换位导线的应用

第43卷第3期2006年3月TRANSORMERMarch 2006换位导线的应用nIll高素霞康京(保定天威电力线材有限公司,河北保定071051)摘要介绍了变压器绕组各种换位导线的特点并对换位导线制造和应用中的一些问题进行了说明。关键词变压器绕组换位导线应用中图分类号TM405文献标识码文章编号:1001-842X2006)3-0026-041引为均匀。CTC的使用与多根纸包扁线相比有更高的填充率和较少的纸绝缘提高了绕组的占空率使所谓换位导线,就是由一定根数的漆包扁铜线变压器体积减小损耗降低。组合成宽面相互接触的两列,按要求在两列漆包扁对于这种CTC的制造和使用,主要控制三点导线上面和下面沿窄面做同一转向的换位,并用电第一是导体的尺寸和表面质量,尤其是导体的表面工绝缘纸带或网带作多层连续紧密或单层绕包的绕质量应保证表面光洁不能有毛刺、裂纹、机械损伤组线。换位导线基本结构的设计和制造工艺已基本和油污、氧化层等影响产品性能的缺陷第二是缩醛成熟随着变压器技术和线材制造技术的进步具有漆膜系列性能的控制诸如机械性能、电气性能、耐各特殊用途的换位导线近年来也应运而生。热等级和化学性能的控制;第三就是适应变压器绕2CTC种类组绕制性能的控制。此种CTC一般用于变压器的高压和中压绕组上,这两种绕组通常位于变压器器身目前变压器制造厂使用较多的CTC可归纳为的外侧、直径较大,根数在30根以下所以对CTC以下几种的节距和变形区的要求相对较弱是CTC制造中比(1纸绝缘缩醛漆包扁铜线CTC较易控制的产品。(2坻绝缘自粘缩醛漆包铜扁线CTC3.2热粘合缩醛漆包铜扁线纸包CTC(3)热收缩自粘漆包铜扁线网包(绳包)自粘随着电力设备功率的增加及对系统稳定性的不CTC断提高对变压器设备的耐短路的性能要求更高。为4)滞油道网包自粘缩醛漆包铜扁线CTC满足制造这种电器的需要,开发了自粘半硬CTC5滞屏蔽的纸绝缘缩醛漆包铜扁线CTC即在上述3.1缩醛漆包的工艺流程的基础上,在单〔6鵑阶梯状纸组合绝缘缩醛漆包半硬态铜扁线根漆包扁铜线外再涂-层0.02mm-0.06m的自粘环氧树脂漆膜。当绕组使用这种导线后在正常的绕7)上述各种类型CTC的半硬态形式;组和器身干燥的同时,其导线可牢固地相互粘结在(8)其它。起从而提高了导线的整体的机械强度其抗弯能3各种CTC特点及技术控制力约为普通非自粘CTC的5倍以上。这种CTC主要用于高电压、大容量变压器的中、低压绕组中其3.1普通缩醛漆包铜扁线纸包CTC特点是能使绕组具有特别牢固的粘结强度,增加了这种CTC是CTC最基本的形式,其导线硬度绕组整中国煤化工器绕组抗短路能力σa2在90MPa~220MPa,其扁导线的根数一般为7~CNMH硎造过程中,对绕组63根,最大外形尺寸可控制在宽度〔绕组轴向)≤有105℃的预干燥、整理、高度确认、出头处理等工28mm高度绕组辐向)≤9omm。这种CTC能降低序。变压器制造厂希望在这几道工序时自粘环氧树变压器损耗尤萁是绕组的涡流损耗和环流损耗从脂漆不要彻底固化以不影响上述处理工作而在变而能降低绕组热点温升,使整个绕组的温度分布更压器器身135℃千燥时则能彻底固化。但国内目前第3期高素霞、康京换位导线的应用27的自粘环氧树脂漆不能满足这个要求。最近我公司地会产生一定程度的间隙,直接造成二次固化后粘与国内的绝缘漆厂合作开发了符合上述要求的自粘合面积减小。对热收缩网包CTC则采用了热收缩环氧树脂漆,并对其进行了一系列性能试验及与变的网、绳CTC在二次固化时被紧紧地束缚在较大压器油的相容性试验全部合格通过并已在变压器的收缩力作用下CTC中的单股线及网带或绳充分产品上使用。