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真空浸渍变压器套管

1235 已有 18133 次阅读   2019-05-14 19:30   标签先进制造 

一、  性能对比

对现行各类电容式变压器套管各项性能对比如下:

对比项目

油纸

电容式

胶纸

电容式

玻璃钢电容式

真空浸渍

玻璃钢

热缠

冷缠

绝缘材料

电容屏

可扩展性

介质损耗因素

机械强度

外绝缘

环保

替换性能

产品稳定性

事故安全隐患

产品一致性

工艺可控性

产品合格率

产品生产周期

注:指在项目对比中的优劣排名,为最优,为最差。

 

 

1、绝缘材料:

油纸电容式套管与胶纸电容式套管的绝缘材料为经真空干燥之后浸渍变压器油或环氧树脂的皱纹纸,内部不含有分散的小空气泡,绝缘性能优异。

玻璃钢电容式套管(无论是冷缠还是热缠)由于玻璃纤维在常态下浸润环氧树脂后进行缠绕,所以其绝缘材料除玻璃纤维和环氧树脂外,必然有很多常压小气泡存在。而由于这些小气泡的存在,导致绝缘材料的绝缘性能没有充分发挥,最终有可能导致长期运行后局放变大。

真空浸渍玻璃钢采用干态缠绕,经过真空干燥后浸润环氧树脂的工艺路线,产品内部没有分散的小气泡,绝缘性能优异。

该项性能产品优劣对比:油纸电容式、胶纸电容式、真空浸渍玻璃钢三种产品优于玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)。

特别说明:现在市场上,66kV以上使用的绝缘件(除玻璃钢套管外)全部采用真空处理工艺,内部没有分散的小气泡。

 

2、电容屏:

油纸电容式套管与胶纸电容式套管采用铝箔作为电容屏,在芯体卷绕时将铝箔按照设计直径与位置随着皱纹纸一起卷绕在中心金属管上,但由于工艺的限制,铝箔电容屏在圆周方向没有闭合,中间间隔一层或两层皱纹纸。

玻璃钢电容式套管(无论是冷缠还是热缠)采用半导电无纺布作为电容屏,改材料在玻璃钢套管中作为电容屏存在如下问题:

1、  半导电无纺布由于电阻值比较高,在产品耐受暂态负荷(雷电冲击电压试验或操作冲击电压试验)时,由于无纺布电压变化的速度比施加电压变化的速度慢,可能导致产品耐受负荷水平较低。

2、  在缠绕过程中,屏边无纺布较厚且含未固化的环氧树脂,再在上面缠绕玻璃纤维纱时,含胶的无纺布容易从纱束中间挤出,导致屏边电极形状畸变,而屏边又是套管内部场强最高的地方,容易导致产品局部放电量超标。

3、  无纺布有半导电性能的主要原因是在其材料中加入了碳,而碳在湿法缠绕时容易从无纺布中渗出,进入套管绝缘层,导致产品有效绝缘厚度变薄。

4、  在产品长期运行的过程中,半导电无纺布中的碳有可能迁移到绝缘层中间,降低产品绝缘强度。

真空浸渍玻璃钢套管的电容屏采用铝箔,而与油脂套管和胶纸套管不同的是电容屏为闭合的同心圆柱体,更有利于场强均匀分布。

该项性能产品优劣对比:真空浸渍玻璃钢优于油纸电容式、胶纸电容式优于玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)。

 

3、可扩展性:

3.3.1、产品可扩展性:

油纸电容式、胶纸电容式套管由于在浸渍变压器油或树脂之前需要对皱纹纸进行真空干燥脱水处理,卷绕越厚,脱水难度越大,可扩展性较差。

玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)套管由于人员、环境因素较多,绝缘层厚,可扩展性较差。

特别是冷缠玻璃钢套管,由于其在缠绕于固化之前的转运过程中树脂没有固化,仅仅依靠中心金属管承担产品质量,其可扩展性更差。

真空浸渍玻璃钢套管采用干法缠绕工艺,其绝缘层薄,绝缘性能好,又由于玻璃纤维本身含水量非常低,大大降低了产品真空干燥过程中的脱水难度,还由于产品成型在模具中,大大降低了产品内部的由于树脂固化所产生的内应力,所以产品扩展性很好。

3.3.2、工艺可扩展性:

油纸电容式、胶纸电容式套管由于工艺历史久远,操作简单,可扩展性较好。

由于66kV及以上的所有绝缘件都是通过真空工艺制得,所以玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)套管的可扩展性较差。

真空浸渍玻璃钢套管由于其树脂浸渍和固化均在模具中进行,扩展性很好。

该项性能产品优劣对比:真空浸渍玻璃钢优于油纸电容式、胶纸电容式优于热缠玻璃钢电容式由于冷缠玻璃钢电容式。

说明:

产品可扩展性:同种产品的产品电压等级提升,产品变长变厚方面的性能;

