Кои трансформатори са идеални за външна електропреносна мрежа?

Основни предизвикателства от околната среда за външни трансформатори

Ефектът от влажността, замърсяването и надморската височина върху диелектричната якост и живота на изолацията

Трансформаторите, инсталирани на открито, са изложени на постоянни околните предизвикателства, които постепенно увреждат техните електрически свойства и намаляват продължителността им на живот. При висока влажност се ускорява процесът на абсорбиране на влага от изолационния материал с подобна на хартия структура вътре в трансформаторите, което може да намали почти наполовина способността им безопасно да издържат електрическо напрежение при пълно наситяване. Замърсители от промишлени дейности, като хлорни съединения и сярни соли, често се закрепват върху изолаторите на трансформаторите, образувайки проводими слоеве, които значително увеличават риска от повърхностно проследяване и внезапни електрически разряди. Трансформаторите, разположени на по-високи надморски височини, също имат затруднения, тъй като по-рядката атмосфера намалява напрежението, необходимо за започване на частични разряди, с около 8% на всеки 1000 метра надморска височина, както и затруднява естественото отвеждане на топлината чрез конвекция. Всички тези комбинирани ефекти водят до по-бързо стареене на изолацията в сравнение с очакваното. Според проучвания, публикувани от IEEE и CIGRE, трансформаторите, работещи в сурови условия, обикновено имат срок на служба, съкратен с три до пет години, в сравнение с тези, намиращи се в умерени климатични зони с по-малко замърсяване.

Устойчивост на корозия, степени на защита на кутии IP и избор на материали за дългосрочна надеждност

Осигуряването на дълготрайност на оборудването всъщност се свежда до борбата с корозията чрез разумни избори на материали и начин на изграждане. За райони близо до морското крайбрежие, където солен въздух е навсякъде, най-добре работят кутии от неръждаема стомана заедно с фитинги от мед и никел, които издържат на солена мъгла, без да се разрушават. В индустриални зони често се използва въглеродна стомана с прахово покритие, тъй като тя е достатъчно устойчива и осигурява разумни разходи. Когато се оценяват IP класовете, трябва да се има предвид, че IP55 означава липса на проникване на прах и издържа на леки пръски с вода, докато IP66 предлага по-висока защита – срещу силни дъждове или дори мусони. Има няколко ключови фактора, които инженерите трябва да вземат предвид при проектирането. Първо, различните метали, реагиращи помежду си, могат с времето да причинят проблеми, затова правилното им съчетаване има значение. Уплътненията също трябва да остават непокътнати след многократни цикли на загряване и охлаждане. И не трябва да се забравят гумите около връзките – те трябва да са изработени от UV-стабилизирани материали, за да се предотврати напукване под въздействието на слънчева светлина. Според скорошни изследвания на EPRI почти една четвърт от трансформаторите излизат от строй преждевременно, защото техните корпуси не са били правилно защитени срещу околната среда, което показва колко решаващо значение има точното спазване на тези детайли.

Трансформатори с маслоно охлаждение: Стандарт за високонапрежни открити предавателни системи

Съвместимост по напрежение и координация на изолация (BIL/LIWL) за системи от 69–765 kV

За високоволтови линии за предаване на електроенергия навън с напрежение от 69 до 765 киловолта, трансформаторите, погребани в масло, продължават да бъдат предпочитаният вариант, тъй като предлагат отлични диелектрични свойства, добра топлинна стабилност и добре установени методи за координация на изолацията. Комбинацията от минерално масло и хартиена изолация в тези трансформатори е подложена на изчерпателни изпитвания според промишлени стандарти като Basic Impulse Level (BIL) и Lightning Impulse Withstand Level (LIWL). Тези тестове гарантират, че трансформаторите могат ефективно да поемат пренапрежения при мащабно развертане в електрическите мрежи. Според данни на Future Market Insights от 2023 г., около половината от всички мрежи за предаване по света все още разчитат на тази технология. Минералното масло работи толкова добре, защото абсорбира топлината ефективно и я отвежда бързо, което позволява на трансформаторите да работят при по-тежки натоварвания в сравнение с други типове. Прецизното проектиране на разстоянията за повърхностно изтичане на съединителните фунии, както и подходящите форми на бариерите, също допринасят за предотвратяване разпространението на повреди в системата при неочаквани скокове на напрежението по време на бури или други събития.