下面是新型自粘环氧树脂漆在不同烘粘合在一起。试验证明热收缩网包、绳包CTC比普干温度下的粘接强度值用表1可以说明上述特性。通的网包或绳包CTC抗弯强度高20%因此热收缩表1新型自粘漆不同温度下的粘接强度值网包或绳包CTC是高电压大容量变压器低压绕组Table 1 Bond strength of new self adhesion paint首选导线。at different temperature使用这种CTC可避免普通纸包CTC因在绕组烘干QQBN粘合强度AMPa压装后局部纸绝缘的松驰下垂造成的油道截面局部条件实测值平均值减小,并可使变压器油直接流经CTC的散热表面105℃3由于热传递的强化和热阻的减小,绕组线芯导体和130℃3h7.6711679.7311.818变压器油之间的温度差减小。所以热收缩网包自粘105℃24h0CTC可以比普通的CTC选用更小的轴向油隙而有130℃96h9.779599.789.899.639.73相同的散热效果可使绕组的空间因数得到改进从由于近几年变压器材料价格的持续上涨,各变而会减少绕组的油隙垫块的尺寸,其减少量约为压器制造企业对成本的控制越来越严格,即使减小40%。由于变压器低压绕组安排在紧临铁心处其绕绕组辐向几个毫米也是变压器设计者追求的目标,组的高度和空间因数得到改善后会使其它绕组、铁这对于CTC来说也就是每根漆包扁线上的自粘环心乃至整个变压器整体尺寸得以缩小,因此减小了氧树脂漆厚度控制在0.0lmm之内。因此开发了在变压器的铜重、铁重及总重提高了变压器的效率导线大面上按技术要求厚度进行涂漆,以保证CTC降低了成本。热收缩网包自粘CTC的网在变压器干的粘接强度,而在小面上只涂o0lmm及以下的自燥过程中粘附在软化的环氧树脂漆膜上不会脱落粘环氧树脂漆以保证绕组辐向的尺寸同时可以减到变压器油中影响油的性能。少绕组的轴向尺寸。通过研究经过对模具和模架的3.4热收缩网包自粘CTC结构设计调整和其它工装的配合实现了特殊的自粘环氧树脂热收缩网包自粘CTC一般应用在变压器的低漆涂制。压绕组中根数多在50根以上。为保证CTC能很好3.3热收缩漆包铜扁线网包自粘CTC地绕制成绕组,必须处理好绕组直径、CTC的外形普通和热粘合CTC已在变压器的高、低压绕组尺寸诸如CTC的高H和宽W及高和宽的比、漆包使用了十年多并已取得了很好的效果。各种不同技导线的尺寸、节距和导线变形区长度等的关系。术规范的绝缘纸是CT℃最常用的线芯绝缘材料。对般情况下根数、节距及绕组直径存在以下关于电压较低的低压绕组,其线芯绝缘要求的绝缘厚系度很薄,般只有四层纸而且在大多数情况下匝间绕组直径=根数×节距x调节系数/电压也很低。由于单根漆包线的漆膜绝缘质量高电对于不同的外绝缘调节系数不同通过多年的气强度很高,并且最终的CTC是浸在油中的由漆实践经验总结出如表2所示的系数表。膜和变压器油组成的绝缘可以耐受各种各样条件下表2不同外绝缘调节系数表的匝间电压,在这种情况下应运而生了热收缩网包Table 2 Adjusting coefficient list in different自粘CTexternal insulati热收缩网包、绳包CTC是我公司根据变压器统序号CT高H/‖宽网包调节系数纸包调节系数组应用的实际情况总结多年生产CTC的经验而开H/W≥5≥1.6发的新型CTC。在大容量高电压变压器中低压绕中国煤化工14≥1.6组通常是螺旋式绕组其匝间电压不高电流大在CNMHG变压器运行和出现故障时,要承受很大的电动力的→>H/W≥1冲击所以对CTC的整体性能要求高。