工艺可扩展性:该工艺扩展到其他绝缘类产品方面的性能。

 

4、介质损耗因数:

胶纸电容式套管的主绝缘材料特别容易受潮,所以胶纸电容套管出厂时在套管油端均套一个密封筒。由于如此,胶纸套管对安装套管的车间湿度,套管安装的时间均有严格要求,否则套管介质损耗因数很容易超标。为了中途运输方便,66kV以上套管在变压器厂做完试验之后需从变压器上拆除,单独包装运输,只要中间某一环节稍不注意,产品在现场安装时的介损很容易超标。

油纸电容式套管、玻璃钢电容式套管和真空浸渍玻璃钢套管介损均比较稳定。

另一方面,由于油纸电容式和真空浸渍玻璃钢套管采用铝箔作为电容屏,所以其介损会比玻璃钢电容式套管略低。

该项性能产品优劣对比:玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)、真空浸渍玻璃钢、油纸电容式优于胶纸电容式。

 

5、产品机械强度:

油纸电容式套管中间为铜管骨架,外侧自下而上为油端瓷套、法兰、户外瓷套、油枕,采用强力弹簧进行压紧,这种结构可以保证满足国标机械载荷的要求,但一旦载荷超过设计值,或长期与水平成小角度安装,容易造成户外瓷套与法兰结合面处漏油。

胶纸电容式套管由于电容芯体不能承受大机械载荷,所以会在套管户外端增加一个瓷套或空心复合绝缘子增加其机械强度,但增加的瓷套或空心复合绝缘子对机械强度较差的胶纸电容芯体而言也是不小的负荷。

玻璃钢电容式套管与真空浸渍玻璃钢套管相同,其电容芯体有很高的机械强度,完全可以满足产品的机械载荷要求。

该项性能产品优劣对比:玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)、真空浸渍玻璃钢优于油纸电容式、胶纸电容式。

 

6、外绝缘电场:

油纸电容式套管外绝缘为瓷套,在电容芯体与外绝缘瓷套之间充满变压器油,所以套管外绝缘与电容芯体距离较远,电容芯体对外绝缘的电位钳制作用较弱,外绝缘电场分布不均匀。

胶纸电容式套管外绝缘为瓷套或空心复合绝缘子,在电容芯体与外绝缘套之间充满变压器油、奶油膏或硅凝脂,电容芯体对外绝缘的电位钳制作用与油纸电容式等同。

玻璃钢电容式套管(无论是冷缠还是热缠)与真空浸渍玻璃钢外绝缘处理有两种方式:

1、  外绝缘为瓷套,其外绝缘的电场分布与油纸电容式套管相同;

2、  外绝缘直接套装硅橡胶伞裙,此方式电容芯体与外绝缘距离近,内电场可以直接钳制外电场,使外电场电压分布均匀。

该项性能产品优劣对比:玻璃钢电容式(硅橡胶外绝缘)、真空浸渍玻璃钢(硅橡胶外绝缘)优于油纸电容式、胶纸电容式、玻璃钢电容式(瓷套外绝缘)、真空浸渍玻璃钢(瓷套外绝缘)。

 

7、产品环保性能:

油纸电容式套管由于内部充满变压器油,产品生产与安装使用过程中容易产生变压器油污染;瓷套生产过程由于需要高温烧制,也产生很多污染。

胶纸电容式套管由于电容芯体浸渍后取出浸渍罐进行固化,罐内树脂受热后不可再使用,产生废树脂污染,如果使用瓷外套,也存在瓷高温烧制所设计的污染。

玻璃钢电容式(冷缠)套管生产过程中的部分树脂可以回收,部分树脂不能回收,产生废树脂污染(该部分废树脂约占树脂总消耗量的25%左右),产品固化成型后需要机加工处理,产生固废与粉尘污染(单边机加工量在5mm以上)。

玻璃钢电容式(热缠)套管生产过程中的全部树脂不能回收,产生废树脂污染(该部分废树脂约占树脂总消耗量的30%左右),产品固化成型后需要机加工处理,产生固废与粉尘污染(单边机加工量在5mm以上)。

真空浸渍玻璃钢套管也由树脂浸渍电容芯体,但其工艺可控性强,树脂浪费非常少,环境污染也少(该部分废树脂可控制在树脂总消耗量的5%以内,而且电压等级越高,占比越小),产品固化成型后也需要机加工,但由于在模具中成型,后期机加工量非常少(仅法兰安装部位和两端装配位置进行加工即可),产生的固废和粉尘污染很少。

该项性能产品优劣对比:真空浸渍玻璃钢优于油纸电容式优于胶纸电容式优于玻璃钢电容式(冷缠)优于玻璃钢电容式(热缠)。

 

8、产品替换性能:

油纸电容式套管由于其结构原因,套管直径较粗,替换其余产品可能性较小。

胶纸电容式套管由于油端结构紧凑,绝缘利用系数很高,套管直径较细,可以方便替换其他产品。

玻璃钢电容式套管虽然油端结构紧凑,但由于绝缘利用系数很低,220kV及以下与油纸电容式套管相当,220kV以上比油纸电容式的还要粗,所以替换其他产品的可能性很小。

真空浸渍玻璃钢套管由于油端结构紧凑,绝缘利用系数很高,套管直径较细,可以方便替换其他产品。

该项性能产品优劣对比:胶纸电容式、真空浸渍玻璃钢优于油纸电容式优于玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)。

 

9、产品稳定性:

油纸电容式套管由于生产过程没有固化过程,仅是多种绝缘材料与导电材料的物理组合,产品很稳定。

胶纸电容式与玻璃钢电容式(冷缠)套管由于电容芯体浸渍或缠绕后在固化炉进行固化,最外侧与金属管周围树脂优先固化,内部树脂固化时的体积变化没有弥补,产品内部内应力较大,后期容易产生性能变化。

玻璃钢电容式(热缠)套管生产过程中树脂边缠边受热边固化,树脂固化有方向性,而且是由树脂内部到树脂外部方向,产品内应力较小,产品质量稳定。

真空浸渍玻璃钢套管在模具里浸渍树脂,后直接在模具中固化,树脂固化方向可以通过工艺进行控制,从而达到消除产品内应力的目的,所以产品质量稳定。

该项性能产品优劣对比:油纸电容式套管优于玻璃钢电容式(热缠)、真空浸渍玻璃钢套管优于胶纸电容式、玻璃钢电容式(冷缠)套管。

 

10、事故安全隐患:

油纸电容式套管由于内部充满变压器油,发生事故时可能发生产品爆炸,又由于外侧为绝缘瓷套,因此一旦产品爆炸,极易造成人员或设备的二次伤害。

胶纸电容式套管由于内外绝缘之间填充奶油膏或硅凝脂进行填充,产生产品爆炸的可能性很小。

玻璃钢电容式、真空浸渍玻璃钢套管由于内绝缘为纯固体绝缘,所以产品爆炸的可能性非常小,即使产生爆炸,只要外绝缘是硅橡胶伞裙,就不会产生二次伤害。

该项性能产品优劣对比:玻璃钢电容式(硅橡胶外绝缘)、胶纸电容式(空心复合绝缘子外绝缘)、真空浸渍玻璃钢(硅橡胶外绝缘)优于玻璃钢电容式(瓷套外绝缘)、胶纸电容式(瓷套外绝缘)、真空浸渍玻璃钢(瓷套外绝缘)优于油纸电容式。

 

11、产品一致性(工艺可控性):

油纸电容式、胶纸电容式套管采用自动化设备进行卷绕,浸渍,又经过多年的工艺积累,所以产品的工艺可控性很好。

玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)套管缠绕时采用浸润过树脂的玻璃纤维纱束,电容屏采用半导电无纺布,也没有高自动化的设备进行保证,整个生产过程人为、环境因素很多,产品的工艺可控性比较差。

真空浸渍玻璃钢套管芯体由专用设备进行缠绕,芯体浸渍与固化整个过程在模具中完成,产品工艺可控性也较好。

该项性能产品优劣对比:油纸电容式、胶纸电容式优于真空浸渍玻璃钢优于优于玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)。

 

12、产品合格率:

油纸电容式、胶纸电容式套管的工艺难点在于电容芯体的干燥过程,所以其产品合格率会随着产品电压等级的提高直线下降。

玻璃钢电容式(冷缠)套管由于生产过程中的人为、环境因素较多,也由于固化过程中产品内部应力过大,所以110kV以下产品合格率较高,220kV产品合格率不稳定,330kV及以上产品成型困难。

玻璃钢电容式(热缠)套管由于生产过程中的人为、环境因素较多,产品合格率不是太理想。

真空浸渍玻璃钢套管产品工艺可控,模具中浸渍与固化使产品内应力很小,所以预期合格率会比较高,而且电压等级提升的难度会比其他工艺小不少。

该项性能产品优劣对比:真空浸渍玻璃钢套管优于油纸电容式、胶纸电容式套管优于玻璃钢电容式(热缠)套管优于玻璃钢电容式(冷缠)套管。

 

13、产品生产周期:

油纸电容式、胶纸电容式套管的电容芯体的干燥过程非常漫长,而且该时间与电压等级成正比,电压等级越高,时间越长,所以其产品的供货周期一般都很长。

玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)、真空浸渍玻璃钢套管由于产品缠绕后直接进行浸渍固化,所以产品生产周期很短。

该项性能产品优劣对比:玻璃钢电容式(包括冷缠和热缠)、真空浸渍玻璃钢套管优于油纸电容式、胶纸电容式套管。

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