Oljenedsenkede transformatorer, som nøkkelutstyr i kraftdistribusjonssystemer for industri- og gruvebedrifter og sivile bygninger, tar på seg den viktige oppgaven med å redusere spenningen til 10(6)kV eller 35kV høyspentnettverk til 230/400V bussspenning for å møte brukernes strømbehov. Denne typen transformatorer er egnet for AC 50(60)Hz strømforsyninger, med en maksimal trefaset nominell kapasitet på 2500kVA og en maksimal enfaset nominell kapasitet på 833kVA (men enfasetransformatorer anbefales generelt ikke). Den kan brukes innendørs eller installeres utendørs. For transformatorer med en kapasitet på 315kVA og under, kan den til og med installeres direkte på en stolpe. Videre har den visse krav til miljøforhold, inkludert omgivelsestemperaturområde, maksimal daglig gjennomsnittstemperatur, maksimal årlig gjennomsnittstemperatur, relativ fuktighet og høyde. Hvis de faktiske bruksforholdene ikke er i samsvar med disse forskriftene, må passende kvotejusteringer gjøres i henhold til standarden GB6450-86.
1. Faseskille Olje-nedsenkede transformatorer kan deles inn i tre-fasetransformatorer og enfasetransformatorer-. I tre-strømsystemer er tre-transformatorer det konvensjonelle valget. Men når kapasiteten er for stor eller transportforholdene er begrenset, kan tre enfasede transformatorer brukes til å danne en transformatorbank for å møte etterspørselen.
2. Viklingsklassifisering
Transformatorer kan klassifiseres i to-viklingstransformatorer og tre-viklingstransformatorer basert på antall viklinger. To-viklingstransformatorer er den vanlige typen, med to viklinger på kjernen: en som primærvikling og den andre som sekundærvikling. Tre-viklingstransformatorer er vanligvis egnet for større kapasiteter (over 5600 kVA), og disse transformatorene kan kobles til tre forskjellige spenningsoverføringslinjer. Videre, i noen spesielle applikasjoner, brukes til og med Satons-transformatorer med flere viklinger.
3. Strukturell klassifisering
Transformatorer kan klassifiseres i transformatorer av kjerne-type og transformatorer av skal- basert på deres strukturelle egenskaper. I transformatorer av kjerne-type er viklingene vanligvis viklet rundt utsiden av kjernen, mens i transformatorer av skal-type er kjernen plassert rundt viklingene. Disse to typene transformatorer har små strukturelle forskjeller, men deres arbeidsprinsipper er ikke fundamentalt forskjellige. I praksis er det store flertallet av transformatorer som vanligvis brukes i kraftsystemer av kjerne-type.
I tillegg inneholder transformatorer også andre nøkkelkomponenter, som kjernen, viklingene, oljetanken, oljekonservatoren, isolerende foringer, trinnkoblere og gassreléer, som til sammen utgjør transformatorens komplette struktur.
4. Kjerne Som kjernen i transformatorens magnetiske krets spiller kjernen en avgjørende rolle. Under transformatordrift genererer kjernen varme på grunn av hysterese og virvelstrømstap. For å effektivt redusere dette varmetapet og minimere transformatorens størrelse og vekt, brukes vanligvis kald-korn-orienterte silisiumstålplater med høy permeabilitet og en tykkelse på mindre enn 0,35 mm for å konstruere kjernen. Videre, basert på arrangementet av viklingene i kjernen, kan transformatorer klassifiseres i to typer: kjerne-type og skall-type.
I transformatorer med stor-kapasitet, for å sikre at varmen som genereres av kjernetap effektivt blir ført bort av den isolerende oljen under sirkulasjon, og dermed oppnår god kjøling, er kjernen vanligvis designet med dedikerte kjøleoljekanaler.
5. Viklinger Viklingene er en nøkkelkomponent i transformatoren, ansvarlig for å konvertere elektrisk energi til magnetisk energi og deretter tilbake til elektrisk energi. I transformatorer er viklinger vanligvis konstruert av isolert kobber- eller aluminiumtråd for å redusere ledningstap. Samtidig brukes isolasjonsmaterialer for å pakke inn og isolere viklingene for å sikre isolasjonsytelse og varmeavledning. Basert på arrangementet av viklingene i kjernen, kan transformatorer klassifiseres i to typer: kjerne-type og skall-type.
Viklingene og kjernen utgjør til sammen kjernekomponentene i en transformator. Under transformatordrift genererer viklingene varme på grunn av egen motstand eller kontaktmotstand ved leddene; dette fenomenet kan forklares av Joules lov.
