1. Introducere
În cadrul rețelei de distribuție a energiei, transformatoarele sunt echipamente de bază care convertesc nivelurile de tensiune ale energiei electrice și garantează transportul de energie pe distanțe lungi și distribuția sigură a energiei. Fiind unul dintre dispozitivele cele mai adoptate în sectorul distribuției, transformatorul cu scufundare în ulei de 11 kV necesită o înțelegere solidă a teoriilor de bază, a caracteristicilor structurale, a logicii de funcționare și a limitelor aplicațiilor pentru noii practicieni din industria energetică, studenți în domeniul electricității, ingineri de întreținere pe teren și proiectanți electrici de proiect. Mulți începători tind să confunde scenariile aplicabile întretransformatoare immerse în uleiși transformatoare de tip uscat, în timp ce inginerii trebuie să înțeleagă profund principiile de bază pentru selecția echipamentelor, inspecția de rutină și diagnosticarea defecțiunilor. Acest articol acoperă în mod sistematic cunoștințele fundamentale despre transformatoarele de 11 kV immerse în ulei din mai multe dimensiuni, inclusiv definiții de bază, structuri de bază, principii de funcționare, indicatori cheie de performanță, scenarii de aplicare, linii directoare de întreținere și concepții greșite comune. Ea echilibrează știința populară introductivă și referințele practice de inginerie.
2. Ce este un transformator cu scufundare în ulei de 11 kV
11kV se referă la tensiunea nominală de funcționare pe partea de înaltă tensiune a transformatorului. Acest tip de transformator de distribuție reduce de obicei puterea de înaltă tensiune de 11 kV la 0,4 kV de joasă tensiune pentru a furniza sarcini terminale, cum ar fi fabrici, zone rezidențiale și complexe comerciale. Termenul scufundat în ulei înseamnă că miezul de fier și înfășurările transformatorului sunt complet scufundate în ulei special pentru transformator, care îndeplinește două funcții de bază: izolarea electrică și transferul de căldură pentru răcire.
Comparativ cutransformatoare de tip uscat, transformatoarele cu scufundare în ulei au o istorie lungă de dezvoltare și tehnologie dovedită. Acestea prezintă costuri globale mai mici, capacitate mai mare de suprasarcină și performanțe excelente de disipare a căldurii, astfel încât sunt utilizate pe scară largă în stațiile de distribuție în aer liber, mine și rețelele electrice rurale. Cu toate acestea, echipamentele imersate în ulei prezintă riscuri de scurgere de ulei și ardere. Nu poate fi instalat direct în încăperi închise sau clădiri dens ocupate, ceea ce este un factor limitator principal pentru ingineri în timpul selecției echipamentelor.
3. Structuri de bază interne și externe
Componente interne
- Miez de fier: fabricat în general prin stivuirea foilor de oțel siliconic laminate la rece cu permeabilitate magnetică ridicată. Formează o cale magnetică pentru a minimiza pierderile de excitație și pierderile de curent turbionar, reducând generarea de căldură fără sarcină a transformatorului. Miezul de fier trebuie să fie împământat în mod fiabil pentru a preveni accidentele de defecțiune cauzate de potențialul de plutire.
- Înfășurări de înaltă tensiune și joasă tensiune: înfășurate cu conductoare izolate din cupru sau aluminiu, împărțite în înfășurări de înaltă tensiune și înfășurări de joasă tensiune. Urmând legea inducției electromagnetice, curentul alternativ generează câmpuri magnetice alternative în interiorul miezului de fier, iar câmpul magnetic induce tensiuni diferite pe cele două seturi de înfășurări. Hârtia izolatoare cu mai multe straturi înfășoară stratul exterior al înfășurărilor pentru a separa conductorii de uleiul de transformator.
Componente externe
- Rezervor de ulei: o carcasă de oțel care deține miezul de fier, înfășurările și uleiul de transformator, susținând toate componentele interne.
- Ansamblu de disipare a căldurii: Radiatoare sau rezervoare de ulei ondulat. Căldura generată în timpul funcționării transformatorului se transferă în corpul de ulei. Uleiul fierbinte curge în sus, se răcește după ce trece prin calorifere și se scufundă pentru a finaliza circulația naturală a căldurii prin convecție. Modelele de capacitate mai mare sunt echipate cu ventilatoare de răcire pentru a îmbunătăți disiparea căldurii.
- Conservator (rezervor de expansiune a uleiului): Montat deasupra rezervorului de ulei. Pe măsură ce temperatura uleiului se schimbă, uleiul de transformator se extinde și se contractă. Conservatorul compensează variația volumului de ulei și reduce contactul direct dintre uleiul de transformator și aer pentru a încetini oxidarea și deteriorarea uleiului.
- Accesorii de protecție: Inclusiv releu Buchholz, supapă de limitare a presiunii, indicator de temperatură și nivel de ulei, comutator. Comutatorul de reglaj reglează rotațiile înfășurărilor de înaltă tensiune în condiții de oprire pentru a obține o reglare ușoară a tensiunii și pentru a compensa fluctuațiile tensiunii rețelei. Releul Buchholz monitorizează defecțiunile interne ale rezervorului de ulei. Atunci când în interior apar arcuri electrice sau scurtcircuite și produc gaz, se declanșează alarme sau declanșări. Supapa de limitare a presiunii se deschide pentru a elibera presiunea dacă presiunea internă crește brusc, evitând explozia rezervorului de ulei.