CTC采用环H/W<1≥1氧树脂热粘合技术虽然可起到良好的作用,但在换位节距通常应在8b及以上b为组成CTCCTC绕制绕组过程中其单根线与线之间不可避免单根导线的宽度,它一般受CTC生产线的制约即第43卷换位设备的保障能力可以使导线变形区的长度最长械加工的方式完成;当σa2>220MPa,欧洲的ASTA为节距的1/2长二受CTC的根数的影响,三受单厂采用加银的方式(但未得到证实)而 INVEX的根导线的厚度和单根导线宽厚比的影响。经验表明,意大利工厂则采用轧制-退火-再拉拔的方式。我公一般单根导线的厚度应在2.2mm及以下宽厚比在是利用挤压连续生产线和再拉拔的方式生产高强5以下这样设计的CTC在制造和使用上都具有很度半硬态导线,我们对挤压和拉拔的导体进行了组好的工艺性。我公司目前节距可完成5b及以上没织结构的分析和检验,发现挤压生产的导体是在材备的最小变形区可控制在25mm,能完成技术要求料铜的塑性最佳的时段再施加100MPa压力及高温比较苛刻的CT℃C的制造但这并不能说节距越小越下挤压而成的,其组织结构明显优于拉拔成型的导好因节距太小可引起CTC的宽度方向的两列导线体。其挤压成型的导体的另一个优点是其密度大于中间的缝隙加大队而影响CTC的外形尺寸和变压用其它方式制造的导体其差别约为04%在使用器绕组的轴向尺寸。上对于提高变压器的电性能非常有益。一系列的试3.5CTC制造和应用中的测量问题验证明,采用这种方式制造的半硬态漆包线完全能CT℃C从制造到绕组绕制和压装成型由于生产满足CTC尺寸、σa2及各种性能的要求,且在Oa2≤线上有张力中间要经过多种状态完全放松时的首240MPa时其漆包线的电性能和机械性能,包括电样状态;将CTC缠绕在不同直径上线轴上的状态;阻率完全能满足技术要求。图2为我公司在国家有在变压器厂做进厂检验时再从轴上放下时的状态;色金属及电子材料分析测试中心对挤压导线的边缘变压器绕组绕制完成压装成型时施于特定压力后的进行金相组织分析的照片,图3为拉拔导线边缘的最终状态。在每种状态下所测量的尺寸都有所不同。金相组织分析的照片。相差尺寸的大小还与导线的屈服强度的大小和CTC的根数及每根导线的尺寸有关。目前,各电磁线制造厂和变压器厂在对CTC检验时均采用游标卡尺测量的方式。采用游标卡尺的测量方法既不能预设测量压力也不能测量所施加的压力是多少因此所测量压力和尺寸就是供需双方争论的焦点尤其近期大型变压器经常采用的50根以上的CTC上述问题更为严重。游标卡尺测量面的长度与CTC的高度方向相差很少,不能很好地涵盖其高度而图2挤压导线金相组织照片CTC的宽度W方向,由于压力变化对尺寸影响更ig 2 Metallograph of extrusion conductor大因此尺寸不符合要求的现象更为突出。为解决这个问题,我公司做了大量的试验对比工作测量了上百个不同状态下的CTC数据并与不同压力情况下的尺寸进行了比较。结合国家标准中的压力值及变压器绕组压装时所承受的压力特试制了既有压力显示又有尺寸显示的精密测量工具见图1)用其很好地解决了此问题图3拉拔导线金相组织照片日Fig3 Metallograph of drawing conductor图2挤压导线的边缘部分晶粒平均直径约为图1CTC尺寸测量装置00V凵中国煤化工径约为00m,而Fig 1 Dimensional measurement device of CTC图3拉CNMHG不均匀无法判定中3.6半硬态CTC制造和应用心部位晶粒平均直径约为0.013mm目前在世界范围内,半硬态CTC得到了广泛的使用。