Viklingene er kritiske komponenter i en transformator, og riktig drift er avgjørende for transformatorens ytelse. Imidlertid kan viklinger støte på forskjellige problemer under drift. For det første genereres varme på grunn av viklingenes egen motstand eller kontaktmotstand ved leddene, et fysisk fenomen avslørt av Joules lov. Derfor må viklingene unngå å føre strøm som overstiger nominell strøm i lengre perioder for å forhindre overoppheting. Videre, når en kortslutningsstrøm passerer gjennom, genererer den en betydelig elektromagnetisk kraft på viklingene, som potensielt kan forårsake alvorlig skade på transformatoren.
Det finnes ulike typer transformatorviklinger, den mest grunnleggende er konsentriske og sammenflettede viklinger. De viktigste feilene disse viklingene kan møte inkluderer inter-svingkortslutninger og kortslutninger til foringsrøret. Inter-svingkortslutninger kan være forårsaket av aldring av isolasjon, overbelastningsdrift eller mekanisk skade under gjennomgående-kortslutninger. Inter-svingkortslutninger kan også oppstå når oljenivået i transformatoren faller, noe som fører til at deler av viklingene blir eksponert over oljeoverflaten. Samtidig kan overstrømmen under en gjennomgående-kretsslutning deformere viklingene, ytterligere skade isolasjonen og dermed utløse en mellom-svingkortslutning.
Når det oppstår en kortslutning mellom-svinger, kan strømmen i den kortslutte-viklingen overstige merkeverdien, men strømmen til hele viklingen kan fortsatt være innenfor grensen. I dette tilfellet kan gassbeskyttelsesanordningen aktiveres, og i alvorlige tilfeller kan differensialbeskyttelsesanordningen også gripe inn. Kortslutninger til foringsrøret kan også være forårsaket av isolasjonsaldring, oljefuktighet, oljenivåfall eller lyn og driftsoverspenninger. Videre kan overstrømmen under en gjennomgående-kretsslutning også forårsake viklingsdeformasjon, noe som fører til kortslutning til foringsrøret. Denne typen kortslutning utløser vanligvis driften av gassbeskyttelsesanordningen og jordingsbeskyttelsesanordningen.
6. Oljetank Kjernekomponentene i en olje-nedsenket transformator-viklingene og kjernen- er plassert i en oljetank fylt med transformatorolje. Denne typen oljetank er typisk sveiset av stålplater og er designet for å gi robust mekanisk beskyttelse og utmerket kjøling. For mellomstore og små transformatorer består tanken vanligvis av to deler: tankskallet og tankdekselet. Transformatorkroppen er plassert inne i skallet, mens åpningen av tankdekselet letter inspeksjon og vedlikehold av karosseriet.
Videre kan transformatorer deles inn i to hovedkategorier basert på deres isolasjons- og kjølemetoder: olje-nedsenket og tørr-type. I olje-nedsenkede transformatorer er kjernen og viklingene nedsenket sammen i transformatorolje, og forbedrer dermed isolasjonsytelsen og optimaliserer kjøleforholdene. Ikke desto mindre brukes transformatorer av tørre-type også i visse spesifikke bruksområder, for eksempel gatebelysning og gruvebelysning.
1. Ikke-lukkede olje-transformatorer, slik som S8-, S9- og S10-seriene, brukes ofte i industri- og gruvebedrifter, landbruk og sivil konstruksjon.
2. Innkapslede olje-transformatorer, inkludert modeller som S9, S9-M og S10-M, er spesielt egnet for komplekse miljøer med høye nivåer av olje og kjemiske stoffer, slik som i petroleums- og kjemisk industri.
3. Forseglede olje-transformatorer, slik som BS9, S9-, S10-, S11-MR, SH og SH12-M-seriene, brukes mye til kraftdistribusjon på forskjellige steder, inkludert industri- og gruvebedrifter, landbruk og sivile bygninger.
I tillegg finnes det transformatorer designet for spesifikke formål, for eksempel høyspenttransformatorer for testing, transformatorer for elektriske ovner, transformatorer for sveising og transformatorer som brukes i tyristorkretser. Spenningstransformatorer og strømtransformatorer for måleinstrumenter er også uunnværlige.
en. Lavspenningsviklingen til en olje-nedsenket transformator, med mindre du bruker kobberleder i en modell med liten-kapasitet, bruker vanligvis en sylindrisk design med kobberfolievikling. Høyspentviklingen bruker en sylindrisk struktur med flere-lag. Denne utformingen bidrar til å opprettholde en balansert ampere-svingfordeling, reduserer lekkasjefluks og forbedrer mekanisk styrke og kortslutningsmotstandsevne.
b. For å sikre stabilitet er både kjernen og viklingene sikret med -selvlåsende muttere for å motstå støt under transport. Videre gjør den kjerneløse strukturen at transformatoren tåler større transportsjokk.
