Zařízení olejového transformátoru, princip činnosti

Pro snížení ztrát elektrické energie při její přepravě na velké vzdálenosti se používají transformátory, které k tomuto účelu převádějí střídavé napětí generátorových rozvoden na vyšší. Kromě toho je pomocí těchto jednotek distribuována energie mezi spotřebitele, u kterých je napětí sníženo na požadovanou úroveň.

Dnes používané transformátory lze rozdělit na olejové a suché. Olejové transformátory se úspěšně používají po mnoho desetiletí téměř ve všech průmyslových odvětvích, což je dáno především jejich vlastnostmi a vlastnostmi.

Jsou například obzvláště spolehlivé a odolné vůči teplotním výkyvům a přetížení. Magnetický drát a vinutí v takových jednotkách jsou chlazeny pomocí transformátorového oleje.

Jednotky plněné olejem mají mnoho výhod:

• Přítomnost nádrže chrání vinutí před nepříznivými vnějšími vlivy;
• Odolává náhlým změnám teplot v rozsahu od –60 do +40 °C;
• Vynikající odolnost proti přetížení při zkratu;
• V závislosti na konstrukci mají relativně nízkou reaktanci, díky čemuž jsou taková zařízení velmi spolehlivá.

Konstrukce transformátoru výkonového oleje

Konstrukce olejového výkonového transformátoru je podobná jako u jiných typů transformátorů. Hlavními konstrukčními prvky transformátorů jsou jádro, neboli magnetický obvod, vyrobený z feromagnetického materiálu, dále měděné nebo hliníkové vinutí ve formě válců. Součástí konstrukce transformátoru jsou i díly z elektroizolačních a konstrukčních materiálů.

Hlavní rozdíl v konstrukci těchto jednotek spočívá v tom, že olejové transformátory mají nádrž naplněnou olejem. Proč je v transformátoru olej? Je to chladivo i izolant. Pro kompenzaci celého objemu oleje a teplotních rázů má toto zařízení speciální expandér.

Pro kontrolu teploty oleje je na víku nádrže umístěn teploměr a také vstupy a výstupy vinutí. Aby se do nádrže nedostala vlhkost, je instalován odvlhčovač vzduchu. Nádrž je vyrobena ze speciálního odolného materiálu.

Materiál jádra je speciální elektroocel, která má vylepšené elektromagnetické vlastnosti.

Vinutí z měděného nebo hliníkového drátu vinutí zahrnuje vodiče a různé izolační části, jejichž hlavní funkcí je chránit závity před negativními vlivy. Podrobné schéma instalace zařízení olejového transformátoru je na Obr. 1.

Rýže. 1. Konstrukce olejového transformátoru: 1 – olejová nádrž, 2 – ventil, 3 – zemnící šroub, 4 – termosifonový filtr, 5 – chladič, 6 – spínač, 7 – expandér, 8 – indikátor oleje, 9 – vysoušeč vzduchu, 10 – výfuk potrubí , 11 – plynové relé, 12 – vysokonapěťový vstup (VN), 13 – pohon spínacího zařízení, 14 – nízkonapěťový (NN) vstup, 15 – zvedací oko, 16 – NN vývod, 17 – rám, 18 – VN vývod, 19 – jádrové třmenové nosníky (horní a spodní), 20 – nastavovací větve vinutí VN, 21 – VN vinutí (uvnitř NN), 22 – trolejový válec

Princip činnosti olejového transformátoru

Provoz zařízení je založen na přenosu energie z jednoho vinutí do druhého prostřednictvím elektromagnetické indukce. Nejjednodušší transformátor má dvě indukčně vázaná vinutí. Do tzv. primárního vinutí je přiváděn střídavý proud, načež se kolem závitů vinutí vytváří střídavé magnetické pole, které je soustředěno především ve feromagnetickém jádru. Magnetické pole proniká do závitů nejen primárního, ale i sekundárního vinutí a vyvolává v něm EMF. Pod vlivem tohoto indukovaného EMF dochází na svorkách sekundárního vinutí k rozdílu potenciálu, který se nazývá sekundární napětí.

Olej má vysoké dielektrické vlastnosti, to znamená, že má nízkou elektrickou vodivost. Nalévá se do nádrže vybavené ventily a šroubovacími zátkami. Ve spodní části je instalován vypínací motor, který se odstraní, když potřebujete zkontrolovat prach a jiné nečistoty v oleji. Pro zvětšení povrchu nádrže lze použít kovové desky, které urychlují proces výměny tepla mezi olejem a venkovním vzduchem.

