1. Caracteristici de funcționare fără sarcină
Condiția transformatorului fără sarcină înseamnă că înfășurarea primară este alimentată cu o tensiune nominală de 11 kV, în timp ce înfășurarea secundară este în circuit deschis fără sarcină. Cei doi indicatori cheie ai funcționării fără sarcină sunt pierderea în gol și curentul fără sarcină. Când se aplică o tensiune de 11 kV înfășurării de înaltă tensiune, fluxul magnetic alternativ trece prin miezul de oțel siliconic, generând pierderi de histerezis și pierderi de curent turbionar. Suma acestor două pierderi este definită ca pierdere fără sarcină. Pierderile în gol persistă continuu odată ce transformatorul este alimentat, independent de sarcina din aval, și constituie o sursă permanentă de consum de energie în rețelele de distribuție. Seria modernă S13 și S22 11kVtransformatoare cu scufundare în uleiadoptă foi de oțel siliconat de înaltă permeabilitate, orientate spre cereale, care pot reduce foarte mult pierderile fără sarcină pentru a obține economii de energie și reducerea costurilor. Curentul fără sarcină este curentul de excitație necesar pentru a stabili fluxul magnetic alternativ, reprezentând în general doar 1% până la 3% din curentul nominal. Curentul fără sarcină excesiv crește consumul de putere reactivă al rețelei și reduce factorul de putere. În condiții de funcționare fără sarcină, tensiunea secundară este aproximativ egală cu tensiunea joasă nominală cu abateri minore de tensiune. Cu toate acestea, dacă tensiunea de intrare de 11 kV se abate de la valoarea nominală, tensiunea de ieșire secundară se modifică în consecință. Caracteristica fără sarcină este un element de testare obligatoriu pentru testele de acceptare din fabrică, utilizat pentru a evalua calitatea laminării miezului și pentru a detecta defectele între spire în înfășurări.
2. Caracteristici de funcționare a sarcinii
Caracteristicile de sarcină descriu starea de funcționare a transformatoarelor atunci când sunt conectate la sarcini electrice. Odată ce înfășurarea secundară este conectată la un circuit de sarcină și curentul de sarcină trece prin înfășurarea secundară, curentul primar crește în mod corespunzător pentru a stabili echilibrul forței magnetomotoare și a menține fluxul magnetic stabil în miez. Pierderea de sarcină este un parametru cheie în funcționarea cu sarcină, constând în principal din pierderea de cupru în înfășurare cauzată de curentul care trece prin conductorii de înfășurare. Pierderea de sarcină variază în funcție de pătratul curentului de sarcină: sarcina mai mare duce la o creștere mai rapidă a pierderii. Spre deosebire de pierderea fără sarcină, pierderea de sarcină este egală cu zero la starea fără sarcină și atinge valoarea nominală la sarcină maximă. Factorul de putere al sarcinii conectate afectează și funcționarea transformatorului. Sarcinile inductive, cum ar fi motoarele și pompele de apă, reduc factorul de putere și măresc căderea de tensiune, în timp ce sarcinile rezistive produc variații relativ ușoare ale tensiunii. În sistemele de distribuție, sarcina fluctuează tot timpul, iar transformatoarele funcționează dinamic între sarcină ușoară, sarcină pe jumătate și sarcină aproape completă. Transformatoarele de distribuție cu scufundare în ulei de înaltă calitate de 11 kV pot menține o funcționare stabilă într-o gamă largă de sarcini, adaptându-se la curbele tipice de sarcină de distribuție cu sarcină industrială grea în timpul zilei și sarcină rezidențială ușoară pe timp de noapte.
3. Caracteristici de reglare a tensiunii
Rata de reglare a tensiunii este un indicator de funcționare critic pentru distribuțietransformatoare. Este definită ca scăderea procentuală a tensiunii secundare atunci când transformatorul trece de la sarcină fără sarcină la sarcină nominală, cu tensiune de intrare constantă. Înfășurările transformatorului au rezistență inerentă și reactanță de scurgere. Odată încărcată, impedanța internă creează cădere de tensiune și are ca rezultat o tensiune de ieșire redusă pe partea de joasă tensiune. Curentul de sarcină mai mare și factorul de putere de sarcină mai mic aduc o rată mai mare de reglare a tensiunii. Dacă rata de reglare a tensiunii este excesiv de mare, echipamentele utilizatorului final vor suferi probleme de subtensiune, inclusiv puterea insuficientă a motorului și luminozitatea redusă a luminii. 11kVtransformatoare de distribuție cu scufundare în uleisunt echipate cu comutatoare de reglaj în afara circuitului, care pot ajusta rotațiile efective ale înfășurărilor de înaltă tensiune după întreruperea alimentării pentru a compensa decalajul tensiunii rețelei și pentru a optimiza tensiunea de ieșire. În proiectarea de inginerie de distribuție, inginerii își rezervă marja de reglare a tensiunii în funcție de căderea tensiunii de linie și de variația sezonieră a sarcinii pentru a menține tensiunea la borne în intervalul permis specificat de standarde. Reglarea tensiunii afectează direct calitatea energiei și nu poate fi trecută cu vederea în timpul selectării echipamentelor.