Минерално масло срещу алтернативи: Производителност, разходи и регулаторно признаване в енергийни приложения

Минералното масло продължава да се използва широко, защото е по-евтино от другите възможности, като обикновено разходите в началото са с 15 до 30 процента по-ниски. Освен това то е издържало пробата на времето с доказана надеждност, дори при излагане на температурни промени, влага и мръсотия в продължение на много години. От друга страна, алтернативи като силиконово масло и естествени естери предлагат значителни подобрения в безопасността и по-добри екологични показатели. Тези материали намаляват риска от пожар с около 60 до 80 процента и отговарят на строгите изисквания на ЕС за еко-проектиране, както и на различни правила за устойчивост в Северна Америка. Уловката? Те имат цена, която веднага е с 20 до 40 процента по-висока, без дори да се вземат предвид възможни корекции на системните параметри или различни режими на поддръжка. Като се има предвид цялостната картина, повечето проучвания на жизнения цикъл все още сочат минералното масло като най-добрия избор за изолирани местоположения с минимални опасности. Но положението се променя в гъсто населени градски райони, където предпазването от пожари е по-важно, нормативите са по-строги, а по-дългите интервали между поддръжката всъщност могат да направят по-скъпите течности въз основа на естери заслужаващи допълнителните първоначални разходи.

Критични физически конструктивни особености за устойчивостта на външни трансформатори

Резервоари-консерватори, запечатани дишалки и съединителни съоръжения с устойчивост към замърсяване

За трансформаторите, работещи на открито, здравата физическа конструкция не е просто важна – тя е задължителна за дългосрочната надеждност. Резервоарът за компенсация играе ключова роля, като поема колебанията в обема на маслото при промяна на температурата. Без този компонент биха възникнали проблеми с образуването на вакуум вътре или с натрупване на прекомерно налягане, което може да повреди уплътненията и да засегне качеството на изолацията. Запечатаните дишалки обикновено съдържат материали като силикагел или молекулни сита, които спират влагата да проникне в системата. Те помагат за запазване на добрия електрически параметри на маслото, както и за предотвратяване на образуването на киселини с течение на времето. Изолаторите, проектирани да са устойчиви на замърсяване, имат по-дълги пътища за преминаване на електричество по повърхността им и са изработени със специални покрития или глазирани порцеланови повърхности, които отблъскват водата. Това помага да се предотвратят електрически пробиви, особено в крайбрежни райони, където солен въздух е разпространен. Някои по-нови модели вървят още по-далеч, като добавят слоеве азотен газ или запълват пространствата с нереактивни течности, напълно премахвайки възможността за образуване на вътрешна кондензация. Всички тези различни компоненти работят заедно като част от това, което много наричат трикомпонентна система за защита, значително увеличавайки живота на трансформаторите преди необходимостта от поддръжка и намалявайки непредвидените прекъсвания на захранването в нашите мрежи с високо напрежение.

Избор на система за охлаждане при променливи външни условия

Компромиси между ONAN, ONAF и OFAF: Балансиране на топлинната производителност с прах, вятър и екстремни температури на околната среда

Изборът на подходяща система за охлаждане зависи в голяма степен от околната среда, в която ще работи. Системите ONAN са прости за поддържане, но се справят слабо при температури над 40 градуса по Целзий или при продължителни периоди на висока натовареност. Вариантът ONAF добавя вентилатори, които подпомагат по-ефективното отвеждане на топлината и добре функционира в много горещи и сухи райони. Въпреки това, тези вентилатори често се повреждат по-бързо в места с много прах или силни ветрове, освен ако не са осигурени добра филтрация и управление на вибрациите. OFAF системите предлагат най-добрата топлинна мощност като цяло и запазват охлаждащия контур отделен от външни частици, което ги прави значително по-надеждни в прашни, влажни или замърсени среди. Разбира се, това идва с компромиси като по-голяма сложност и по-високо енергопотребление. При избора си електроенергийните компании трябва да вземат предвид реални локални данни, а не просто общи климатични класификации. Фактори като екстремни температурни диапазони, количеството прах във въздуха (измервано чрез показатели като PM10 и PM2.5) и типичните ветрови модели имат решаващо значение за постигане на оптимална производителност, надеждност на системата и ефективно управление на дългосрочните разходи.

ЧЗВ

Какво влияние оказва влажността върху трансформаторите на открито?

Влажността ускорява абсорбцията на влага в изолацията на трансформатора, намалявайки диелектричната якост до половината при пълно наситяване.

Как влияят замърсителите върху работата на трансформатора?

Замърсителите образуват проводими слоеве върху изолаторите, увеличавайки риска от повърхностно проследяване и електрически разряди.

Какви са предимствата от използването на кутии от неръждаема стомана?

Кутиите от неръждаема стомана са устойчиви на корозия, особено в крайбрежни райони, където солен въздух е често срещан.

Защо трансформаторите с минерално масло все още се използват често?

Трансформаторите с минерално масло са икономични и доказано надеждни, макар да сблъскват конкуренция от по-безопасни и по-екологични алтернативи.