Jakmile je olej v nádrži, začne se pohybovat ve vnitřních a vnějších kruzích. Funkci prvního kruhu plní dva kolektory tvořící radiátor. Díky teploměru instalovanému v nádrži můžete upravit teplotu oleje v závislosti na nastavené hodnotě. Proč je v výkonových transformátorech potřeba olej? Plní tři hlavní funkce:

• ochlazuje vinutí transformátoru;
• působí jako izolace mezi proudovými a uzemněnými prvky aktivní části transformátoru;
• nakonec popisuje stav izolace, sloužící jako zdroj diagnostických informací.

Pro dlouhou životnost zařízení je nutné dodržovat pravidla jeho provozu, a protože olej je zde jednou z nejdůležitějších součástí, má velký význam jeho kvalita.

Je důležité udržovat jednotku naplněnou olejem mimo dosah výbušných prvků, protože u této jednotky existuje vysoké riziko požáru. Ještě jednou připomeňme, že transformátorový olej je hořlavá látka.

Rozdíly mezi suchými a olejovými transformátory

Vzhledem k tomu, že olejové transformátory mají určitá omezení týkající se umístění a nuancí údržby, stejně jako nízkou požární bezpečnost, v poslední době se modely suchých transformátorů stávají stále populárnějšími.

U suchého transformátoru není prostor mezi vinutími vyplněn kapalným dielektrikem jako u olejového transformátoru a vinutí a magnetický obvod jsou chlazeny pomocí vzduchu, který cirkuluje přirozeně (přirozená cirkulace) nebo nucený (nucený oběh).

Kromě tohoto zásadního rozdílu uvedeného v názvu zařízení se tyto silové elektroinstalace liší ještě několika dalšími parametry.

Za prvé, místo instalace. Pokud mluvíme o jednotkách olejového typu, jsou instalovány externě. Suché lze instalovat jak venku, tak uvnitř. Protože suchá transformátorová zařízení mohou být instalována uvnitř, nevyžadují speciální konstrukce, což je také odlišuje od olejových.

Za druhé, protože zařízení na bázi oleje mají vysoké riziko požáru, mají kategorii požární bezpečnosti B1, to znamená nebezpečí požáru, zatímco suchá zařízení mají kategorii D, to znamená, že jsou bezpečná.

Za třetí, pokud mluvíme o přetížení, olejové transformátory jsou odolné jak vůči teplotnímu přetížení, tak přepětí. Suché – nemají prakticky žádnou odolnost proti přetížení.

Za čtvrté se liší ve službě. Zařízení suchého typu podléhají pouze vnější kontrole a čištění od prachu. Vzhledem k vysokým rizikům podléhají olejová zařízení povinné pravidelné komplexní údržbě včetně analýzy obsahu vlhkosti a plynů v oleji.

Nakonec se liší životností. Suché transformátory mají životnost 10–15 let, což je téměř dvakrát méně než u olejových transformátorů, jejichž životnost je 20–25 let. Samozřejmě hodně záleží na provozních podmínkách konkrétního zařízení, ale tyto jednotky tyto podmínky v průměru snesou.

Typy olejových transformátorů

Transformátory jsou podle provedení klasifikovány jako TM (neutěsněné) a utěsněné – TMG. V prvním případě se olej dostává do kontaktu s prostředím (přes expandér), ve druhém – ne.

Výkon olejových zařízení se pohybuje od 10 do 1000 MVA.

Pokud mluvíme o počtu fází, pak ve většině případů mají takové transformátory třífázový systém, ale používají se i jednofázové.

Kromě toho lze tato zařízení klasifikovat podle jejich účelu: step-up nebo step-down.

Olejové transformátory skupiny SVEL

Skupina SVEL vyrábí transformátory různých kapacit pro různá průmyslová odvětví a aplikační podmínky (obr. 2).

Rýže. 2. Výkonový olejový transformátor SVEL Group

Ve výrobních zařízeních s napěťovými sítěmi do 35 kV i pro napájení železnic se vyrábí zařízení s napětím do 35 kV.

Pro stejné účely, ale pro sítě s napětím do 110 kV, se vyrábějí transformátory se jmenovitým napětím do 110 kV.

Transformátorová zařízení s napětím do 220 kV vyráběná společností SVEL se používají v podnicích v různých průmyslových odvětvích se síťovým napětím do 220 kV včetně.

Olejem plněné jednotky se jmenovitým napětím od 110 do 750 kV se používají ve velkých rozvodnách v Rusku a řadě dalších zemí, kde slouží jako uzly v meziregionálních elektrických přenosových sítích.

Celý výrobní cyklus probíhá v závodech SVEL Group. Řízení v každé fázi zajišťuje vysokou kvalitu elektrických zařízení a instalací.