Olje-transformatorer, som nyckelutrustning i kraftdistributionssystem för industri- och gruvföretag och civila byggnader, tar på sig den viktiga uppgiften att minska spänningen i 10(6)kV eller 35kV högspänningsnätverk till 230/400V bussspänning för att möta användarnas strömbehov. Denna typ av transformator är lämplig för AC 50(60)Hz strömförsörjning, med en maximal trefas märkkapacitet på 2500kVA och en maximal enfas märkkapacitet på 833kVA (men enfastransformatorer rekommenderas i allmänhet inte). Den kan användas inomhus eller installeras utomhus. För transformatorer med en kapacitet på 315kVA och lägre kan den till och med installeras direkt på en stolpe. Dessutom har den vissa krav gällande miljöförhållanden, inklusive omgivningstemperaturintervall, maximal daglig medeltemperatur, maximal årlig medeltemperatur, relativ luftfuktighet och höjd. Om de faktiska användningsförhållandena inte överensstämmer med dessa regler, måste lämpliga kvotjusteringar göras enligt standarden GB6450-86.
1. Fasskillnad Olje-nedsänkta transformatorer kan delas in i tre-fastransformatorer och enfastransformatorer-. I trefaskraftsystem är trefastransformatorer det konventionella valet. Men när kapaciteten är för stor eller transportförhållandena är begränsade kan tre enfastransformatorer användas för att bilda en transformatorbank för att möta efterfrågan.
2. Slingrande klassificering
Transformatorer kan klassificeras i två-lindningstransformatorer och tre-lindningstransformatorer baserat på antalet lindningar. Två-lindningstransformatorer är den vanliga typen, med två lindningar på kärnan: en som primärlindning och den andra som sekundärlindning. Tre-lindningstransformatorer är vanligtvis lämpliga för större kapaciteter (över 5600 kVA), och dessa transformatorer kan anslutas till tre olika spänningsöverföringsledningar. Vidare, i vissa speciella applikationer, används även Satons transformatorer med fler lindningar.
3. Strukturell klassificering
Transformatorer kan klassificeras i transformatorer av -kärntyp och transformatorer av skal-typ baserat på deras strukturella egenskaper. I transformatorer av -kärntyp är lindningarna vanligtvis lindade runt utsidan av kärnan, medan i transformatorer av skal-typ är kärnan placerad runt lindningarna. Dessa två typer av transformatorer har små strukturella skillnader, men deras arbetsprinciper är inte fundamentalt olika. I praktiken är de allra flesta transformatorer som vanligtvis används i kraftsystem av kärntyp.-
Dessutom innehåller transformatorer även andra nyckelkomponenter, såsom kärna, lindningar, oljetank, oljekonservator, isolerande bussningar, lindningskopplare och gasreläer, som tillsammans utgör transformatorns kompletta struktur.
4. Kärna Som kärnan i transformatorns magnetiska krets spelar kärnan en avgörande roll. Under transformatordrift genererar kärnan värme på grund av hysteres och virvelströmsförluster. För att effektivt minska denna värmeförlust och minimera transformatorns storlek och vikt, används vanligtvis kall-valsad korn-orienterad kiselstålplåt med hög permeabilitet och en tjocklek på mindre än 0,35 mm för att konstruera kärnan. Baserat på arrangemanget av lindningarna i kärnan kan transformatorer dessutom klassificeras i två typer: kärna-typ och skal-typ.
I transformatorer med stor-kapacitet, för att säkerställa att värmen som genereras av härdförluster effektivt transporteras bort av den isolerande oljan under cirkulationen, och på så sätt uppnå god kylning, är kärnan vanligtvis utformad med dedikerade kyloljekanaler.
5. Lindningar Lindningarna är en nyckelkomponent i transformatorn, som ansvarar för att omvandla elektrisk energi till magnetisk energi och sedan tillbaka till elektrisk energi. I transformatorer är lindningar vanligtvis konstruerade av isolerad koppar- eller aluminiumtråd för att minska ledande förluster. Samtidigt används isoleringsmaterial för att linda och isolera lindningarna för att säkerställa isoleringsprestanda och värmeavledning. Baserat på arrangemanget av lindningarna i kärnan kan transformatorer klassificeras i två typer: kärna-typ och skal-typ.
Lindningarna och kärnan utgör tillsammans kärnkomponenterna i en transformator. Under transformatordrift genererar lindningarna värme på grund av sitt eget motstånd eller kontaktmotstånd vid lederna; detta fenomen kan förklaras av Joules lag.