c. Under produksjon gjennomgår både spolene og kjernen vakuumtørking, og vakuumoljefiltrerings- og injeksjonsprosesser brukes for å sikre at indre fuktighetsnivåer minimeres.
d. Oljetanken har en genial design med korrugerte plater, som har en pustefunksjon for å kompensere for oljevolumsendringer forårsaket av temperaturvariasjoner, og dermed eliminere behovet for oljekonservator og redusere transformatorens høyde.
e. På grunn av bruken av korrugerte plater, er transformatoroljen isolert fra uteluften, og forhindrer effektivt inntrenging av oksygen og fuktighet, og opprettholder dermed utmerket isolasjonsytelse.
f. Oppsummert sikrer disse designfunksjonene samlet at olje-nedsenkede transformatorer ikke krever oljeskift under normale belastningsforhold, noe som reduserer vedlikeholdskostnadene betydelig og forlenger levetiden deres betydelig.
I situasjoner med et stort antall primære eller sekundære belastninger, anbefales det å konfigurere to eller flere transformatorer. På denne måten, selv om en transformator kobles fra, kan kapasiteten til de resterende transformatorene møte kraftbehovet til primær- og sekundærlastene. Samtidig bør primær og sekundær belastning konsentreres så mye som mulig for å unngå overdreven spredning.
Når sesongmessig belastningskapasitet er stor, anbefales dedikerte transformatorer. Eksempler inkluderer kjølelaster for klimaanlegg og oppvarming av elektriske varmelaster i store sivile bygninger. I applikasjoner med høy konsentrert belastning anbefales dedikerte transformatorer. Dette inkluderer stort varmeutstyr, store røntgenmaskiner og lysbueovner.
Hvis belysningsbelastningen er stor, eller hvis deling av en transformator for strøm og belysning påvirker belysningskvaliteten og pærens levetid betydelig, kan en dedikert belysningstransformator installeres. Vanligvis deler strøm og belysning en enkelt transformator.
7. Driftsmiljø:
Under normale miljøforhold er både olje-nedsenket og tørr-transformatorer levedyktige alternativer. Disse transformatorene er egnet for industri- og gruvebedrifter, uavhengige eller tilknyttede transformatorstasjoner i landbruket, og uavhengige transformatorstasjoner i boligområder. Tilgjengelige transformatormodeller inkluderer S8, S9, S10, SC(B)9 og SC(B)10. Videre må temperaturens innvirkning på transformatorvalg vurderes.
① Disse transformatorene kan opprettholde langsiktig-stabil drift ved 220 grader.
② De tåler enkelt kortvarige-høye-temperaturstøt på 350 grader.
③ Disse transformatorene opprettholder utmerket ytelse uavhengig av store temperaturvariasjoner eller fuktighetssvingninger.
④ Ved 250 grader vil de ikke smelte, flyte eller støtte forbrenning.
⑤ Enda mer bemerkelsesverdig, disse transformatorene vil ikke frigjøre giftige eller etsende gasser selv ved ekstreme temperaturer opp til 750 grader.
Videre har disse transformatorene utmerket belastningskapasitet, i stand til å møte strømbehov under forskjellige komplekse driftsforhold.
Ved bestemmelse av kapasiteten til distribusjonstransformatorer må kapasiteten til ulike elektriske utstyr vurderes grundig, og belastningen beregnes (vanligvis ekskludert brannvernbelastning). Den kompenserte tilsynelatende kapasiteten er det primære grunnlaget for valg av transformatorkapasitet og antall. Vanligvis opprettholdes transformatorens belastningsfaktor på omtrent 85 %. Denne metoden er relativt enkel og egnet for kapasitetsestimering.
I henhold til anbefalingene fra GB/T17468-1998 "Selection Guidelines for Power Transformers", bør kapasitetsvalget for distribusjonstransformatorer kombineres med GB/T15164-94 "Load Guidelines for Oil-Immersed Power Transformers" eller GB/T17211-1998 the Power Transformers, fastsetter retningslinjer for Dry-Load og beregnet belastning. De to retningslinjene nevnt ovenfor gir dataprogrammer og normale sykluslastdiagrammer for mer nøyaktig å bestemme kapasiteten til distribusjonstransformatorer.
Transformatorolje er foretrukket for sin utmerkede isolasjon og varmeledningsevne, og prisen er relativt rimelig.
Transformatorolje løser effektivt problemene med varmespredning og høy-spenningsisolasjon i transformatorer med stor-kapasitet.
Det har imidlertid også noen ulemper:
Transformatorolje er brannfarlig; kontakt med en flamme kan potensielt forårsake forbrenning eller til og med eksplosjon, noe som krever forsiktig håndtering.
