Mi az a folyadékba merülő transzformátor?

A folyadékba merülő transzformátor olyan teljesítménytranszformátor, amelynek magja és tekercsei dielektromos folyadékba (általában ásványolajba vagy szintetikus észterekbe) merülnek. A folyadék két kritikus funkciót lát el: elektromos szigetelést a feszültség alatt álló alkatrészek között és hőátadást a tekercsektől és a magtól. Ezeket a transzformátorokat széles körben használják elosztó és energiarendszeri alkalmazásokhoz, ahol kompakt méretre, megbízható hűtésre és bizonyított hosszú távú teljesítményre van szükség.

Folyadékok típusai és transzformátorkategóriák

A folyadékba merülő transzformátorokat mind a használt szigetelőfolyadék, mind a transzformátor felépítése szerint osztályozzák. A folyadékválasztás befolyásolja a gyúlékonyságot, a biológiai lebonthatóságot, a hőteljesítményt és a karbantartási követelményeket.

Általános szigetelő folyadékok

• Ásványi olaj – a legnagyobb történelmi felhasználás; kiváló dielektromos tulajdonságok; gyúlékony; olajszigetelést és szivárgás-ellenőrzést igényel.
• Növényi/szintetikus észterek – biológiailag lebomló, magasabb lobbanáspont, jobb tűzállóság; meghosszabbíthatja a papír szigetelés élettartamát.
• Szilikonfolyadékok és egyéb szintetikus anyagok – speciális alkalmazásokban használatosak, ahol a teljesítmény a hőmérséklettel szemben vagy a gyúlékonyság a prioritás.

Transzformátor építési kategóriák

• Hermetikusan zárt, olajjal töltött transzformátorok – úgy tervezték, hogy minimálisra csökkentsék a nedvesség bejutását és csökkentsék a karbantartást.
• Konzervátor (lélegeztető) típus – tartalmaz egy olajkonzerválót és szilikagél légtelenítőt a táguláshoz és a nedvesség szabályozásához.
• Merülő transzformátorok olaj- vagy kényszerhűtéssel – a nagyobb terhelés vagy hőmérséklet stabilitás érdekében.

Felépítés és kulcselemek

A folyadékba merülő transzformátor mechanikus, elektromos és folyadékrendszereket integrál. Ezen összetevők megértése segít a karbantartás tervezésében és a hiba diagnosztizálásában.

Mag, tekercsek és tartály

A laminált acélmag biztosítja a mágneses utat; a tekercseket (réz vagy alumínium) feltekerjük és szigeteljük, majd fizikailag megtámasztjuk egy acéltartályban, amely a szigetelő folyadékot tartja. A megfelelő mechanikai alátámasztás korlátozza a rezgéseket és az elmozdulást rövidzárlati erők hatására.

Szigetelő rendszer és tartozékok

A folyadékkal kombinált szigetelőpapír/préskarton alkotja a dielektromos rendszert. A tartozékok közé tartoznak a perselyek, csapok/OLTC (terhelés alatti fokozatkapcsoló) vagy terhelés nélküli fokozatkapcsoló, konzervátor vagy tágulási kamra, szilikagél légtelenítő, hőmérő, nyomáscsökkentő készülék és olajszintmérők.

Hogyan működik a folyadékba merülő transzformátor

A működés az elektromágneses elveket követi: a primernél a váltakozó feszültség időben változó mágneses fluxust hoz létre a magban; hogy a fluxus a szekunder feszültséget indukálja a fordulatszámmal arányosan. A veszteségek (mag és réz) hőt termelnek; a folyadék felveszi a hőt, és átadja azt a tartály felületére, ahol a környezeti levegőbe disszipál, vagy radiátorokon és ventilátorokon keresztül lehűtik.

Előnyök és korlátok

Előnyök

• Kiváló hűtés – a folyadék hatékonyabban távolítja el a hőt a tekercsekről, mint a levegő, ami nagyobb terhelést tesz lehetővé egy adott méretnél.
• Megfelelő karbantartás mellett bizonyított megbízhatóság és hosszú élettartam.
• Alacsonyabb zajszint és kompakt helyigény a hasonló száraz típusokhoz képest a közepes és nagy teljesítményekhez.

Korlátozások és kockázatok

• Tűzveszély ásványolajjal – tűzvédelmet, távolságot vagy kevésbé gyúlékony folyadékok használatát igényli az érzékeny helyeken.
• Az olajszivárgásból eredő lehetséges környezeti hatások – a visszaszorítás és a kiömlés elleni küzdelem számos joghatóságban kötelező.
• Az idő múlásával behatoló nedvesség ronthatja a papír szigetelését, ha a légtelenítők és a tömítések nem megfelelőek.

Alkalmazások és tipikus értékelések

A folyadékba merülő transzformátorok széles skálát ölelnek fel: oszlopra szerelhető elosztó transzformátorok (kVA tartomány), alátétre szerelhető transzformátorok földalatti elosztáshoz, alállomási teljesítménytranszformátorok (MVA sorozat), valamint speciális ipari és megújuló egységek. A kiválasztás a rendszer feszültségétől, a rövidzárlati szinttől, a terhelési profiltól és a helyszín korlátaitól függ.

Telepítési és helyszíni követelmények

Alapozás és térköz

A transzformátor súlyának és szeizmikus terhelésének megfelelő vízszintes, merev alapra szerelje fel. Adjon meg minimális távolságot a hűtéshez, a karbantartáshoz való hozzáféréshez és a biztonsághoz a helyi elektromos előírások szerint. Szükség esetén gondoskodjon megfelelő földelésről és villámvédelemről.

