Uvod
11kV distribucijski transformatori uronjeni u uljespadaju među najkritičnije opremu za pretvaranje energije u elektrodistributivnim mrežama. Oni su široko raspoređeni u gradskim elektroenergetskim mrežama, industrijskim parkovima, stambenim zajednicama, rudarskim lokacijama i novim energetskim elektranama. Mnogi inženjeri nabavke, tehničari za održavanje i početnici u elektroprivredi trebaju jasno razumijevanje unutrašnjih struktura transformatora tokom odabira opreme, remonta i otklanjanja kvarova. Vanjski spremnik i rashladna rebra su samo vanjsko kućište jedinice. Sve osnovne komponente koje vrše transformaciju napona i nose električna opterećenja zatvorene su unutar rezervoara za ulje. Ovaj vodič sistematski razlaže kompletnu unutrašnju konstrukciju 11kV transformatora uronjenih u ulje, objašnjava funkciju svake komponente, svojstva materijala i zajedničku radnu logiku između dijelova. Pomaže čitaocima da shvate principe rada opreme i pruža pouzdane reference za nabavku proizvoda, rutinsku inspekciju, održavanje i dijagnozu kvarova.
Iron Core
Gvozdeno jezgro služi kao okvir magnetnog kola i komponenta jezgra za prenos magnetnog fluksa. Gvozdeno jezgro 11kVtransformator uronjen u uljese općenito sklapa slaganjem hladno valjanih zrnasto orijentiranih silikonskih čeličnih limova s visokom magnetskom propusnošću. Izolacijski premaz se nanosi na površinu silikonskih čeličnih limova, koji učinkovito smanjuje gubitak vrtložne struje i gubitak histereze koji nastaju pod naizmjeničnim magnetskim poljima, smanjujući proizvodnju topline opreme. Gvozdeno jezgro se sastoji od nogu jezgra i jarmova. Namotaji su postavljeni na noge jezgra, dok jarmovi zatvaraju magnetsko kolo. Gvozdeno jezgro je čvrsto stegnuto i fiksirano kako bi se izbjegla prekomjerna buka uzrokovana elektromagnetnim vibracijama nakon napajanja. Gvozdeno jezgro ima uzemljenje u jednoj tački u električnom dizajnu kako bi se spriječio plutajući potencijal koji može izazvati djelomično pražnjenje. Ovaj dizajn je neophodan za dugotrajan siguran rad transformatora. Ako dođe do uzemljenja u više tačaka na željeznoj jezgri, cirkulirajuća struja će se formirati i pregrijati čelične limove od silikona, ubrzavajući starenje izolacijskog ulja, pa čak i dovesti do ozbiljnih unutrašnjih kvarova.
Namoti (zavojnice)
Namoti su dio električnog kola transformatora, podijeljen na visokonaponske i niskonaponske namote, koncentrično postavljene na noge od željeznog jezgra. Za tipičan distributivni transformator od 11 kV, nazivni napon na strani visokog napona je 11 kV, a niskonaponska strana obično daje 400 V. Niskonaponski namoti su raspoređeni blizu gvozdenog jezgra, a visokonaponski namoti su postavljeni na spoljni sloj. Budući da niskonaponski namoti nose veliku struju, usvajaju se bakarna folija ili debeli bakarni provodnici. Visokonaponski namoti rade pod visokim naponom, koristeći tanke bakrene žice izolovane višeslojnom papirnom izolacijom. Provodnici su omotani izolacionim papirom visoke čvrstoće kako bi se formirala izolacija od zavoja do zavoja i izolacija od sloja do sloja. Glavne izolacijske praznine ispunjene transformatorskim uljem rezervirane su između visokonaponskih i niskonaponskih namota za električnu izolaciju. Namoti moraju imati dovoljnu mehaničku čvrstoću. Kada dođe do kvarova kratkog spoja u elektroenergetskom sistemu, ogromna elektromagnetna sila kratkog spoja utiče na zavojnice. Robusna struktura namotaja može izdržati deformaciju i spriječiti oštećenje izolacije. Vodovi za namotaje se izvlače iz rezervoara kroz izolacione čahure za povezivanje sa spoljnim kablovima za napajanje.