Lindningarna är kritiska komponenter i en transformator, och deras korrekta funktion är avgörande för transformatorns prestanda. Lindningar kan dock stöta på olika problem under drift. För det första genereras värme på grund av lindningarnas eget motstånd eller kontaktmotstånd vid lederna, ett fysiskt fenomen som avslöjas av Joules lag. Därför måste lindningarna undvika att bära strömmar som överstiger deras märkström under längre perioder för att förhindra överhettning. Dessutom, när en kortslutningsström passerar genom, genererar den en betydande elektromagnetisk kraft på lindningarna, vilket potentiellt kan orsaka allvarlig skada på transformatorn.
Det finns olika typer av transformatorlindningar, de mest grundläggande är koncentriska och interfolierade lindningar. De huvudsakliga felen som dessa lindningar kan möta inkluderar inter-varvkortslutningar och kortslutningar till höljet. Inter-varvkortslutning kan orsakas av isoleringens åldrande, överbelastningsdrift eller mekanisk skada under genomgående-kortslutningar. Inter-varvkortslutning kan också uppstå när oljenivån i transformatorn sjunker, vilket gör att delar av lindningarna exponeras ovanför oljeytan. Samtidigt kan överströmmen under en genomgående-kortslutning deformera lindningarna, ytterligare skada isoleringen och därmed utlösa en kortslutning mellan-varv.
När en kortslutning mellan-varv inträffar kan strömmen i den kortslutna-lindningen överstiga märkvärdet, men strömmen i hela lindningen kan fortfarande vara inom gränsen. I detta fall kan gasskyddsanordningen aktiveras, och i svåra fall kan differentialskyddsanordningen också ingripa. Kortslutningar till höljet kan också orsakas av åldrande av isoleringen, oljefuktighet, oljenivåfall eller blixtnedslag och driftsöverspänningar. Dessutom kan överströmmen under en genomgående-kretskortslutning också orsaka lindningsdeformation, vilket leder till en kortslutning till höljet. Denna typ av kortslutning utlöser vanligtvis driften av gasskyddsanordningen och jordningsskyddsanordningen.
6. Oljetank Kärnkomponenterna i en olje-nedsänkt transformator-lindningarna och kärnan-inryms i en oljetank fylld med transformatorolja. Denna typ av oljetank är vanligtvis svetsad av stålplåt och är designad för att ge robust mekaniskt skydd och utmärkt kylning. För medelstora och små transformatorer består tanken vanligtvis av två delar: tankskalet och tanklocket. Transformatorkroppen är inrymd inuti skalet, medan öppningen av tanklocket underlättar inspektion och underhåll av kroppen.
Dessutom kan transformatorer delas in i två huvudkategorier baserat på deras isolering och kylningsmetoder: olje-nedsänkt och torr-typ. I olje-sänkta transformatorer är kärnan och lindningarna nedsänkta tillsammans i transformatorolja, vilket förbättrar isoleringsprestandan och optimerar kylförhållandena. Icke desto mindre används transformatorer av torr-typ också i vissa specifika tillämpningar, som gatubelysning och gruvbelysning.
1. Icke-omslutna olje-transformatorer, som t.ex. S8-, S9- och S10-serien, används ofta inom industri- och gruvföretag, jordbruk och anläggningsbyggande.
2. Slutna olje-omsänkta transformatorer, inklusive modeller som S9, S9-M och S10-M, är särskilt lämpliga för komplexa miljöer med höga halter av olja och kemiska ämnen, till exempel inom petroleum- och kemisk industri.
3. Förseglade olje-omsänkta transformatorer, som BS9, S9-, S10-, S11-MR, SH och SH12-M-serien, används ofta för kraftdistribution på olika platser, inklusive industri- och gruvföretag, jordbruk och civila byggnader.
Dessutom finns det transformatorer som är designade för specifika ändamål, som hög-transformatorer för testning, transformatorer för elektriska ugnar, transformatorer för svetsning och transformatorer som används i tyristorkretsar. Spänningstransformatorer och strömtransformatorer för mätinstrument är också oumbärliga.
a. Låg-spänningslindningen av en olje-nedsänkt transformator, såvida den inte använder en kopparledare i en modell med liten-kapacitet, använder vanligtvis en cylindrisk design med kopparfolielindning. Hög-lindningen använder en cylindrisk struktur med flera-lager. Den här designen hjälper till att upprätthålla en balanserad ampere-varvfördelning, minskar läckageflödet och förbättrar den mekaniska styrkan och kortslutningsmotståndsförmågan.
b. För att säkerställa stabilitet är både kärnan och lindningarna säkrade med självlåsande muttrar för att motstå stötar under transport. Dessutom tillåter den kärnlösa strukturen att transformatorn tål större transportchocker.
