Zavedení
11kV olejové distribuční transformátorypatří mezi nejkritičtější zařízení pro přeměnu energie v distribučních sítích. Jsou široce používány v městských energetických sítích, průmyslových parcích, obytných komunitách, těžebních lokalitách a nových energetických elektrárnách. Mnoho inženýrů, techniků údržby a začátečníků v energetice potřebuje jasnou představu o vnitřních strukturách transformátoru během výběru zařízení, generální opravy a odstraňování závad. Externí nádrž a chladicí žebra jsou pouze vnějším krytem jednotky. Všechny základní součásti, které provádějí transformaci napětí a přenášejí elektrickou zátěž, jsou uzavřeny uvnitř olejové nádrže. Tato příručka systematicky rozebírá kompletní vnitřní konstrukci 11kV olejových transformátorů, vysvětluje funkci každé součásti, vlastnosti materiálů a kooperativní pracovní logiku mezi součástmi. Pomáhá čtenářům pochopit principy provozu zařízení a poskytuje spolehlivé reference pro nákup produktů, rutinní kontrolu, údržbu a diagnostiku poruch.
Železné jádro
Železné jádro slouží jako kostra magnetického obvodu a hlavní součást pro přenos magnetického toku. Železné jádro 11kVolejový transformátorse obecně montuje stohováním za studena válcovaných plechů z křemíkové oceli s orientovaným zrnem s vysokou magnetickou permeabilitou. Na povrch plechů z křemíkové oceli je aplikován izolační povlak, který účinně snižuje ztráty vířivými proudy a ztráty hystereze generované střídavými magnetickými poli, čímž se snižuje tvorba tepla zařízení. Železné jádro se skládá z nohou jádra a třmenů. Vinutí jsou namontována na nohách jádra, zatímco třmeny uzavírají magnetický obvod. Železné jádro je pevně sevřeno a upevněno, aby nedocházelo k nadměrnému hluku způsobenému elektromagnetickými vibracemi po nabuzení. Železné jádro využívá jednobodové uzemnění v elektrickém provedení, aby se zabránilo plovoucímu potenciálu, který může spustit částečný výboj. Tato konstrukce je nezbytná pro dlouhodobý bezpečný provoz transformátoru. Pokud na železném jádru dojde k vícebodovému uzemnění, vytvoří se cirkulační proud a přehřeje se plechy z křemíkové oceli, což urychlí stárnutí izolačního oleje a dokonce povede k vážným vnitřním poruchám.
Vinutí (cívky)
Vinutí jsou součástí elektrického obvodu transformátoru, rozdělená na vysokonapěťová vinutí a nízkonapěťová vinutí, soustředně namontovaná na nohách železného jádra. Pro typický distribuční transformátor 11 kV je jmenovité napětí na straně vysokého napětí 11 kV a na straně nízkého napětí je obvykle výstup 400 V. Nízkonapěťová vinutí jsou uspořádána blízko železného jádra a vysokonapěťová vinutí jsou umístěna na vnější vrstvě. Protože nízkonapěťová vinutí přenášejí velký proud, používají se měděné fólie nebo silné měděné vodiče. Vysokonapěťová vinutí pracují pod vysokým napětím pomocí tenkých měděných drátů izolovaných vícevrstvou papírovou izolací. Vodiče jsou obaleny vysoce pevným izolačním papírem, aby vytvořily izolaci turn-to-turn a izolaci vrstvu-na-vrstvu. Mezi vysokonapěťovým a nízkonapěťovým vinutím jsou vyhrazeny hlavní izolační mezery vyplněné transformátorovým olejem pro elektrickou izolaci. Vinutí musí mít dostatečnou mechanickou pevnost. Když dojde ke zkratovým poruchám v energetickém systému, na cívky působí obrovská zkratová elektromagnetická síla. Robustní struktura vinutí může odolat deformaci a zabránit poškození izolace. Vodiče vinutí jsou vytaženy z nádrže přes izolační průchodky pro připojení k externím napájecím kabelům.
Izolační systém a transformátorový olej
Vnitřní izolační systém kombinuje pevné izolační materiály a tekutý izolační olej. Mezi pevné izolační materiály patří izolační papír, izolační lepenka, izolační podpěry a bloky, používané k oddělení vinutí a podepření cívek. Transformátorový olej je nepostradatelným médiem uvnitř nádrže se dvěma primárními funkcemi: elektrickou izolací a odvodem tepla. Transformátorový olej má vynikající dielektrickou pevnost. Vyplňuje mezery mezi všemi vnitřními částmi, aby se odstranily vzduchové mezery a zabránilo se průraznému výboji. Během provozu se teplo generované železným jádrem a vinutím přenáší do transformátorového oleje. Přirozenou konvekcí nebo nuceným oběhem přenáší olej teplo do stěny nádrže a radiátorů, aby odváděl teplo. Kromě toho transformátorový olej potlačuje oxidaci izolačních materiálů a zpomaluje stárnutí izolace. Kvalita oleje přímo určuje životnost transformátoru. Nadměrná vlhkost, nečistoty nebo plyn uvnitř oleje drasticky sníží izolační výkon. Proto je pravidelné testování vzorků oleje prioritním úkolem při údržbě.
Interní svody a přepínač odboček
Vnitřní vodiče spojují svorky vinutí s vnějšími průchodkami. Pro vodiče se používají izolované měděné vodiče a jejich uspořádání přísně dodržuje požadavky na izolační vzdálenost, aby se zabránilo výbojům mezi vodiči nebo mezi vodiči a zemí. Mimookruhový přepínač odboček je instalován uvnitř nádrže a připojen k odběrným místům vysokonapěťových vinutí. Napětí elektrické sítě má často drobné výkyvy. Po výpadku proudu mohou pracovníci údržby upravit polohy odboček přepínače odboček tak, aby se změnil počet závitů vysokonapěťových vinutí, aby se stabilizovalo výstupní napětí na straně nízkého napětí. Mějte na paměti, že přepínač odboček lze provozovat pouze ve vypnutém stavu. Nastavení zátěže je přísně zakázáno.
Komponenty vnitřní ochrany
Uvnitř nádrže jsou uspořádány různé ochranné komponenty. Buchholzovo relé je namontováno na potrubí spojující nádrž a konzervátor. Když se uvnitř transformátoru vyskytnou menší vnitřní poruchy, plyn se rozloží. V případě vážných poruch spustí rázový proud oleje relé, aby vyslalo výstražné signály nebo aktivovalo vypnutí obvodu. Teplotní senzory se sondami zasunutými do nádrže jsou vybaveny pro sledování nejvyšší teploty oleje. Vnitřní izolační bariéry a nosné konstrukce fixují všechny vnitřní součásti, aby se zabránilo posunutí součástí během přepravy nebo zkratu.
Závěr
Vnitřní konstrukce 11kVolejový transformátorfunguje jako integrovaný systém. Železné jádro tvoří magnetický obvod, vinutí realizují přeměnu mezi elektrickou energií a magnetickou energií. Izolační olej a pevná izolace společně vykonávají úkoly izolace a odvodu tepla. Přepínače odboček, vnitřní přívody a ochranná zařízení zaručují regulaci napětí a ochranu proti poruchám. Stárnutí nebo poškození jakékoli vnitřní součásti přímo ovlivní celkový provozní stav transformátoru. Osvojení znalostí vnitřní konstrukce pomáhá technickému personálu dokončit přejímku zařízení a pravidelnou údržbu, rychle lokalizovat zdroje poruch, prodloužit životnost transformátoru a zajistit stabilní napájení distribučních sítí.