Izolacijski sistem i transformatorsko ulje
Unutrašnji izolacioni sistem kombinuje čvrste izolacione materijale i tečno izolaciono ulje. Čvrsti izolacijski materijali uključuju izolacijski papir, izolacijsku pres ploču, izolacijske nosače i blokove, koji se koriste za odvajanje namotaja i potpornih namotaja. Transformatorsko ulje je nezamjenjiv medij unutar spremnika, s dvije osnovne funkcije: električnom izolacijom i odvođenjem topline. Transformatorsko ulje ima odličnu dielektričnu čvrstoću. Popunjava praznine između svih unutrašnjih delova kako bi se eliminisali vazdušni prostori i sprečilo ispuštanje kvara. Tokom rada, toplota koju stvaraju gvozdeno jezgro i namotaji prenosi se na transformatorsko ulje. Kroz prirodnu konvekciju ili prisilnu cirkulaciju, ulje prenosi toplinu na zid spremnika i radijatore kako bi raspršio toplinu. Osim toga, transformatorsko ulje potiskuje oksidaciju izolacijskih materijala i usporava starenje izolacije. Kvalitet ulja direktno određuje vijek trajanja transformatora. Prekomjerna vlaga, nečistoće ili plin unutar ulja drastično će smanjiti performanse izolacije. Stoga je redovno ispitivanje uzorkovanja ulja prioritetni zadatak u radu na održavanju.
Interni vodovi i izmjenjivač slavina
Unutrašnji vodovi povezuju terminale namotaja sa eksternim čahurama. Za vodove se koriste izolirani bakreni provodnici, a raspored striktno slijedi zahtjeve izolacijskog rastojanja kako bi se spriječilo pražnjenje između vodova ili između vodova i zemlje. Izmjenjivač slavina za van strujnog kruga je ugrađen unutar spremnika i spojen na točke odvajanja visokonaponskih namotaja. Napon električne mreže često ima manje fluktuacije. Nakon nestanka struje, radnici na održavanju mogu podesiti položaje slavine na izmjenjivaču slavine kako bi promijenili broj zavoja visokonaponskih namotaja, kako bi stabilizirali izlazni napon na strani niskog napona. Imajte na umu da izmjenjivač slavina može raditi samo u uvjetima isključenja. Podešavanje opterećenja je strogo zabranjeno.
Komponente unutrašnje zaštite
Unutar rezervoara su raspoređene različite komponente zaštite. Buchholz relej je montiran na cevovodu koji povezuje rezervoar i konzervator. Kada se unutar transformatora dogode manji unutrašnji kvarovi, gas će se razgraditi. U slučaju ozbiljnih kvarova, porast protoka ulja će pokrenuti relej da pošalje alarmne signale ili aktivira isključivanje strujnog kola. Senzori temperature sa sondama umetnutim u rezervoar opremljeni su za praćenje gornje temperature ulja. Unutrašnje izolacione barijere i potporne konstrukcije fiksiraju sve unutrašnje komponente kako bi se izbjeglo pomicanje komponenti tokom transporta ili udar kratkog spoja.
Zaključak
Unutrašnja konstrukcija 11kVtransformator uronjen u uljeradi kao integrisani sistem. Gvozdeno jezgro čini magnetni krug, namotaji ostvaruju konverziju između električne energije i magnetne energije. Izolacijsko ulje i čvrsta izolacija zajednički preuzimaju zadatke izolacije i odvođenja topline. Izmjenjivači slavina, unutrašnji vodovi i zaštitni uređaji garantuju regulaciju napona i zaštitu od kvara. Starenje ili oštećenje bilo koje unutrašnje komponente direktno će uticati na ukupni radni status transformatora. Ovladavanje poznavanjem interne konstrukcije pomaže inženjerskom osoblju da završi prijem opreme i redovno održavanje, brzo locira izvore kvarova, produži vijek trajanja transformatora i osigura stabilno napajanje distributivnih mreža.
