,用于輸配電的高壓電纜技術,現已在發電機和變壓器中作為高壓繞組,致使一種新型的高壓發電機:PowerformerTM、新的風力發電體系:WindformerTM和無油電力變壓器:DryformerTM由此而產生。

本文將詳細介紹這種發電機和變壓器絕緣系統的最新發展,特別著重于傳統的和新設備絕緣結構和絕緣特性之間的比較。

電力電纜技術

電力電纜技術已有很長歷史,自19世紀80年代廣泛使用白熾照明系統就已開始。20世紀初期,已建成良好的使用絕緣電纜的地下電氣化設施。

在最初的電纜中,空氣是主要的絕緣介質,其它地下電纜設備采用諸如天然橡膠、杜仲膠、油和石蠟、麻、棉、松香和瀝青,后來用礦物油浸漬紙。隨著要求越來越高的電壓,為防止空隙內發生局部放電,從而發展了充油電纜。今天,在輸配電系統中主要采用的兩大電力電纜:液體浸漬紙電纜和擠出聚合物電纜。擠出電纜絕緣先是從熱塑性聚乙烯開始,但很快被化學交聯聚乙烯(XLPE)取代,由此占領了整個行業?,F在,XLPE普遍用于地下配電系統,由于這種技術的重大進步,很快轉向變壓器應用領域。

現今,電力電纜的主要部件是由導體、內外有兩層半導電層的絕緣和護套組成。導體由多股銅或鋁線做成,然后用絕緣材料覆蓋該導體,最后在絕緣外加上金屬護套。電纜技術的新應用

應用于DryformerTM和PowerformerTTM的,就是這種具有豐富運行經驗的傳統XLPE電纜的絕緣系統,但不需要有金屬屏蔽和護套。在這種應用中,高壓電纜繞組由導體、內半導電層、固體電介質和外半導電層組成,在傳統電纜術語中,通常被稱之為電纜芯。該電纜的材料和加工工藝與高壓電纜技術中所采用的相同。這樣,實際上與通常使用于電力輸配電系統的電纜完全等同。

與在電纜系統中一樣,新應用也要求有電纜接頭和終端,因為電纜和電纜附件控制了電纜繞組系統的總成本,因此對接頭的總數量可做最佳選擇。但是不同絕緣尺寸的電纜之間總是要用轉換接頭,接頭的位置主要取決于所具有的空間,各種情況也各不相同。
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