Что такое масляный трансформатор? Подробное руководство по масляному трансформатору

В обширной и сложной сети электроэнергетических систем краеугольным камнем эффективного распределения энергии остается один компонент: Масляный трансформатор . Это прочное и надежное устройство имеет решающее значение для повышения напряжения при передаче на большие расстояния и понижения напряжения для безопасного местного потребления.

Определение и основная функция
Масляный трансформатор — это тип электрического трансформатора, в котором сердечник и обмотки погружены в специальное изоляционное масло. Основная функция любого трансформатора — передача электрической энергии между цепями посредством электромагнитной индукции, изменяя уровень напряжения с минимальными потерями энергии. Масло в масляном трансформаторе выполняет множество важных функций: оно действует как высокоэффективная изолирующая среда и как охлаждающая жидкость для рассеивания тепла, выделяемого во время работы.

Ключевые компоненты и конструкция
Эффективность масляного трансформатора обусловлена его продуманной конструкцией:

Сердечник: обычно изготавливается из высококачественных пластин кремнистой стали с ориентированной зернистостью, чтобы минимизировать потери вихревых токов и обеспечить эффективный путь для магнитного потока.

Обмотки: это токопроводящие катушки (обычно медные или алюминиевые), намотанные вокруг сердечника. Первичная обмотка получает входное напряжение, а вторичная обмотка выдает преобразованное выходное напряжение.

Изоляционное масло: Это не обычное минеральное масло. Это высокоочищенное углеводородное масло с превосходной диэлектрической прочностью и химической стабильностью. Его основные функции — предотвращение электрических пробоев между частями, находящимися под напряжением, и отвод тепла от сердечника и обмоток.

Бак: Прочный сварной стальной бак вмещает активную часть (сердечник и обмотки) и масло. Он рассчитан на выдерживание давления окружающей среды и часто включает в себя гофры или внешние радиаторы для увеличения площади поверхности для охлаждения.

Резервуар консерватора: вспомогательный резервуар меньшего размера, часто установленный над основным резервуаром, который позволяет изоляционному маслу расширяться и сжиматься при колебаниях температуры без воздействия воздуха.

Реле Бухгольца: жизненно важное предохранительное устройство, установленное в трубе между основным резервуаром и консерватором. Он обнаруживает внутренние неисправности, определяя скопление газа в результате разложения нефти, подавая сигнал тревоги или инициируя отключение.

Дышащий элемент: этот компонент, заполненный силикагелем, прикреплен к консерватору. Это позволяет резервуару «дышать», поглощая влагу из поступающего воздуха, предотвращая разрушение масла и изоляции из-за влажности.

Типы масляных трансформаторов
Масляные трансформаторы классифицируются в зависимости от их конструкции и метода охлаждения:

Масло с естественным охлаждением (ONAN): для охлаждения используется естественная конвекция масла. Нагретое масло поднимается, циркулирует через радиаторы, охлаждается и падает обратно вниз. Это распространенный тип для небольших и средних рейтингов.

Масляное принудительное охлаждение (ONAF): использует вентиляторы для обдува радиаторов воздухом, что значительно повышает охлаждающую способность и обеспечивает более высокую номинальную мощность при меньших габаритах.

Масляное погружное водяное охлаждение (OW): использует водяной контур для охлаждения горячего масла, обычно через теплообменник. Этот метод высокоэффективен и применяется для очень больших трансформаторов, часто на электростанциях или подстанциях.

Основные приложения
Благодаря своей высокой эффективности и мощности масляные трансформаторы являются предпочтительным выбором для широкого спектра применений:

Сети передачи и распределения электроэнергии: используются на электростанциях, подстанциях передачи и распределительных подстанциях.

Промышленные и производственные предприятия: обеспечивают электроэнергией крупное оборудование, двигатели и процессы тяжелой промышленности.

Фермы возобновляемой энергии: увеличьте напряжение, вырабатываемое ветряными турбинами или солнечными электростанциями, для подачи в сеть.

Коммерческие и крупные жилые комплексы: служат основным трансформатором обслуживания больших зданий.

Преимущества и соображения
Широкое использование масляных трансформаторов обусловлено несколькими ключевыми преимуществами:

Высокая эффективность и грузоподъемность: превосходные охлаждающие свойства масла позволяют этим трансформаторам выдерживать более высокие перегрузки и иметь более длительный срок службы.

Эффективная изоляция: масло обеспечивает превосходную изоляцию по сравнению с воздухом, что позволяет создать более компактную конструкцию при заданном номинальном напряжении.

Защита: Масло помогает сохранить целлюлозно-бумажную изоляцию обмоток, замедляя процесс старения.

Долговечность: прочная конструкция резервуара обеспечивает защиту от воздействия окружающей среды.

Важные соображения включают необходимость систем локализации для предотвращения загрязнения окружающей среды в случае утечки и соблюдения строгих протоколов и правил пожарной безопасности, особенно для внутренних установок.

Техническое обслуживание и долговечность
Правильное техническое обслуживание имеет решающее значение для многолетнего срока службы масляного трансформатора. Это включает в себя регулярные испытания диэлектрической прочности масла, содержания влаги и анализ растворенного газа (DGA). DGA — мощный диагностический инструмент, позволяющий обнаруживать зарождающиеся внутренние неисправности путем выявления газов, образующихся в масле.

Масляный трансформатор - это зрелая, высоконадежная и эффективная технология, составляющая основу современной электрической инфраструктуры. Его конструкция, в основе которой лежит двойная роль изоляционного масла, делает его незаменимым решением для приложений высокой мощности, где производительность, долговечность и безопасность имеют первостепенное значение.