当σa2≤220MPa各电磁线制造「(包括欧4换位导线的发展洲的著名的ASTA和 INVEX电磁线公司灼采用机4.1带油道热收缩网包自粘CTC第3期高素霞、康京换位导线的应用这种CTC是在热收缩漆包铜扁线网包自粘央部位温度最高,更由于形成轴向油道使绕组上下CTC的基础上进一步沿换位导线的整个长度在其部位的油流得到加强对冷却十分有利。另外沿绕组换位导线截面中由换位导线的单根导线本身而制成线饼有辐向冷却油道有利于冷却就可以有效地降辐向油道,即按照预定顺序对换位导线两叠导线的低线饼的热点温度。该CTC特别适用于大容量低电每一根导线进行弯折,在换位导线截面中形成一个压绕组及工业用大电流的变压器绕组。目前国内已个空隙,它们既构成换位导线的辐向油道又参与换具备这种先进的新型换位导线生产线,实现了工业位导线的连续换位如图4所示。化生产的创新。42换流变压器使用CTC近几年由于换流变压器的发展,必然导致直流变压器使用CTC的产量增加。目前全部的换流变压器用CTC均为进口,分析直流变用CTC的技术特性国内现有设备和条件是可以生产的。其主要包括带屏蔽的纸绝缘缩醛漆包铜扁线CT℃和阶梯状纸绝缘组合缩醛漆包铜扁线CTC。前者是将两组CTC进行组合中间放置若干个屏蔽线,后者是将绕组中的纠结位置用阶梯状排列形成的,国内已有电磁线厂制作了样品。图4带油道网包自粘CTC4.3换位导线中漆包线的漆膜电压问题Fig 4 Self adhesion CtC of net with oil duct带油道热收缩漆包铜扁线网包自粘CTC在热目前漆包线的漆膜击穿强度试验,国家标准中规定是任取5点其中有4点1000V以上有1点收缩漆包铜扁线网包自粘CTC的基础上不仅增大500V以上但实际中各制造厂已实现了击穿强度试了散热面积,而且在绕组中形成的轴向油道将有效验平均值在2000V-300之间,这主要得益于导地提高变压器的散热效果和油隙的利用。(1对于饼式绕组从散热的角度看其散热表体的表面质量的改进。面是垂直的内外表面和上下表面,但其上下表面因参考文献:垫块覆盖占去了30%~40%而带油道热收缩漆包铜保定天威保变电气股份有限公司.电力变压器手册[M扁线网包自粘CTC可在导线截面辐向的中央提供北京机械工业出版社2003.个油隙使垂直散热面积增加了一倍。2]变压器制造技术丛书编审委员会.变压器绕组制造工艺(2在绕组内外侧散热条件基本相同的情况下Ⅵ.北京机械工业出版社,1998线饼辐向的温度分布通常是抛物线分布,即辐向中Application of Transposed CableGAO Su xia, KANG JingBaoding Tianwei Power Line Material Co, Ltd, Baoding 071051, ChinaAbstractThe characteristics of transposed cable for transformer windings are introducSome problems in transposed conductor manufacture and application are presentedKey words Transformer Winding Transposed cable中国煤化工CNMHG收稿日期2005-12-30作者简介高素霞(1962-)女河北平山人天威电力线材有限公司副总经理队从事变压器制造和电磁线的开发研究工作康京(1952-)男北京市人天威电力线材有限公司常务副总经理长期从事电磁线的开发和制造工作。