4. Creșterea temperaturii și caracteristicile termice de funcționare
Caracteristicile de creștere a temperaturii determină capacitatea de suprasarcină și rata de îmbătrânire a izolației transformatoarelor. Toate pierderile în gol și pierderile de sarcină generate în timpul funcționării sunt transformate în căldură, transferate prin ulei izolator în rezervor și calorifere, apoi disipate în aerul ambiant prin convecție.Transformatoare cu scufundare în uleiadoptați circulația naturală a uleiului (ONAN) sau răcirea forțată cu aer (ONAF) pentru disiparea căldurii. În condițiile de lucru nominale, există limite stricte privind creșterea temperaturii uleiului superior de înfășurare. Când sarcina depășește temporar capacitatea nominală, structura imersată în ulei poate rezista la suprasarcină pentru o anumită perioadă. Datorită capacității termice mari a uleiului izolator, temperatura crește încet. Cu toate acestea, supraîncărcarea continuă duce la o temperatură excesivă susținută și accelerează îmbătrânirea materialelor izolatoare din hârtie. Rata de îmbătrânire a hârtiei izolatoare crește exponențial cu temperatura, iar temperatura ridicată pe termen lung va scurta direct durata de viață generală a transformatoarelor. Testul de creștere a temperaturii este un test de tip nucleu din fabrică, care verifică dacă designul radiatorului și structura de circulație a uleiului îndeplinesc cerințele. În întreținerea zilnică, monitorizarea temperaturii uleiului este o metodă simplă și eficientă de a evalua starea de funcționare a transformatorului.
5. Caracteristicile de scurtcircuit și capacitatea de rezistență la scurtcircuit
Pot apărea defecțiuni de scurtcircuit pe partea de joasă tensiune a sistemelor de distribuție. În astfel de circumstanțe, un curent uriaș de scurtcircuit trece instantaneu prin înfășurările transformatorului, generând forță electrodinamică puternică și căldură instantanee. Caracteristicile de scurtcircuit evaluează în principal capacitatea transformatorului de a rezista la impactul de scurtcircuit. Testul de scurtcircuit este efectuat pentru a măsura impedanța de scurtcircuit și pierderea de scurtcircuit. Impedanța de scurtcircuit este vitală pentru transformatoarele de distribuție de 11 kV: impedanța mai mare limitează curentul de scurtcircuit și atenuează impactul defecțiunilor de scurtcircuit asupra echipamentelor. Cu toate acestea, impedanța excesivă va crește rata de reglare a tensiunii și va provoca căderi mai severe de tensiune sub sarcină. Prin urmare, proiectarea transformatoarelor de distribuție de 11 kV trebuie să atingă un echilibru între limitarea curentului de scurtcircuit și stabilitatea tensiunii. Când apar defecțiuni de scurtcircuit, conductorii de înfășurare suportă o forță extraordinară de impact electromagnetic. Dacă structura de fixare a înfășurării este slabă, pot apărea deformarea înfășurării și deteriorarea izolației și poate cauza defecțiuni permanente. Transformatoarele de distribuție cu scufundare în ulei de înaltă calitate adoptă legături de înfășurare de înaltă rezistență și structuri de susținere rigide pentru a satisface cerințele de rezistență la scurtcircuit de scurtă durată ale standardelor naționale și standardelor IEC, reducând riscurile de deteriorare a echipamentelor în timpul evenimentelor bruște de scurtcircuit în rețelele de distribuție.
6. Izolație și caracteristici de îmbătrânire
11kV transformatoare cu scufundare în uleiadoptă un sistem de izolare compozit compus din ulei izolator și hârtie izolatoare pentru a izola înfășurările de înaltă și joasă tensiune și pentru a separa componentele sub tensiune de rezervorul împământat. Mediile izolatoare mențin performanța stabilă la temperatura normală de funcționare. Cu toate acestea, izolația se degradează treptat în timpul funcționării pe termen lung: umiditatea, oxigenul și temperatura ridicată accelerează degradarea hârtiei izolatoare, iar oxidarea uleiului izolator produce substanțe acide care erodează și mai mult materialele izolatoare. Îmbătrânirea izolației este un proces ireversibil. Pe măsură ce îmbătrânirea progresează, rigiditatea dielectrică scade, ceea ce poate declanșa cu ușurință defecțiuni interne, cum ar fi descărcarea parțială și scurtcircuit între ture. Structura de etanșare a transformatoarelor cu scufundare în ulei este concepută pentru a încetini îmbătrânirea: structurile complet etanșe blochează pătrunderea aerului și a umidității și reduc deteriorarea uleiului izolator. Analiza cromatografică regulată în ulei și testarea pierderilor dielectrice pot monitoriza tendințele de îmbătrânire a izolației, pot avertiza în avans asupra potențialelor defecte și pot prelungi durata de viață a echipamentului.
Concluzie
Diverse caracteristici de funcționare aleTransformatoare de distribuție cu scufundare în ulei de 11 kVsunt interconectate și determină în comun performanța globală a echipamentelor din rețelele de distribuție. Caracteristicile fără sarcină determină consumul de energie de bază; caracteristicile de sarcină reflectă pierderea de putere la încărcare; reglarea tensiunii afectează direct calitatea energiei utilizatorului final; caracteristicile de creștere a temperaturii limitează capacitatea de suprasarcină și durata de viață a echipamentului; caracteristicile de scurtcircuit reprezintă rezistența la impactul defectului; caracteristicile de îmbătrânire a izolației se referă la fiabilitatea operațională pe termen lung. În etapele de selecție a proiectelor, proiectare inginerească și întreținere, înțelegerea deplină a acestor caracteristici de funcționare de bază ajută echipele de achiziții și inginerie să selecteze transformatoarele care se potrivesc scenariilor de aplicare, să reducă consumul de energie, să reducă riscurile de întrerupere și să garanteze funcționarea stabilă pe termen lung a sistemelor de distribuție. Deși transformatoarele de tip uscat au avantaje în scenariile interioare sensibile la foc, transformatoarele de distribuție cu scufundare în ulei de 11 kV rămân cele mai utilizate echipamente de distribuție în rețelele electrice urbane și rurale datorită caracteristicilor de funcționare mature și performanței economice excelente.