4. Principiul de bază de funcționare
Cele 11kVtransformator immers în uleirealizează conversia tensiunii pe baza principiului inducţiei electromagnetice. Când un curent alternativ de 11 kV curge în înfășurarea de înaltă tensiune, curentul alternativ creează un câmp magnetic alternativ în interiorul miezului de fier. Acest câmp magnetic alternativ pătrunde simultan în înfășurarea de joasă tensiune. Conform legii lui Faraday a inducției electromagnetice, tensiunea alternativă este indusă la ambele capete ale înfășurării de joasă tensiune. Raportul spirelor înfășurării determină raportul de tensiune: U1/U2=N1/N2.
Transformatoarele pot converti doar curentul alternativ. Ei nu pot schimba frecvența energiei electrice sau nu pot genera energie electrică din nimic. Puterea teoretică de ieșire este egală cu puterea de intrare. În funcționarea practică, există pierderi fără sarcină și pierderi de sarcină, iar toate pierderile sunt convertite în căldură, ceea ce explică de ce disiparea continuă a căldurii este obligatorie pentru echipament.
Pierdere fără sarcină: Când transformatorul este alimentat în timp ce nicio sarcină este conectată la partea de joasă tensiune, pierderile generate de histerezis magnetic și de curent turbionar în miezul de fier, care rămân aproape constante. Pierderi de sarcină: Când transformatorul funcționează cu sarcini, pierderea de căldură generată de rezistența conductoarelor de înfășurare, care crește pe măsură ce curentul de sarcină crește.
5. Interpretarea parametrilor tehnici cheie
Indiferent dacă începătorii citesc fișele tehnice ale produsului sau inginerii efectuează selecția proiectelor, este esențial să înțelegem parametrii de bază:
- Tensiune înaltă nominală: 11kV; Tensiune joasă nominală: 0,4 kV
- Capacitate nominală: Unitate în kVA. Specificațiile comune includ 50 kVA, 100 kVA, 200 kVA, 400 kVA, 630 kVA, 1000 kVA, reprezentând puterea aparentă pe care transformatorul o poate furniza în siguranță pentru funcționare pe termen lung.
- Tensiune de impedanță: tensiune de scurtcircuit, care determină magnitudinea curentului de scurtcircuit și este critică pentru proiectarea protecției sistemului.
- Parametrii de pierdere: pierderi fără sarcină și pierderi de sarcină, afectând direct costul consumului de energie pe termen lung al echipamentului.
- Clasa de izolație: Transformatoarele cu scufundare în ulei adoptă în mare parte un sistem de izolație clasa A, cu o temperatură maximă admisă de 105 grade.
6. Scenarii tipice de aplicare și considerații de selecție
11kV transformatoare de distribuție immerse în uleisunt aplicate pe scară largă în modernizarea rețelei electrice urbane și rurale, alimentarea cu energie electrică a parcurilor industriale, stații de pompare a apei, alimentare cu energie rezidențială în zonele rurale și alimentarea cu energie electrică a minelor mici. Inginerii trebuie să evalueze cuprinzător capacitatea de încărcare, fluctuația sarcinii, mediul de instalare (umiditate exterioară, praf, gaz corosiv), schema de protecție la scurtcircuit și condițiile de prevenire a incendiilor pentru selectarea echipamentului. Începătorii ar trebui să țină cont de principiul de selecție de bază: transformatoarele de tip uscat sunt preferate pentru locurile interioare dens ocupate; Transformatoarele cu scufundare în ulei sunt prima alegere pentru site-urile deschise în aer liber, cu bugete limitate.
7. Funcţionarea de bază Întreţinerea şi identificarea defecţiunilor
Întreținerea regulată este vitală pentru a prelungi durata de viață a transformatorului. Elemente de inspecție de rutină: verificați dacă nivelul uleiului rămâne în intervalul normal, verificați scurgerile de ulei, monitorizați temperatura excesivă a uleiului și ascultați zgomotul de funcționare. În starea normală de funcționare, transformatorul produce un sunet uniform și scăzut. Zgomotul trosnet sau zumzetul anormal indică de obicei izolarea internă sau defecte ale miezului de fier.
Defecțiuni comune: scurgeri de ulei, îmbătrânire a izolației, contact slab al comutatorului de reglaj, împământare în mai multe puncte a miezului de fier. Odată ce protecția Buchholz este activată, sunt necesare întreruperi de curent și inspecție. Reenergizarea este strict interzisă.
8. Concluzie
Cele 11kVtransformator immers în uleieste piatra de temelie a rețelelor de distribuție. Începătorii pot înțelege logica de funcționare a echipamentului prin stăpânirea principiilor inducției electromagnetice și a funcțiilor componentelor. Inginerii electricieni trebuie să stăpânească temeinic parametrii, caracteristicile de pierdere, logica de protecție și specificațiile de întreținere pentru a finaliza selecția proiectelor, punerea în funcțiune la fața locului și tratarea defecțiunilor. Deși noile echipamente de distribuție a energiei continuă să apară, transformatoarele de 11 kV immerse în ulei mențin în continuare cererea puternică pe piață în sectoarele globale de distribuție a energiei datorită proceselor de fabricație mature, performanței fiabile și avantajelor economice.
