Înfășurarea transformatoarelor imersate în ulei: perspective tehnice și caracteristici de proiectare

Transformator imersat în ulei Înfășurările sunt componente critice în sistemele de distribuție a energiei electrice, proiectate pentru a transfera eficient energia electrică, asigurând în același timp fiabilitate și durabilitate. Mai jos este o analiză detaliată a structurii, materialelor și principiilor lor de funcționare, sintetizată din standardele industriale și specificațiile tehnice.

Temperatura superioară a transformatoarelor imersate în ulei este interzisă să depășească 95 °C, în general este interzisă să depășească 85 °C. În general, înfășurările transformatoarelor sunt selectate ca material de strat izolator de clasa A, temperatura maximă admisă a materialului izolator fiind de 95~105 °C. În China, specificațiile de încălzire a transformatoarelor se bazează pe o temperatură de lucru standard de 40 °C, înfășurările având o temperatură medie a gazului de 65 °C. Creșterea temperaturii de la partea superioară a uleiului la gaz este poziționată cu precizie la 55 °C, astfel încât înfășurarea care conține miezul transformatorului este inclusă în creșterea temperaturii uleiului la 10 °C.

Dacă temperatura maximă a transformatorului este de 85 °C, temperatura înfășurării este de 95 °C; dacă temperatura maximă este de 95 °C, temperatura înfășurării a atins 105 °C, ceea ce reprezintă temperatura maximă admisă pentru materialul stratului de izolație al înfășurării. O temperatură prea ridicată va accelera îmbătrânirea materialelor stratului de izolație, va accelera deteriorarea uleiului de transformator și va afecta durata de viață a acestuia. Transformator de distribuțieși chiar pot duce la accidente de siguranță.

Sistem puternic de circulație a uleiului pentru transformator răcit cu aer, temperatură maximă de 75 ℃, încălzire de 35 ℃; Sistem de circulație naturală a uleiului, protecție la supraîncălzire, transformator răcit cu aer, temperatura maximă nu este, în general, potrivită pentru temperaturi care depășesc adesea 85 °C, temperatura maximă nu poate depăși 95 °C, încălzirea nu poate depăși 55 °C. Dacă se constată în timpul funcționării că o valoare limită depășește cerințele, se va raporta imediat programarea producției și utilizarea contramăsurilor pentru limita de sarcină.

1. Definiție și funcție de bază

Înfășurările transformatoarelor imersate în ulei constau din bobine de cupru sau aluminiu înfășurate în jurul unui miez laminat de oțel siliconic. Aceste înfășurări sunt complet imersate în ulei izolator, care servește dublu scop: izolare electrică și management termic. Înfășurările transformă intrarea de înaltă tensiune într-o ieșire de tensiune mai mică (sau invers) prin inducție electromagnetică, permițând transmiterea sigură a energiei prin rețele.

2. Compoziția materialului

Material conductiv:

Cupru: Utilizat predominant pentru înfășurări de înaltă tensiune datorită conductivității și rezistenței mecanice superioare. Înfășurările de joasă tensiune (≤500 kVA) adoptă adesea o structură cilindrică cu două straturi, în timp ce capacitățile mai mari (≥630 kVA) utilizează configurații cu dublă sau cvadruplă spirală pentru a optimiza distribuția curentului.

Aluminiu: Ocazional folosit pentru aplicații sensibile la costuri, deși mai puțin eficient decât cuprul.
Izolație:

Materialele de înaltă rezistență (de exemplu, rășinile epoxidice, hârtia pe bază de celuloză) izolează înfășurările de miez și între ele.

Izolația multistrat previne scurtcircuitele sub stres termic sau deformare mecanică.

3. Proiectare structurală

Aranjamentul înfășurărilor:

Înfășurare concentrică (cilindrică): Comună în transformatoarele trifazate, unde înfășurările de joasă tensiune sunt plasate în interiorul înfășurărilor de înaltă tensiune pentru a minimiza fluxul de scurgere.

Înfășurare elicoidală (strat-bobină): utilizată pentru aplicații de curenți mari, cu straturi intercalate pentru a reduce pierderile prin curenți turbionari.

Integrarea răcirii:

Înfășurările încorporează conducte de ulei pentru a canaliza disiparea căldurii prin convecție naturală sau forțată.

Rezervoarele de ulei din tablă ondulată înlocuiesc conservatoarele tradiționale, permițând expansiunea termică a uleiului, menținând în același timp un mediu etanș.

4. Optimizarea performanței

Design cu pierderi reduse:

Miezuri din aliaj amorf: Reduc histerezisul și pierderile prin curenți turbionari (de exemplu, transformatoarele din seria S11-M ating pierderi cu 30% mai mici decât modelele mai vechi)

Grup de conectare Dyn11: Minimizează distorsiunea armonică și îmbunătățește calitatea energiei prin compensarea curenților de armonică a treia

Rezistență la scurtcircuit:

Clemele de înfășurare ranforsate și tehnicile de înfășurare în spirală îmbunătățesc stabilitatea mecanică în timpul condițiilor de defect.

Respiratoarele cu gel de silice și releele Buchholz monitorizează anomaliile de umiditate și debit de ulei

5. Aplicare și întreținere

Scenarii de implementare:

Substații industriale, rețele electrice urbane și sisteme de energie regenerabilă (de exemplu, parcuri eoliene).

Capacitățile nominale variază de la 50 kVA la 25.000 kVA, cu tensiuni de până la 35 kV

Practici de întreținere:

Prelevare regulată de probe de ulei și analiză a gazelor dizolvate (DGA) pentru a detecta degradarea izolației.

Imagistică termică pentru identificarea punctelor fierbinți localizate în înfășurări.

6. Inovații în tehnologia de înfășurare

Impregnare în vid: Elimină buzunarele de aer în timpul fabricației, îmbunătățind integritatea izolației

Monitorizare inteligentă: Senzorii IoT urmăresc temperatura înfășurărilor și dinamica sarcinii în timp real.