Koje su karakteristike transformatora za energetske sustave koji su potapljeni uljem?

Osnovna konstrukcija i izolatorni sustav: Kako ulje i celuloza omogućuju pouzdanu transformaciju energije

Ključne strukturne komponente: jezgra, uzvijanje, spremnik, konzervator i Buchholzov relej

Transformatori u kojima je ulje u vodu zavise od pet ključnih dijelova koji rade zajedno. U središtu tih sustava nalazi se magnetno jezgro, obično izrađeno od slojeva silicijuma. Ova komponenta stvara učinkovit put za magnetni tok između primarnih i sekundarnih uzvlačenja. Te uzvratnice su obično napravljene od bakra ili aluminija, i one su ono što zapravo omogućuje proces transformacije napona putem elektromagnetne indukcije. Sve te komponente nalaze se u zatvorenom čeličnom spremniku punom dielektričnog ulja. Nad glavnim spremnikom nalazi se još jedan važan dio koji se zove spremnik za konzervaciju. Njegov posao je prilično jednostavan, ali ključan - upravlja širenjem i sužavanjem ulja kako se temperature mijenjaju, održavajući pritisak stabilnim i sprečavajući ulazak neželjenog zraka. A tu je i Buchholzov rele, koji djeluje kao sistem ranog upozorenja za potencijalne probleme. Kada nešto krene po zlu unutar transformatora - možda postoji djelomično pražnjenje, luk ili čak raspada ulja - ovaj sigurnosni uređaj otkriva proizvedene pline i šalje upozorenja ili pokreće krugove prije nego što stvari postanu stvarno loše.

Sinkergije uljaceluloze: dvostruka dielektrna i toplinska uloga u pouzdanosti transformatora

Transformatori u kojima se ulje nalazi u vodi u velikoj mjeri ovise o timskom radu između izolacijskog ulja i čvrstih izolacijskih materijala na bazi celuloze. Komponente papira i štampane ploče služe više svrha. Oni drže sve zajedno mehanički, drže provodnike fizički odvojene i prirodno otporne na električni kvar čak i kada su izloženi stalnoj toploti oko 105 stupnjeva Celzijusa. Mineralno ulje upija u te materijale poput vode u spužvu, popunjavajući sitne praznine i povećavajući sposobnost cijelog sustava da bezbedno upravlja električnom energijom. Laboratorijski testovi potvrđuju to pokazujući oko dvije trećine poboljšanja otpornosti na napon u usporedbi sa samo suhom celulozom. Ono što čini transformatorsko ulje stvarno vrijednim je njegova uloga u hlađenju. Oko sedam desetina sve toplote koju stvaraju transformatorska jezgra i navijanje apsorbira ulje, koje zatim prenosi tu toplinu u radijatorske sekcije jednostavnim konvekcijskim strujama. Ova sposobnost upravljanja toplinom omogućuje da transformatori pouzdano rade tijekom dugog razdoblja bez pregrijavanja.

Ovaj sinergijski sustav podržava stabilan rad u uvjetima dinamičkog opterećenja i izravno doprinosi trajanju radnog vijeka koji prelazi 30 godina, čime se izolacija ulja i celuloze čini standardom za 85% transformatora električne energije u općem sektoru na globalnoj razini.

U slučaju da se radi o izradi električne energije, potrebno je provesti testiranje na temelju sljedećih kriterija:

Od prirodnog do prisilnog hlađenja: načela rada i posljedice na opterećenje

Različite klase hlađenja transformatora u osnovi nam govore kako se toplota odvaja od tih jezgara i uzvijanja unutar, što zatim utječe na vrstu opterećenja koje mogu sigurno nositi i koliko su fleksibilni u radu. Prvo uzmite ONAN (što znači Oil Natural Air Natural). Ovaj radi pasivno kroz konvekciju gdje se vruće ulje kreće prema gore kroz kanale u radijatore i prirodno se hladi okolnim zrakom. Radi prilično dobro za manje ili srednje transformatore ispod oko 20 MVA kada opterećenja ostaju prilično konstantna, iako ne rješava preopterećenja previše dobro samo upravljanje oko 120% kapaciteta za najviše 30 minuta prije nego stvari postanu rizične. U nastavku imamo ONAF (Oil Natural Air Forced), koji uključuje ventilatore kako bi povećali protok zraka kroz radijatore. To čini prijenos toplote puno učinkovitijim i omogućuje ovim transformatorima da rade na oko 30% većim kontinuiranim vrijednostima, tako da se obično vide u srednjim podstanicama. Na vrhu su OFWF (Oil Forced Water Forced) sustavi koji pumpaju ulje kroz vanjske toplinske razmjenjivače hlađen vodom, omogućavajući ogromne kapacitete do 500 MVA. Ono što ih čini posebnim je njihova sposobnost da podnesu 150% preopterećenja nekoliko sati zaredom, što objašnjava zašto su ključne komponente u ključnim dijelovima električnih mreža. Sve u svemu, ove poboljšane tehnike hlađenja smanjuju temperature vrućih točaka za otprilike 25%, što transformatorima daje produženje trajanja trajanja između 15 i 25% u usporedbi s starijim modelima koji se oslanjaju isključivo na osnovno hlađenje ONAN-om.

U skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve proizvode koji se upotrebljavaju u proizvodnji toplog goriva, za koje se primjenjuje sljedeći postupak:

Učinkovitost sustava za hlađenje se dosta mijenja ovisno o tome gdje su ugrađeni. Na primjer, ONAN sustavi u velikoj mjeri ovise o vanjskom zraku, što ih čini manje pogodnim za vrlo vruća područja. Kada temperature pređu 40 stupnjeva Celzijusa, ovi sustavi obično moraju raditi na oko 80% svog normalnog kapaciteta. Ali stvari izgledaju drugačije s ONAF sustavima. Njihovi ventilatori s promenljivom brzinom održavaju oko 95% svoje nominalne snage čak i u ekstremno vrućim pustinjskim uvjetima. U međuvremenu, OFWF sustavi imaju zatvoreni vodeni sustav koji se ne ometa vlažnošću, prašinom ili drugim stvarima koje plutaju u obalnim područjima ili industrijskim okruženjima. U slučaju problema s mrežom energije, jedinice ONAF mogu nositi 140% normalnog opterećenja oko dva sata ako se ventilatori aktiviraju u fazama. OFWF sustavi zapravo bolje rade pod kratkoročnim stresom, dostižući do 160% kapaciteta jer brže odbacuju toplinu. Održavanje postaje sve teže dok hlađenje postaje agresivnije. ONAF zahtijeva provjeru tih ventilatora svakih tri mjeseca, dok OFWF zahtijeva stalnu pažnju na pumpe i kvalitetu vode. Ipak, prisilno hlađenje zaustavlja otprilike 70% kvarova uzrokovanih pregrevanjem, na temelju industrijskih podataka iz IEEE studija.

U skladu s člankom 4. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika, u skladu s člankom 4. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika, proizvođač mora imati pravo na upotrebu električne energije iz obnovljivih izvora.

Ono što razlikuje transformatore s unutarnjim dijelom od transformatora s unutarnjim dijelom je kako su oblikovani njihovi magnetni krugovi i što to znači za kompromise u radu. Kod modela tipa jezgra, navijanje se okružuje ovim vertikalnim čelikovim laminama stvarajući ono što se zove otvoren magnetni put. Način na koji je uređen zapravo pomaže ulju da se bolje kreće kroz sustav i olakšava proizvodnju, zbog čega ih toliko vidimo u visokopremenskim situacijama poput 220 do 400 kV podstanica gdje je održavanje hladnoće i upravljanje troškovima najvažnije. Ovi osnovni tipovi imaju tendenciju preuzeti kada se radi o stvarno velikim sustavima snage iznad 500 MVA jer se dobro skalaju i dobro rade s svim vrstama različitih metoda hlađenja dostupnih danas.

U transformatorima vrste ljuske, navijanje je zapravo umotan unutar ove više udova čelika ljuske, što stvara mnogo čvršći paket s ugrađenim magnetnim štitom. Ono što ih čini tako dobrim je kako smanjuju protok curenja i bolje se drže kada je veliki val struje koji prolazi kroz njih tijekom kvarova. Takva snaga je važna na mjestima poput lukovitih peći ili tih trakcijskih podstanica koje vidimo oko željezničkih sustava. Naravno, vrste školjke koštaju više novca unaprijed i može biti teško da se pravilno hladi, ali oni se nose sa kratkim spojevima puno bolje od drugih opcija i stvaraju manje elektromagnetne buke previše. Za mnoge industrijske operacije, ova dodatna izdržljivost čini svu razliku čak i ako to znači plaćanje malo više u početku i rješavanje nekih problema hlađenja usput.

