Основна структура на маслен потопен трансформатор 11 kV: Подробна разбивка

11kVмаслен трансформаторслужи като едно от най-критичните устройства за преобразуване на енергия в разпределителните електрически мрежи. Той е широко разпространен в градски електрически мрежи, индустриални паркове, минни обекти, жилищни общности и нови енергийни станции. Използвайки изолационно масло като охлаждаща и диелектрична среда, той понижава напрежението от страна на високо напрежение от 11 kV до 0,4 kV разпределително напрежение с ниско напрежение, за да постигне безопасно предаване и разпределение на електрическа енергия. В сравнение със сухите трансформатори, маслените трансформатори се отличават със силен капацитет на претоварване, по-ниски капиталови разходи, отлично разсейване на топлината и стабилна работа. За да разберете напълно принципа на работа, да извършите рутинна поддръжка и да предвидите потенциални повреди, важно е да се запознаете с пълната вътрешна и външна структура на 11kV маслен трансформатор. Тази статия разбива основните компоненти един по един, като помага на специалистите по доставките, инженерите по експлоатация и поддръжка и главните изпълнители бързо да разберат конструкцията на оборудването.

Пълен 11kVмаслен разпределителен трансформаторсе състои от седем основни модула: монтаж на сърцевина и намотка, резервоар за масло и охладителна система, система за изолационно масло, стъпален превключвател, монтаж на втулка, защитни компоненти и основни аксесоари. Всички захранвани железни сърцевини и намотки са напълно потопени в трансформаторно масло. Трансформаторното масло изпълнява две основни функции. Първо, електрическа изолация: тя изолира намотките с различни потенциални нива, както и намотките от сърцевината и корпуса на резервоара, за да предотврати повреда и късо съединение. Второ, разсейване на топлината: топлината, генерирана от захранени намотки и сърцевина, се прехвърля към маслената среда. Чрез естествена конвекция или принудителна циркулация на маслото топлината се доставя към стената на резервоара и радиаторите и се разсейва в околния въздух. Цялото устройство има запечатана конструкция, за да се намали навлизането на въздух и влага в маслото, забавяйки разграждането на изолацията.

3.1 Желязно ядро
Желязното ядро ​​образува магнитната верига на трансформатора, като провежда променлив магнитен поток за реализиране на електромагнитна индукция. Студено валцуваните листове от силициева стомана с висока пропускливост обикновено се приемат като суровина. Всеки лист от силиконова стомана е покрит с изолационен лак и е подреден в разпръснат шаблон. Дизайнът на подреждане намалява загубата на хистерезис и загубата на вихрови токове, за да минимизира генерирането на топлина. Сърцевината се състои от ядрови крака и скоби. Намотките са монтирани върху краката на ядрото, докато яремите свързват горните и долните крака на ядрото, за да образуват затворен магнитен контур. Желязното ядро ​​е заземено в една точка, за да се избегне плаващ потенциал, който може да предизвика частичен разряд и да повреди изолационните материали.
3.2 Намотки ВН и НН
Намотките съставляват електрическата верига на трансформатора, разделена на намотки с високо напрежение (11 kV) и намотки с ниско напрежение (0,4 kV). Те са концентрично монтирани върху основни крака. В повечето конструкции намотките НН се поставят върху вътрешния слой, а намотките ВН - върху външния слой.
Намотките НН използват проводници с по-голямо напречно сечение и по-малко навивки, докато намотките ВН имат по-голям брой навивки с по-тънки проводници. Проводниците са обвити с изолационна хартия. Разделителните блокове и маслените канали са разположени между завоите и слоевете. Маслените канали резервират канали за поток за трансформаторното масло, за да циркулира и да отвежда топлината. След производството на намотката се извършва импрегниране с вакуумно масло, за да се елиминират вътрешните въздушни мехурчета и да се подобри диелектричната якост.
3.3 Изолационна система
Освен изолационна хартия за проводници, изолационните компоненти включват носещи ленти, сепаратори, ъглови пръстени и разделители, обикновено произведени от изолационен пресован картон. Тези части разделят намотките HV и LV, поддържат и фиксират възлите на намотките и междувременно образуват канали за охлаждащо масло. Изолационната система е в основата на безопасната работа на трансформатора. След като изолацията стане влажна или повредена, може да възникне късо съединение между витките или заземяване и да доведе до тежки аварии.