c. Under tillverkningen genomgår både spolarna och kärnan vakuumtorkning, och vakuumoljefiltrerings- och injektionsprocesser används för att säkerställa att inre fuktnivåer minimeras.
d. Oljetanken har en genialisk design med korrugerade plåtar som har en andningsfunktion för att kompensera för oljevolymförändringar orsakade av temperaturvariationer, vilket eliminerar behovet av en oljekonservator och minskar transformatorns höjd.
e. På grund av användningen av korrugerade plåtar är transformatoroljan isolerad från utomhusluften, vilket effektivt förhindrar inträngning av syre och fukt, och bibehåller därigenom utmärkt isoleringsprestanda.
f. Sammanfattningsvis säkerställer dessa designfunktioner tillsammans att olje-nedsänkta transformatorer inte kräver oljebyten under normala belastningsförhållanden, vilket avsevärt minskar underhållskostnaderna och avsevärt förlänger deras livslängd.
I situationer med ett stort antal primära eller sekundära laster rekommenderas att konfigurera två eller flera transformatorer. På detta sätt, även om en transformator kopplas ur, kan kapaciteten hos de återstående transformatorerna möta effektkraven för de primära och sekundära lasterna. Samtidigt bör primära och sekundära belastningar koncentreras så mycket som möjligt för att undvika överdriven spridning.
När säsongens belastningskapacitet är stor rekommenderas dedikerade transformatorer. Exempel är kyllaster för luftkonditionering och uppvärmning av elvärmelaster i stora civila byggnader. I applikationer med hög koncentrerad belastning rekommenderas dedikerade transformatorer. Detta inkluderar stor värmeutrustning, stora röntgenapparater och ljusbågsugnar.
Om belysningsbelastningen är stor, eller om att dela en transformator för kraft och belysning avsevärt påverkar belysningskvaliteten och glödlampans livslängd, kan en dedikerad belysningstransformator installeras. Vanligtvis delar kraft och belysning en enda transformator.
7. Driftmiljö:
Under normala miljöförhållanden är transformatorer av både olje-nedsänkta och torra-transformatorer lämpliga alternativ. Dessa transformatorer är lämpliga för industri- och gruvföretag, oberoende eller anslutna transformatorstationer inom jordbruket och oberoende transformatorstationer i bostadsområden. Tillgängliga transformatormodeller inkluderar S8, S9, S10, SC(B)9 och SC(B)10. Dessutom måste temperaturens inverkan på transformatorvalet beaktas.
① Dessa transformatorer kan bibehålla lång-stabil drift vid 220 grader.
② De tål lätt kortvariga-höga-temperaturchocker på 350 grader.
③ Dessa transformatorer bibehåller utmärkta prestanda oavsett stora temperaturvariationer eller luftfuktighetsfluktuationer.
④ Vid 250 grader kommer de inte att smälta, flyta eller stödja förbränning.
⑤ Ännu mer anmärkningsvärt är att dessa transformatorer inte släpper ut giftiga eller frätande gaser ens vid extrema temperaturer upp till 750 grader .
Dessutom har dessa transformatorer utmärkt lastkapacitet, som kan möta effektbehov under olika komplexa driftsförhållanden.
Vid bestämning av kapaciteten hos distributionstransformatorer måste kapaciteten hos olika elektrisk utrustning övervägas omfattande och belastningen beräknas (vanligtvis exklusive brandskyddsbelastning). Den kompenserade skenbara kapaciteten är den primära grunden för val av transformatorkapacitet och antal. Vanligtvis hålls transformatorns belastningsfaktor på cirka 85 %. Denna metod är relativt enkel och lämplig för kapacitetsuppskattning.
Enligt rekommendationerna från GB/T17468-1998 "Selection Guidelines for Power Transformers" ska kapacitetsvalet för distributionstransformatorer kombineras med GB/T15164-94 "Load Guidelines for Oil-Immersed Power Transformers" eller GB/T17211-1998 the Power Transformers baserat på riktlinjerna för Power-Load, och 1998. beräknad belastning. De två ovan nämnda riktlinjerna tillhandahåller datorprogram och normala cykellastdiagram för att mer exakt bestämma kapaciteten hos distributionstransformatorer.
Transformatorolja gynnas för sin utmärkta isolering och värmeledningsförmåga, och dess pris är relativt överkomligt.
Transformatorolja löser effektivt problemen med värmeavledning och hög-spänningsisolering i transformatorer med stor-kapacitet.
Men det har också några nackdelar:
Transformatorolja är brandfarlig; kontakt med en låga kan potentiellt orsaka förbränning eller till och med explosion, vilket kräver noggrann hantering.
