Introducere
11kV transformatoare de distribuție cu scufundare în uleisunt printre cele mai critice echipamente de conversie a puterii în rețelele de distribuție a energiei. Acestea sunt desfășurate pe scară largă în rețelele electrice urbane, parcuri industriale, comunități rezidențiale, site-uri miniere și centrale electrice noi. Mulți ingineri de achiziții, tehnicieni de întreținere și începători în industria energetică au nevoie de o înțelegere clară a structurilor interne ale transformatorului în timpul selecției echipamentelor, reviziei și depanării defecțiunilor. Rezervorul extern și aripioarele de răcire sunt doar carcasa exterioară a unității. Toate componentele de bază care efectuează transformarea tensiunii și transportă sarcini electrice sunt închise în interiorul rezervorului de ulei. Acest ghid defalcă sistematic construcția internă completă a transformatoarelor immerse în ulei de 11 kV, explică funcția fiecărei componente, proprietățile materialului și logica de lucru în cooperare între părți. Ajută cititorii să înțeleagă principiile de funcționare a echipamentelor și oferă referințe de încredere pentru achiziționarea produselor, inspecția de rutină, întreținerea și diagnosticarea defecțiunilor.
Miez de Fier
Miezul de fier servește ca cadru de circuit magnetic și componenta centrală pentru transmiterea fluxului magnetic. Miezul de fier al unui 11kVtransformator immers în uleieste, în general, asamblat prin stivuirea foilor de oțel siliciu, laminate la rece, orientate spre cereale, cu permeabilitate magnetică ridicată. Pe suprafața tablelor de oțel siliconic se aplică un strat izolator, care reduce eficient pierderile de curent turbionar și pierderile de histerezis generate în câmpuri magnetice alternative, scăzând generarea de căldură a echipamentului. Miezul de fier este format din picioare și juguri. Înfășurările sunt montate pe picioarele miezului, în timp ce jugurii închid circuitul magnetic. Miezul de fier este strâns prins și fixat pentru a evita zgomotul excesiv cauzat de vibrațiile electromagnetice după alimentare. Miezul de fier adoptă împământare într-un singur punct în proiectarea electrică pentru a preveni potențialul de plutire care poate declanșa descărcarea parțială. Acest design este esențial pentru funcționarea în siguranță a transformatorului pe termen lung. Dacă pe miezul de fier are loc împământare în mai multe puncte, curentul circulant se va forma și va supraîncălzi foile de oțel siliconic, accelerând îmbătrânirea uleiului izolator și conducând chiar la defecțiuni interne severe.
Înfășurări (bobine)
Înfășurările sunt partea circuitului electric a transformatorului, împărțită în înfășurări de înaltă tensiune și înfășurări de joasă tensiune, montate concentric pe picioare de miez de fier. Pentru un transformator de distribuție tipic de 11 kV, tensiunea nominală pe partea de înaltă tensiune este de 11 kV, iar partea de joasă tensiune iese de obicei 400 V. Înfășurările de joasă tensiune sunt dispuse aproape de miezul de fier, iar înfășurările de înaltă tensiune sunt plasate pe stratul exterior. Deoarece înfășurările de joasă tensiune transportă un curent mare, se adoptă folie de cupru sau conductoare groase de cupru. Înfășurările de înaltă tensiune funcționează sub tensiune înaltă, folosind fire subțiri de cupru izolate prin izolație de hârtie multistrat. Conductoarele sunt împachetate cu hârtie izolatoare de înaltă rezistență pentru a forma izolație rotunjită și izolație strat la strat. Golurile principale de izolație umplute cu ulei de transformator sunt rezervate între înfășurările de înaltă și joasă tensiune pentru izolarea electrică. Înfășurările trebuie să aibă o rezistență mecanică suficientă. Când apar defecțiuni de scurtcircuit în sistemul de alimentare, forța electromagnetică uriașă de scurtcircuit afectează bobinele. O structură robustă de înfășurare poate rezista la deformare și poate preveni deteriorarea izolației. Cablurile de înfășurare sunt extrase din rezervor prin bucșe izolatoare pentru a se conecta la cablurile de alimentare externe.