Operativni kompromisovi: Zašto se transformatori u kojima je ulje potopljeno izvrsno koriste u visokonaponskim mrežamai gdje zahtijevaju ublažavanje

Dokazane prednosti: efikasnost, dug životni vijek i ekonomična transformacija HV

Kad je riječ o prenosu visokog naponu, transformatori u kojima se ulje nalazi i dalje postaju standard jer nude nešto posebno kada se kombinuje učinkovitost, trajanje i ukupna troškovna učinkovitost tijekom vremena. Kada su pravilno napunjeni, noviji modeli mogu imati gubitak punog opterećenja oko 0,3 posto, što nadmašuje opcije suvog tipa na svakoj razini iznad 100 kilovolti. Ono što ih čini tako dobrim je njihov sustav izolacije ulje celuloze. Ova postavka drži stvari hladnim čak i pod stresom i prilično dobro se nosi s električnim napetostima. Većina proizvođača tvrdi da je životni vijek već 40 godina, što je otprilike dvostruko više od životnog vijeka sličnih suvih uređaja koji se koriste u velikim mrežama. S vidika korisnosti, ova vrsta trajnog napajanja znači oko 30 posto uštede ukupnih troškova po megavoltu ampera tijekom životnog vijeka. Zato većina energetskih tvrtki drži se transformatora za ulje za one kritične linije za daljinu prijenosa gdje je dosljedna snaga bez prekida stvarno važna.

Kriticne razmatranja: opasnost od požara, osjetljivost na vlagu i usklađenost s okolišem

Transformatori u kojima se nalazi ulje nude mnoge prednosti, ali imaju i rizike kojima se mora pažljivo upravljati. Dielektrično ulje unutra može zapaliti ako nešto krene po zlu, što znači da je slijediti NFPA 850 standarde kritično. Instalateri moraju uključiti stvari poput vatrogasnih zidova oko opreme, odgovarajućih područja za zadržavanje i sustava za otkrivanje plina koji pokreću alarme kada se pojave problemi. Jedan veliki problem koji tehničari redovito vide je da vlaga ulazi u sustav. Ako se ne kontrolira, vlažnost može smanjiti sposobnost ulja da se pravilno izolira za otprilike 15 do 20 posto svake godine, što uzrokuje da se celulozna materijala razgrađuju brže nego obično. Zato su zapečaćeni konzervatori i oni silikogelovi važni za suho. U tome također igraju ulogu pravila o zaštiti okoliša agencija poput EPA-e, posebno u vezi s vrstama tekućina koje se koriste i kako se treba spriječiti izlivanje tijekom održavanja. Sve te mjere opreza, kao i redovna provjera ulja, testiranje rastvorenih plinova i pravilno postavljanje ventila za smanjenje pritiska, čine veliku razliku. Studije pokazuju da takvi sveobuhvatni pristupi mogu smanjiti neočekivane zaustavljanja za oko dvije trećine, što održava operacije glatko te štiti sigurnost radnika u svim područjima.

FAQ odjeljak

Kako Buchholzov rele pomaže spriječiti kvar transformatora?

Buchholzov rele služi kao sustav ranog upozorenja otkrivanjem plinova proizvedenih od potencijalnih problema poput djelomičnog pražnjenja ili razgradnje ulja unutar transformatora. Šalje upozorenja ili pokreće krugove kako bi se spriječile velike kvarove.

Zašto je celuloza važna u transformatorima?

Celuloza služi za više svrha, uključujući mehaničko držanje komponenti zajedno, fizičko odvajanje provodnika i otpornost na električni kvar, posebno kada je izložena toplini.

Koje su razlike između transformatora tipa jezgra i transformatora tipa ljuske?

Transformatori tipa jezgra imaju navijanje koje se uvlači oko vertikalnih čeličnih laminata, pružajući otvoren magnetni put i učinkovito hlađenje. Transformatori tipa školjke imaju navijanje unutar čelikove školjke, što omogućuje bolju kontrolu protoka i otpornost na kratki spoj.

Koje razine hlađenja koriste transformatori i zašto su one važne?

Klasi hlađenja poput ONAN, ONAF i OFWF koriste se za upravljanje razvodnjom topline u transformatorima. Oni utječu na kapacitet opterećenja, operativnu fleksibilnost i životni vijek smanjenjem temperature vrućih točaka i poboljšanjem učinkovitosti hlađenja.

Kako se može spriječiti požar i vlažnost u transformatorima koji su pod uljem?

U mjere opreza uključuju slijediti standarde za zaštitu od požara, koristiti prostorije za zadržavanje, instalirati sustave za otkrivanje plina, zapečaćivati konzervatore, koristiti respiratore s silikogelskim gelom i redovito provjeravati održavanje kako bi se spriječilo vlažnost i opasnosti od požara.