Почему трансформаторы погружаются в нефть?

В обширной и сложной сети электрической сетки, от растений производства электроэнергии до локальных распределительных подстанций, можно последовательно находить критическую часть оборудования: Нефть погруженного трансформатора Полем Общий вопрос от тех, кто находится за пределами области электротехники, заключается в том, почему эти основные устройства заполнены тысячами литров минерального масла. Ответ заключается в сочетании фундаментальной физики и практической инженерии, в основном сосредоточенного на изоляции и охлаждении.

Первичная функция: электрическая изоляция
По своей сути трансформатор содержит первичную и вторичную обмотку, надуманную вокруг ламинированного стального ядра. При работе эти обмотки переносят электричество при чрезвычайно высоких напряжениях, иногда превышая сотни тысяч вольт. Электрический потенциал между этими обмотками и заземленным резервуаром трансформатора огромен.

Воздух является плохим изолятором на этих уровнях напряжения и расстояниях. Чтобы предотвратить катастрофическую электрическую дугу или короткую закрутку между компонентами, требуется верхняя изоляционная среда. Трансформаторное масло, высоко изысканное минеральное масло, обладает отличной диэлектрической прочностью - значительно выше воздуха. Погрузив ядро ​​и обмотки, масло эффективно предотвращает расщепление электричества, гарантируя, что внутренние компоненты безопасно изолированы друг от друга и корпуса трансформатора.

Критическая вторичная роль: рассеяние тепла
Трансформеры не эффективны на 100%. Энергия теряется в первую очередь как тепло из -за резистивных потерь в обмотках (потери I2R) и магнитных потерь в ядре (вихревые токи и гистерезис). Это тепло должно быть непрерывно рассеиваться, чтобы предотвратить перегрев, что может ухудшить изоляционную бумагу, окружающую обмотки, и в конечном итоге привести к разрушению трансформатора.

Нефтяные погруженные трансформаторы используют высокую тепловую пропускную способность нефти и конвективные свойства для охлаждения. По мере того, как нефть в контакте с сердечником и обмотки нагревается, оно становится менее плотным и поднимается. Прохладнее, более плотное масло раковины, чтобы занять свое место. Этот естественный конвекционный цикл перемещает тепло к внешним плавникам радиатора трансформатора, где он рассеивается в окружающий воздух. В более крупных трансформаторах этому процессу часто помогают насосы и вентиляторы для повышения циркуляции и охлаждающей способности.

Дополнительные защитные и диагностические преимущества
Масло выполняет несколько других важных функций:

Сохранение ядра и обмоток: масло создает среду, которая защищает внутреннюю бумагу и изоляцию на основе целлюлозы от влаги и кислорода, которая может вызвать коррозию и уменьшить изоляционные свойства с течением времени.

Подавление дуги: в случае внутренней электрической дуги масла помогает утолить дугу и предотвратить ее устойчивое распространение, хотя такое событие обычно генерирует газы, которые указывают на серьезную ошибку.

Мониторинг состояния: сама масло действует как диагностическая жидкость. Регулярно отбирая и анализируя нефть, специалисты могут оценить здоровье трансформатора. Они могут проверить на:

Диэлектрическая прочность: чтобы подтвердить его изоляционную способность остается высокой.

Содержание воды: по мере того, как влага уменьшает изоляционные свойства.

Анализ растворенного газа (DGA): присутствие и концентрация специфических газов, растворенных в нефти (например, водород, метан и ацетилен), являются ключевыми показателями развивающихся разломов, таких как перегрев, частичный разряд или армирование.

Соображения и техническое обслуживание
Несмотря на то, что он высокоэффективен, использование нефти представляет конкретные соображения. Масло должно быть свободным от влаги и загрязнителей твердых частиц для поддержания изоляционных свойств. Кроме того, в качестве воспламеняемого вещества должны быть приняты меры для содержания масла и управления рисками пожара, такими как установка взрывных стен, системы подавления огня или использование менее широко распространенных синтетических эфиров в областях высокого риска.

Поэтому регулярное техническое обслуживание, включая тестирование на нефть, фильтрацию и периодическое осмотр, обязательно обеспечить долгосрочную надежность и безопасность погруженного нефти трансформатора.

Практика погружения трансформеров в нефть-это не исторический артефакт, а продолжающееся, хорошо спроектированное решение для двойных проблем изоляции и теплового управления. Погруженный нефть трансформатор остается краеугольным камнем современной электрической инфраструктуры из -за ее доказанной надежности, эффективности и ценных диагностических данных, которые предоставляет его масло, обеспечивая стабильную и непрерывную передачу и распределение электрической мощности. $.