Denna olja utgör potentiella hälsorisker, vilket kräver lämpliga skyddsåtgärder under drift.
Transformatorolja kräver regelbunden professionell inspektion för att säkerställa dess stabila och säkra prestanda.
Olje-transformatorer kännetecknas av dålig tätningsprestanda och känslighet för åldrande, vilket kan leda till allvarligt oljeläckage på arbetsplatsen. Detta påverkar inte bara utrustningens normala funktion utan kan också ha negativa effekter på den omgivande miljön.
Olje-transformatorer har relativt låga isoleringsklasser, vanligtvis designade och tillverkade enligt klass A-isoleringsstandarder. Därför måste särskild uppmärksamhet ägnas åt deras livslängdsbedömning vid val och användning.
Graden av polymerisation (DP) av transformatorisoleringsmaterial är en nyckelindikator för att mäta graden av isoleringsåldring, och dess noggrannhet och tillförlitlighet är allmänt erkänd. För att bestämma åldringsnivån på transformatorer använder vi vanligtvis den genomsnittliga polymerisationsgraden (DP) för den isolerande kartongen som standard. Följande är våra kriterier: En genomsnittlig DP mindre än 450 indikerar en livslängdsgrad; en genomsnittlig DP mindre än 250 indikerar en farlig klass.
1) Draghållfasthetsnormer för livslängd och riskklasser
I livslängdsklass behåller det isolerande papperet 60 % av sin ursprungliga maximala draghållfasthet under externa kortslutningsförhållanden. När den farliga halten har nåtts sjunker denna kvarvarande styrka till 15 %.
2) DP-felsannolikhetsstandarder för japanska isolerande pappersfibrer
När DP-värdet är större än eller lika med 450 är felsannolikheten för den isolerande pappersfibern 0; när DP-värdet är mellan 450 och 250, är felsannolikheten omvänt proportionell mot DP-värdet, specifikt (450 - DP) / 200; och när DP-värdet är mindre än 250 är felsannolikheten 1.
3) Formel för att uppskatta återstående livslängd för en transformator med hjälp av genomsnittlig DP
Vi kan uppskatta den återstående livslängden för en transformator med hjälp av dess initiala genomsnittliga DP-värde (n0), den genomsnittliga DP efter L år (nL) och antalet år L. Den specifika formeln är: Återstående livslängd (nL/n0)=(1 - r)L, där r är minskningshastigheten i genomsnittlig DP.
Under driften av en olje-krafttransformator överförs värmen som genereras av lindningarna och kärnan först till transformatoroljan och sedan genom oljan till kylmediet. Beroende på transformatorkapaciteten finns det flera kylningsmetoder:
1. Naturlig oljecirkulationskylning, dvs. olje-självkylning-.
2. Luftkylning med naturlig oljecirkulation, dvs. oljekylning-sänkt luft.
3. Forcerad oljecirkulation vattenkylning.
4. Forcerad oljecirkulation, luftkylning.
Det här är vanliga kylningsmetoder för olje-krafttransformatorer. Att välja lämplig kylmetod baserat på den faktiska användningen är avgörande.
1. Tillämplig omfattning: Lämplig för höjder som inte överstiger 1000 meter, inomhus eller utomhus.
2. Miljöförhållanden: Stabil drift under förhållanden med maximal omgivningstemperatur +40 grad och maximal daglig medeltemperatur +30 grad .
3. Temperaturområde: Årsmedeltemperatur +20 grader, lägsta temperatur -25 grader.
4. Anpassning: Transformatorlösningar för speciella driftsförhållanden kan tillhandahållas enligt användarens behov.
Därefter kommer vi att fördjupa oss i felanalysen av dessa kylmetoder i praktiska tillämpningar.
Transformatorer kan stöta på olika fel under drift, inklusive fel i lindningar, bussningar, lindningskopplare och tillbehör såsom kärna och tank. Lindningsfel visar sig huvudsakligen som kortslutningar mellan-varv, lindningsjordning, fas-till-kortslutningar, öppna kretsar och svetsfel. Bussningsfel orsakas vanligtvis av avlagringar, vilket lätt kan utlösa överslag under kraftig dimma eller lätt regn, vilket leder till enfas-till-fas kortslutning på transformatorns hög-sida. Dessutom är allvarligt läckage också ett betydande problem, vilket kan orsakas av svetssprickor, tätningsbrott, vibrationer under drift, yttre stötar på tanken och korrosionsskador. Om läckage upptäcks bör transformatorn omedelbart stängas av för reparation och smörjning. Samtidigt måste lindningskopplarstörningar också övervakas noggrant.