Sistem de izolare și ulei de transformator
Sistemul de izolație interioară combină materiale izolante solide și ulei izolator lichid. Materialele izolante solide includ hârtie izolatoare, carton izolator presat, suporturi și blocuri izolatoare, utilizate pentru a separa înfășurările și bobinele de susținere. Uleiul de transformator este un mediu indispensabil în interiorul rezervorului, cu două funcții principale: izolarea electrică și disiparea căldurii. Uleiul de transformator are o rezistență dielectrică excelentă. Umple golurile dintre toate piesele interne pentru a elimina spațiile de aer și pentru a preveni descărcarea prin defecțiune. În timpul funcționării, căldura generată de miezul de fier și înfășurările se transferă în uleiul transformatorului. Prin convecție naturală sau circulație forțată, uleiul transferă căldură către peretele rezervorului și calorifere pentru a disipa căldura. În plus, uleiul de transformator suprimă oxidarea materialelor izolatoare și încetinește îmbătrânirea izolației. Calitatea uleiului determină în mod direct durata de viață a transformatorului. Umiditatea excesivă, impuritățile sau gazul din ulei vor reduce drastic performanța izolației. Prin urmare, testarea regulată a probelor de ulei este o sarcină prioritară în lucrările de întreținere.
Lead Intern și Tap Changer
Cablurile interne conectează bornele de înfășurare la bucșele externe. Conductoarele de cupru izolate sunt utilizate pentru cabluri, iar aspectul respectă strict cerințele privind distanța de izolație pentru a preveni descărcarea între cabluri sau între cabluri și masă. Schimbătorul de prize în afara circuitului este instalat în interiorul rezervorului și conectat la punctele de priză ale înfășurărilor de înaltă tensiune. Tensiunea rețelei electrice are adesea fluctuații minore. După întreruperea curentului, lucrătorii de întreținere pot ajusta pozițiile comutatorului pentru a modifica numărul de spire ale înfășurărilor de înaltă tensiune, astfel încât să stabilizeze tensiunea de ieșire pe partea de joasă tensiune. Rețineți că comutatorul poate fi operat numai în condiții de oprire. Reglarea sarcinii este strict interzisă.
Componente de protecție internă
În interiorul rezervorului sunt dispuse diverse componente de protecție. Releul Buchholz este montat pe conducta care leagă rezervorul și conservatorul. Atunci când apar defecțiuni interne minore în interiorul transformatorului, gazul se va descompune. În cazul unor defecțiuni grave, creșterea debitului de ulei va declanșa releul să trimită semnale de alarmă sau să activeze declanșarea circuitului. Senzorii de temperatură cu sonde introduse în rezervor sunt echipați pentru a monitoriza temperatura superioară a uleiului. Barierele izolatoare interioare și structurile de susținere fixează toate componentele interne pentru a evita deplasarea componentelor în timpul transportului sau impactul de scurtcircuit.
Concluzie
Construcția internă a unui 11kVtransformator immers în uleifuncționează ca un sistem integrat. Miezul de fier formează circuitul magnetic, înfășurările realizează conversia între energia electrică și energia magnetică. Uleiul izolator și izolația solidă îndeplinesc împreună sarcini de izolare și disipare a căldurii. Schimbătoarele, cablurile interne și dispozitivele de protecție garantează reglarea tensiunii și protecția împotriva defecțiunilor. Îmbătrânirea sau deteriorarea oricărei componente interne va afecta direct starea generală de funcționare a transformatorului. Stăpânirea cunoștințelor privind construcția internă ajută personalul de inginerie să completeze acceptarea echipamentului și întreținerea regulată, să identifice rapid sursele de defecțiuni, să prelungească durata de viață a transformatorului și să asigure o alimentare stabilă a rețelelor de distribuție.
