Uzwojenia transformatorów zanurzonych w oleju: informacje techniczne i cechy konstrukcyjne

Transformator zanurzony w oleju Uzwojenia to kluczowe elementy systemów dystrybucji energii, zaprojektowane z myślą o efektywnym przesyłaniu energii elektrycznej przy jednoczesnym zapewnieniu niezawodności i trwałości. Poniżej znajduje się szczegółowa analiza ich konstrukcji, materiałów i zasad działania, opracowana na podstawie norm branżowych i specyfikacji technicznych.

Temperatura górnej części transformatora zanurzonego w oleju nie może przekraczać 95°C, generalnie nie może przekraczać 85°C, uzwojenie transformatora jest zazwyczaj wykonane z materiału izolacyjnego klasy A, maksymalna dopuszczalna temperatura materiału izolacyjnego wynosi 95~105°C, w chińskich specyfikacjach ogrzewania transformatorów przyjęto temperaturę roboczą 40°C jako standard, średnia temperatura uzwojenia gazu wynosi 65°C, wzrost temperatury górnego oleju w stosunku do gazu jest dokładnie ustalony na poziomie 55°C, więc uzwojenie zawierające rdzeń transformatora jest wliczane do wzrostu temperatury oleju o 10°C.

Jeśli temperatura na górze transformatora wynosi 85°C, temperatura uzwojenia wynosi 95°C. Jeśli temperatura na górze wynosi 95°C, temperatura uzwojenia osiągnęła 105°C, co stanowi maksymalną dopuszczalną temperaturę materiału izolacji uzwojenia. Zbyt wysoka temperatura przyspieszy starzenie się materiałów izolacji, przyspieszy degradację oleju transformatorowego i skróci żywotność transformatora. Transformator rozdzielczyi może nawet doprowadzić do wypadków drogowych.

Mocny system cyrkulacji oleju, transformator chłodzony powietrzem, górna temperatura 75°C, ogrzewanie 35°C; Naturalny system cyrkulacji oleju, zabezpieczenie przed przegrzaniem, transformator chłodzony powietrzem, górna temperatura zwykle nie jest odpowiednia, często przekracza 85°C, wysoka temperatura nie może przekroczyć 95°C, ogrzewanie nie może przekroczyć 55°C, jeśli podczas pracy zostanie stwierdzona wartość graniczna przekraczająca wymagania, należy natychmiast zgłosić harmonogram produkcji, zastosować środki zaradcze ograniczające obciążenie.

1. Definicja i funkcja podstawowa

Uzwojenia transformatorów zanurzonych w oleju składają się z cewek miedzianych lub aluminiowych nawiniętych na laminowany rdzeń ze stali krzemowej. Uzwojenia te są całkowicie zanurzone w oleju izolacyjnym, który spełnia dwojakie funkcje: izolację elektryczną i odprowadzanie ciepła. Uzwojenia przekształcają wysokie napięcie wejściowe w niższe napięcie wyjściowe (lub odwrotnie) poprzez indukcję elektromagnetyczną, umożliwiając bezpieczny przesył energii elektrycznej przez sieci.

2. Skład materiału

Materiał przewodzący:

Miedź: Stosowana głównie w uzwojeniach wysokiego napięcia ze względu na doskonałą przewodność i wytrzymałość mechaniczną. Uzwojenia niskiego napięcia (≤500 kVA) często przyjmują dwuwarstwową strukturę cylindryczną, natomiast uzwojenia o większej mocy (≥630 kVA) wykorzystują konfiguracje podwójnej lub poczwórnej helisy w celu optymalizacji rozkładu prądu.

Aluminium: Stosowane sporadycznie w zastosowaniach wymagających niskich kosztów, choć jest mniej wydajne niż miedź.
Izolacja:

Materiały o wysokiej rezystancji (np. żywice epoksydowe, papier celulozowy) izolują uzwojenia od rdzenia i od siebie nawzajem.

Wielowarstwowa izolacja zapobiega zwarciom pod wpływem naprężeń termicznych lub odkształceń mechanicznych.

3. Projektowanie konstrukcyjne

Układ nawijania:

Uzwojenie koncentryczne (cylindryczne): Powszechne w transformatorach trójfazowych, gdzie uzwojenia niskiego napięcia są umieszczone wewnątrz uzwojeń wysokiego napięcia w celu zminimalizowania strumienia upływu.

Uzwojenie warstwowe (śrubowe): stosowane w zastosowaniach o dużym natężeniu prądu, charakteryzujące się przeplatanymi warstwami w celu zmniejszenia strat prądów wirowych.

Integracja chłodzenia:

Uzwojenia zawierają kanały olejowe, które odprowadzają ciepło poprzez konwekcję naturalną lub wymuszoną.

Faliste zbiorniki na olej zastępują tradycyjne konserwatory, umożliwiając rozszerzalność cieplną oleju przy jednoczesnym zachowaniu szczelnego środowiska.

4. Optymalizacja wydajności

Konstrukcja o niskich stratach:

Rdzenie ze stopów amorficznych: zmniejszają straty histerezy i prądów wirowych (np. transformatory serii S11-M osiągają o 30% niższe straty niż starsze modele)

Grupa połączeń Dyn11: minimalizuje zniekształcenia harmoniczne i poprawia jakość zasilania poprzez kompensację prądów trzeciej harmonicznej

Rezystancja zwarciowa:

Wzmocnione zaciski uzwojenia i technika nawijania spiralnego zwiększają stabilność mechaniczną w przypadku awarii.

Odpowietrzniki z żelem krzemionkowym i przekaźniki Buchholza monitorują wilgotność i anomalie przepływu oleju

5. ​Zastosowanie i konserwacja​

Scenariusze wdrożenia:

Podstacje przemysłowe, miejskie sieci energetyczne i systemy energii odnawialnej (np. farmy wiatrowe).

Zakres mocy znamionowej wynosi od 50 kVA do 25 000 kVA, przy napięciu do 35 kV

Praktyki konserwacyjne:

Regularne pobieranie próbek oleju i analiza rozpuszczonych gazów (DGA) w celu wykrycia degradacji izolacji.

Termografia pozwala na identyfikację lokalnych punktów zapalnych w uzwojeniach.

6. Innowacje w technologii nawijania

Impregnacja próżniowa: eliminuje kieszenie powietrzne podczas produkcji, poprawiając integralność izolacji

Inteligentny monitoring: czujniki obsługujące technologię IoT śledzą temperaturę uzwojeń i dynamikę obciążenia w czasie rzeczywistym.