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干式变压器制造商的优势

  变压器的设计师需要满足许多技术和经济要求,这些要求可能因绝缘材料的限制而受到很大的影响。设计师通过采用耐高温的绝缘材料,可以在变压器的电、机械、热和环境性能方面获得更大的灵敏性和自由度。
  在考虑这种可扩展灵活性的同时还应考虑许多因素以确保设计能够保证在评估温度下的可靠性。一般来说,采用基于芳族聚酰胺材料的高温绝缘系统可以使设计师通过减少通常的冷却空间来制造更紧凑的变压器。在除去这个空间的同时设计师还应考虑对变压器的电和热性能的影响。例如,因为干式变压器要依赖用于冷却的空气间隙,所以必须注意避免对变压器施加过大应力以防止局部放电,局部放电会过早老化绝缘材料和导致早期故障。设计师还应计算正确的间隙距离以避免沿表面及其周围的爬电现象,防止以这种方式产生击穿。这些问题可能比简单的热点温度要求更受限制。
  不仅要了解在实验室中的室温下获得的测试值,而且还应了解高温条件下绝缘材料的性能,许多材料可能在实验室中呈现出合格性能,但在变压器的热点温度下工作时性能却会降低。
  Nomex牌芳族聚酰胺纸在加速老化温度条件下的老化数据和热老化的阿化尼乌斯曲线。这种信息对预测材料在设备中的预定运行条件下的能力是必需的,例如,这个数据预测了220℃的热寿命指数(外延可达100,000个小时)。此外,在过去35年中,这种材料一直使用在干式变压器(热点温度为180℃至220℃)中并获得了实际寿命特性。为此,这些材料一般用作其它材料确定其热指数时所做的热老化试验的参考材料。


除热寿命性能外,还有许多其它材料特性(这些特性会受到系统温度的影响),在设备的运行温度下工作时必须对这些特性进行考虑。图2和图3的数据显示了材料的介电常数(电容率)和随温度变化的介质损耗角(损耗角正切)的对应关系。注意,材料A在大约150℃的温度上就开始迅速变化,因此不得用于热点温度超过这个点的设备中。另一方面,材料B在高达220℃的温度上仍呈现出良好的稳定性能。这一特性对设计和工作应力会产生重要影响。材料A的介质损耗角会导致变压器的电介质温度超过150℃。

此外,变压器中应力分布的设计与介电常数呈反比例。这种方案中的比较基准是空气,空气的介电常数定义为1.0。固体材料越接近1.0,空气冷却间隙和固体绝缘材料之间分布的应力就越均匀。因此,这个介电常数会影响变压器的尺寸和紧凑性。介电常数较低的材料允许更多地减少空气空间,因而可获得更小的变压器。在这种方案中,材料B展现了Nomex?芳族聚酰胺纸的优越性能。
在这个新世纪中要考虑的另一个主要因素是变压器的可燃性指数。这是不考虑设计变压器所用的技术的情形。这需要具有不仅在室温下可以阻燃而且在变压器的运行温度下甚至在最热点区域上也具有这种相同能力的绝缘材料。正如图4中所概括的那样,高温芳族聚酰胺材料不支持250℃至300℃以下温度上的燃烧。这份资料显示了厚度为0.13毫米的410型Nomex?芳族聚酰胺纸随温度变化的极限氧指数(LOI)。这种制品即使在220℃的工作温度下,也具有自熄性。之所以需要这些制品是因为,即使加热到着火点,它们也仅仅产生少量的透明、毒性较低的燃烧气体。
的资料概括了Nomex?芳族聚酰胺纸在可燃烧性方面的一些全球证书。由于缺乏国际认可的标准化程序,几家机构已制定了自己的测试方式来主观评估各种材料的燃烧特性及其遇到火灾时的安全等级。在美国,UL可燃烧性试验是以材料的耐火性能为基础的(UL标准94)。在欧洲,有几个国家如法国和意大利已制定了他们自己的标准,例如NF F 16, 101 和 102。根据这些标准来对材料的燃烧特性进行分类(M分类),和对累积气体的不透明性和毒性进行分级(F分级)。芳族聚酰胺材料被归为M1和F1级,这是有机制品的最佳可能等级,并归为UL等级下的V-0,即不支持燃烧,不流动或滴液,且具有消除火源后的无复燃性的材料。

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