Применение сухих трансформаторов с литой эпоксидной изоляцией в угольных шахтах

Добыча угля является важнейшим источником энергоснабжения в Китае, а требования к трансформаторам в угольных шахтах исключительно высоки. Эти трансформаторы должны не только обеспечивать необходимую электрическую мощность для ведения горных работ, но и гарантировать, что их эксплуатация не поставит под угрозу безопасность шахты. С учетом текущих потребностей угледобычи в Китае в качестве основного компонента применяются трансформаторы с литой эпоксидной изоляцией, в конструкцию которых вносятся соответствующие изменения внешнего исполнения.

1. Внутренняя конструкция трансформатора

Корпус шахтных трансформаторов должен быть выполнен во взрывозащищенном исполнении. Конструкция взрывозащищенных трансформаторов базируется на электромагнитных расчетах и ориентирована на снижение потерь, повышение электрической прочности изоляции и уменьшение превышения температуры. Трансформаторы, применяемые в подземных горных выработках, должны легко транспортироваться и устанавливаться, поэтому общие габариты трансформатора необходимо сводить к минимуму. Этого можно достичь за счет оптимизации конструкции магнитопровода и катушек обмоток высокого и низкого напряжения.

2. Выбор магнитопровода

В качестве материала магнитопровода следует применять холоднокатаные листы электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью. Поверхность магнитопровода покрывается эпоксидной смолой и отверждается, что обеспечивает превосходную влагостойкость и защиту от коррозии. Весь магнитопровод крепится листами и стяжками из немагнитной стали для снижения уровня шума. Помимо минимизации шума, конструкция должна также учитывать температуру и энергопотребление. Магнитопровод следует проектировать с низкой магнитной индукцией, чтобы избежать зоны гистерезисного расширения и тем самым снизить энергопотребление в режиме холостого хода.

3. Конструкция катушек обмоток высокого и низкого напряжения

Катушка обмотки высокого напряжения должна выполняться цилиндрической, с армированием стекловолокном между слоями и заливкой эпоксидной смолой с образованием монолитной сборки. Катушка должна заливаться секциями, чтобы снизить напряженность электрического поля внутри катушки. По обеим сторонам катушки предусмотрены продольные вентиляционные каналы для улучшения теплоотвода. Катушка обмотки низкого напряжения наматывается медной фольгой и аналогично пропитывается эпоксидной смолой.

4. Конструкция корпуса трансформатора

Корпус трансформатора должен выдерживать давление, возникающее при внутреннем взрыве, и одновременно не допускать распространения внутренних взрывоопасных газов, способных вызвать взрыв или пожар по всей шахте. Корпус должен изготавливаться из материалов исключительной прочности и, кроме того, обладать хорошими теплоотводящими свойствами.

Ключевые моменты

1. Материал эпоксидной смолы должен строго контролироваться; как правило, выбираются материалы класса H. Для улучшения теплопроводности, механических характеристик и электрических свойств следует добавлять такие присадки, как ускорители и отвердители, чтобы согласовать коэффициент теплового расширения эпоксидной смолы с медным проводом.

2. Катушки должны заливаться при повышенной температуре и в вакууме, что гарантирует отсутствие влаги в процессе заливки.

3. На этапе проектирования следует предусмотреть дополнительные охлаждающие устройства рядом с магнитопроводом и обмотками, обычно в виде вентиляционных каналов. В экстремальных условиях могут применяться масляное или водяное охлаждение для усиления внутреннего теплоотвода трансформатора.

4. Взрывозащищенный корпус также должен проектироваться с учетом теплоотвода. Может применяться гофрированный корпус, поскольку гофры увеличивают площадь поверхности взрывозащищенного корпуса, позволяя внутреннему теплу рассеиваться быстрее.