Denne oljen utgjør en potensiell helsefare, noe som krever passende beskyttelsestiltak under drift.
Transformatorolje krever regelmessig profesjonell inspeksjon for å sikre stabil og sikker ytelse.
Olje-transformatorer er preget av dårlig tetningsytelse og følsomhet for aldring, noe som kan føre til alvorlig oljelekkasje på driftsstedet. Dette påvirker ikke bare den normale driften av utstyret, men kan også ha negative effekter på omgivelsene.
Olje-transformatorer har relativt lave isolasjonsklasser, vanligvis designet og produsert i henhold til klasse A-isolasjonsstandarder. Derfor må man være spesielt oppmerksom på deres levetidsvurdering under valg og bruk.
Graden av polymerisering (DP) av transformatorisolasjonsmaterialer er en nøkkelindikator for å måle graden av isolasjonsaldring, og dens nøyaktighet og pålitelighet er allment anerkjent. For å bestemme aldringsnivået til transformatorer bruker vi vanligvis den gjennomsnittlige polymerisasjonsgraden (DP) til den isolerende pappen som standard. Følgende er våre kriterier: En gjennomsnittlig DP mindre enn 450 indikerer en levetidsgrad; en gjennomsnittlig DP mindre enn 250 indikerer en farlig karakter.
1) Strekkstyrkestandarder for levetid og faregrader
I levetidsklassen beholder det isolerende papiret 60 % av sin opprinnelige maksimale strekkstyrke under eksterne kortslutningsforhold. Når den farlige karakteren er nådd, synker denne reststyrken til 15 %.
2) DP-feilsannsynlighetsstandarder for japanske isolerende papirfibre
Når DP-verdien er større enn eller lik 450, er feilsannsynligheten for den isolerende papirfiberen 0; når DP-verdien er mellom 450 og 250, er feilsannsynligheten omvendt proporsjonal med DP-verdien, spesifikt (450 - DP) / 200; og når DP-verdien er mindre enn 250, er feilsannsynligheten 1.
3) Formel for å estimere gjenværende levetid for en transformator ved bruk av gjennomsnittlig DP
Vi kan estimere gjenværende levetid for en transformator ved å bruke dens opprinnelige gjennomsnittlige DP-verdi (n0), gjennomsnittlig DP etter L år (nL), og antall år L. Den spesifikke formelen er: Gjenværende levetid (nL/n0)=(1 - r)L, der r er nedgangen i gjennomsnittlig DP.
Under driften av en-oljenedsenket krafttransformator, overføres varmen som genereres av viklingene og kjernen først til transformatoroljen, og deretter gjennom oljen til kjølemediet. Avhengig av transformatorkapasiteten er det flere kjølemetoder:
1. Naturlig oljesirkulasjonskjøling, dvs. olje-nedsenket selv-avkjøling.
2. Naturlig oljesirkulasjonsluftkjøling, dvs. olje-nedsenket luftkjøling.
3. Tvunget oljesirkulasjon vannkjøling.
4. Tvunget oljesirkulasjonsluftkjøling.
Dette er vanlige kjølemetoder for olje-krafttransformatorer. Å velge riktig kjølemetode basert på faktisk bruk er avgjørende.
1. Gjeldende omfang: Egnet for høyder som ikke overstiger 1000 meter, innendørs eller utendørs bruk.
2. Miljøforhold: Stabil drift under forhold med maksimal omgivelsestemperatur +40 grader og maksimal daglig gjennomsnittstemperatur +30 grad .
3. Temperaturområde: Årlig gjennomsnittstemperatur +20 grader, minimumstemperatur -25 grader.
4. Tilpasning: Transformatorløsninger for spesielle driftsforhold kan leveres i henhold til brukerbehov.
Deretter vil vi fordype oss i feilanalysen av disse kjølemetodene i praktiske applikasjoner.
Transformatorer kan støte på forskjellige feil under drift, inkludert feil i viklinger, foringer, trinnkoblere og tilbehør som kjernen og tanken. Viklingsfeil manifesterer seg hovedsakelig som inter-svingkortslutninger, viklingsjording, fase-til-fasekortslutninger, åpne kretsløp og sveisefeil. Gjennomføringsfeil er vanligvis forårsaket av kalkoppbygging, som lett kan utløse overslag under kraftig tåke eller lett regn, noe som fører til en-fasejording eller fase-til-fasekortslutning på høyspentsiden av transformatoren. Videre er alvorlig lekkasje også et betydelig problem, som kan være forårsaket av sveisesprekker, tetningssvikt, vibrasjoner under drift, ytre støt på tanken og korrosjonsskader. Hvis det oppdages lekkasje, bør transformatoren slås av umiddelbart for reparasjon og smøring. Samtidig må også feil på krankobler overvåkes nøye.