4.1 Маслен резервоар
Резервоарът за масло е заварен стоманен съд, предназначен да съдържа трансформаторно масло и да побира сърцевината и модула на намотката. Той също така действа като механична опорна конструкция за носене на радиатори, втулки, консерватор и други външни елементи. Маслените резервоари се класифицират на резервоари с плосък връх и гофрирани резервоари. Гофрираните резервоари разчитат на еластични гофрирани стени, за да компенсират промяната в обема на маслото, причинена от термично разширение и свиване, а консерваторите могат да бъдат пропуснати за малки разпределителни трансформатори. Устройствата с по-голям капацитет използват резервоари с плосък връх, съчетани с консерватори. Клапан за източване на маслото е монтиран на дъното на резервоара за вземане на проби от маслото и източване по време на поддръжка. Заземителните болтове са монтирани от страната на резервоара за надеждно заземяване по време на работа за защита на безопасността на персонала.
4.2 Консерватор (маслен разширителен резервоар)
Консерваторът е монтиран отгоре на резервоара за масло и е свързан към тялото на резервоара чрез свързваща тръба. Трансформаторното масло се разширява, когато температурата се повиши, и се свива, когато температурата спадне. Консерваторът се приспособява към такива промени в обема, като гарантира, че резервоарът винаги е напълно пълен с масло и предотвратява излагането на сърцевината и намотките на въздух. На консерватора е оборудван вентилатор, пълен с променящ цвета силикагел, за да абсорбира влагата от околния въздух и да предотврати навлизането на влажен въздух в трансформаторното масло. Индикатор за нивото на маслото е монтиран отстрани на консерватора за визуално показване на нивото на маслото за рутинна проверка.
4.3 Охлаждащи компоненти
Общи режими на охлаждане за 11kVмаслени трансформаторивключват ONAN (Oil Natural Air Natural) и ONAF (Oil Natural Air Forced). Малките разпределителни трансформатори разсейват топлината естествено през стените на резервоара или гофрираните панели. Моделите с по-голям капацитет са оборудвани с панелни радиатори. Радиаторите се свързват към резервоара чрез тръбопроводи. Горещото масло тече нагоре в радиаторите за охлаждане, а охладеното масло се връща на дъното на резервоара, за да установи естествена конвективна циркулация. Устройствата, оборудвани с охлаждащи вентилатори, могат да активират вентилатори при голямо натоварване, за да подобрят разсейването на топлината и да подобрят способността за кратковременно претоварване.
4.4 Втулки ВН и НН
Втулките са изолационни компоненти, които извеждат захранваните намотки от резервоара за масло. Единият край се свързва с вътрешни намотки, докато другият край е изложен на атмосфера за свързване на външен кабел или шина. 11kV втулки за високо напрежение обикновено са порцеланови или композитни втулки. Страната с ниско напрежение работи при по-ниско напрежение и обикновено използва порцеланови или смолни втулки. Проводим прът преминава през втулката и външната изолационна обвивка издържа на земното напрежение. Втулките са сред най-податливите на повреди компоненти. Замърсяване на повърхността, напукване или навлизане на влага може да доведе до внезапен разряд.
4.5 Tap Changer
Стъпковият превключвател регулира броя на завъртанията на високоволтовите намотки и променя съотношението на трансформатора, за да компенсира флуктуацията на напрежението в мрежата. Може да се категоризира като стъпален превключвател извън веригата и стъпален превключвател под товар. Повечето разпределителни трансформатори за 11 kV са оборудвани с превключватели на отклонения извън веригата, които трябва да се използват само след като трансформаторът е напълно изключен. Стъпният превключвател е монтиран на горната част на резервоара и се регулира чрез външна дръжка за управление. Общият диапазон на отклонение е ±2×2,5%. Инженерите по поддръжката регулират позициите на крана според действителното напрежение на обекта, за да гарантират стабилно изходно напрежение НН в рамките на номиналния диапазон.

Реле Buchholz: Инсталирано на тръбопровода, свързващ резервоара и консерватора, то е основното защитно устройство замаслени трансформатори. Вътрешните повреди предизвикват въздействие върху потока газ или масло. Релето Buchholz задейства алармени сигнали или команди за изключване. Леката газова защита реагира на незначителни вътрешни повреди, произвеждащи газ, докато тежката газова защита реагира на тежки събития на късо съединение.
Предпазен клапан: Монтиран на капака на резервоара. Внезапно вътрешно късо съединение произвежда масивен газ за кратко време и рязко повишава налягането в резервоара. Предпазният клапан за освобождаване на налягането се отваря бързо, за да освободи налягането и да избегне деформация на резервоара или експлозия.
Термометри: Включително термометър за повърхността на маслото и термометър за навиване, следене на горната температура на маслото и температурата на намотката. Алармата за прекомерна температура ще се активира, когато показанията надхвърлят праговете.
Клапан за вземане на проби от масло: Използва се за периодично вземане на проби от масло за провеждане на газова хроматография, диелектрични загуби и тестове за влага, оценявайки състоянието на стареене на изолационното масло.

Всеки структурен компонент на 11kVмаслен трансформаторизпълнява своята специална функция. Магнитната верига, електрическата верига, изолационната система, охладителната система и защитната система работят съвместно, за да гарантират стабилно преобразуване на мощността. Ядрото и намотките завършват преобразуването на електромагнитната енергия; трансформаторното масло осигурява както изолация, така и разсейване на топлината; маслен резервоар и консерватор поддържат запечатана маслена среда; втулки за износ на електроенергия; превключвателят стабилизира изходното напрежение; различни защитни устройства наблюдават състоянието на оборудването в реално време и реагират бързо, когато възникнат повреди.
Познаването на структурата на трансформатора позволява на екипите за доставка и поддръжка да оценят качеството на продукта по време на търга и етапа на подбор, да идентифицират потенциални дефекти при рутинни проверки, да формулират оптимизирани графици за поддръжка, да удължат живота на трансформатора и да намалят рисковете от прекъсване на захранването на разпределителните мрежи.