Az olaj visszatartása és a környezet

Ahol ásványolajat használnak, a szabályozási keretek gyakran megkövetelik a másodlagos elszigetelést (gát, beton alátét) és a kiömlés elleni elhárítási terveket. Az érzékeny területeken a szabályozási terhek csökkentése érdekében fontolja meg a kevésbé gyúlékony, biológiailag lebomló folyadékokat.

Karbantartás, ellenőrzés és tesztelés

A proaktív karbantartás meghosszabbítja a transzformátor élettartamát és megakadályozza a nem tervezett leállásokat. A szemrevételezés, a folyadékteszt és az elektromos tesztelés kombinációja hozza a legjobb eredményeket.

Rutinfeladatok

• Szemrevételezéses szivárgás, korrózió és olajszint ellenőrzése.
• Szilikagél légtelenítő csere vagy regenerálás a nedvesség behatolásának szabályozására.
• A perselyek, radiátorok és csatlakozások hővizsgálata a forró pontok észlelésére.

Diagnosztikai vizsgálatok

• Oldott gázelemzés (DGA) – azonosítja a kezdődő hibákat, mint például az ív, a túlmelegedés és a részleges kisülés.
• Olaj dielektromos szilárdság (BDV), víztartalom, savasság és határfelületi feszültség tesztek.
• Fordulati arány teszt, tekercsellenállás, szigetelési teljesítménytényező (tan delta) és sweep frekvencia-válasz elemzés (SFRA).

Gyakori hibák elhárítása

A transzformátor gyakori problémái közé tartozik a túlmelegedés, a szivárgás, a perselyek meghibásodása és a belső ív. A szisztematikus hibaelhárítás a működési előzményeket, a DGA-mintákat, a hőképalkotást és az elektromos teszteket egyesíti a kiváltó okok azonosítása és a cselekvések prioritása érdekében.

Kiválasztási kritériumok és összehasonlítás

A megfelelő folyadékba merülő transzformátor kiválasztásához ki kell értékelni a terhelési jellemzőket, a helyszíni korlátokat, a környezetvédelmi szabályokat és a teljes birtoklási költséget, beleértve a karbantartást is.

Biztonság, előírások és környezetvédelmi szempontok

Tartsa be a helyi elektromos előírásokat, tűzvédelmi előírásokat és környezetvédelmi szabályokat a használt transzformátorolaj másodlagos elszigetelésére és ártalmatlanítására vonatkozóan. Lakott vagy környezetileg érzékeny területeken történő telepítéseknél alkalmazzon gyengén gyúlékony folyadékokat, és gondoskodjon a kiömlés elleni védekezésről. Gondoskodjon arról, hogy a személyzet betartsa a zárolási/kijelölési, a forró munkára és a zárt térre vonatkozó eljárásokat a karbantartás során.

Élettartam és cseretervezés

A tipikus élettartam 25-40 év a terheléstől, hűtéstől, karbantartástól és a folyadék állapotától függően. Használja a DGA trendjét, a szigetelési teljesítménytényezőt és az olajminőséget az élettartam végének előrejelzéséhez. Tervezze meg a cserét jóval a katasztrofális meghibásodás előtt, hogy elkerülje a rendszerleállást és a költséges vészhelyzeti cseréket.

Gyakorlati tippek kezelőknek és mérnököknek

• Hozzon létre egy rutin felügyeleti programot: vizuális, termikus szkennelés, olajminta vétel és DGA rendszeres időközönként.
• Dokumentálja a betöltési előzményeket és a hőteljesítményt a krónikus túlterhelés észleléséhez.
• Fontolja meg az észter folyadékokra való frissítést a magasabb tűzbiztonság érdekében a lakott helyeken.
• Ha kétségei vannak, forduljon a transzformátorgyártókhoz és az akkreditált tesztlaboratóriumokhoz a DGA értelmezéséhez és a fontosabb beavatkozásokhoz.

Gyakran ismételt kérdések

Kicserélhetem az ásványolajat észterre egy meglévő transzformátorban?

Néha igen, de az átalakítás kompatibilitási ellenőrzést igényel: a tömítések, tömítések, festék- és papírszigetelések eltérően reagálhatnak. A folyadékcsere előtt laboratóriumi vizsgálatra és a gyártó jóváhagyására van szükség.

Milyen gyakran végezzem a DGA-t?

A gyakoriság a kritikusságtól függ: a nagy jelentőségű transzformátorok gyakran negyedéves vagy havi DGA-val rendelkeznek, míg az alacsonyabb kockázatú egységeknél évente mintavételre kerülhet sor. Minden rendellenes esemény (hiba, túlterhelés, villámlás) után azonnal mintát kell venni.

Mikor tekinthető a transzformátor élettartama végének?

Fontolja meg a cserét, ha a szigetelési tesztek progresszív romlást, a DGA visszafordíthatatlan belső hibákat jelez, a javítási költségek meghaladják a csereköltséget, vagy ha a működési megbízhatóság veszélybe kerül.

A folyadékba merülő transzformátorok hőteljesítményük és költséghatékonyságuk miatt továbbra is az elektromos elosztás sarokkövei. A folyadék megfelelő kiválasztása, telepítése, proaktív ellenőrzése, valamint a biztonsági és környezetvédelmi előírások betartása maximalizálja a megbízhatóságot és minimalizálja a kockázatot.