Transformador sumergido en aceite para exteriores 10kv 20kv 35kv

El transformador sumergido en aceite para transformadores de exterior de 10 kv, 20 kv y 35 kv depende del aceite tanto para el aislamiento como para el enfriamiento, con varios métodos de enfriamiento, como autoenfriamiento, enfriamiento por aire, enfriamiento por agua y circulación forzada de aceite. Los componentes principales incluyen un núcleo de hierro, bobinado, tanque de aceite, conservador de aceite, respirador, tubo a prueba de explosiones, radiador, funda aislante, cambiador de tomas, relé de gas, termómetro, purificador de aceite y más.

Las láminas de acero al silicio de los transformadores sumergidos en aceite tienen una capa intermedia única que permite que el aceite del transformador penetre y desempeñe un papel amortiguador, lo que resulta en niveles de ruido más bajos. Sin embargo, el interruptor regulador de presión, ubicado dentro del tanque de combustible, puede ser problemático si el contacto no es bueno, lo que provoca un circuito abierto o incluso que el interruptor se queme bajo cargas elevadas.

Temperatura de funcionamiento del transformador sumergido en aceite del transformador exterior 10kv 20kv 35kv

Los transformadores llenos de aceite están diseñados para funcionar en condiciones de enfriamiento específicas, como se indica en la placa de identificación. Es importante garantizar que la temperatura superior del aceite no supere los 90 ℃ para mantener un rendimiento óptimo y evitar la degradación del aislamiento. Para un funcionamiento normal, se recomienda mantener la temperatura superior del aceite por debajo de 85 ℃, con una alarma configurada en 80 ℃ para alertar de cualquier problema potencial.

Sobrecarga

Los transformadores están diseñados para manejar situaciones de sobrecarga normal y accidental, y se recomienda tener señales de sobrecarga en su lugar. En los casos en los que no se puedan instalar señales de sobrecarga, se debe utilizar un dispositivo de medición integral. Para transformadores sumergidos en aceite, el valor de la señal de sobrecarga debe establecerse entre 1,1 y 1,2 veces la corriente nominal del transformador. Por otro lado, para transformadores de tipo seco, el valor de la señal de sobrecarga debe estar entre 1,2 a 1,3 veces la corriente nominal, tomando en cuenta la corriente del ventilador durante la operación. Es importante monitorear los cambios de carga y temperatura del transformador una vez que se activa la señal de sobrecarga. Se deben realizar inspecciones periódicas para identificar la causa de la sobrecarga si las circunstancias lo permiten. Si la sobrecarga es significativa (supera 1,3 veces la corriente nominal) o si la temperatura supera el límite superior, se debe reducir la carga. Las descargas mensuales de datos y el análisis de carga son fundamentales a la hora de instalar un transformador integral. Para los transformadores que muestran patrones de sobrecarga, se debe aumentar la frecuencia de recopilación de datos y se deben tomar mediciones de carga y temperatura durante los cálculos de sobrecarga. Siempre que sea posible, se deben realizar inspecciones e investigaciones inmediatas para determinar la causa de la sobrecarga. Si la carga del transformador excede un umbral crítico (1,3 veces o más de la corriente nominal) o si la temperatura supera el límite superior, se debe disminuir la carga.

método de enfriamiento

Hay tres métodos de enfriamiento principales empleados en transformadores sumergidos en aceite:

1. Autoenfriamiento sumergido en aceite, que se basa en la convección natural del aceite para disipar el calor.

2. Enfriado por aire sumergido en aceite, que se basa en el método de autoenfriamiento e incorpora un ventilador para soplar aire hacia el tanque de aceite y las tuberías, mejorando así la disipación de calor.

3. La circulación forzada de aceite implica el uso de una bomba de aceite para extraer aceite caliente del transformador, enfriarlo externamente y luego devolverlo al transformador.

Función estructural

El transformador primario en la subestación primaria de un sistema de suministro de energía para el transporte ferroviario urbano suele ser un transformador trifásico sumergido en aceite. Este tipo de transformador consta de varios componentes clave, incluido un núcleo de hierro, un devanado, un tanque de aceite, un dispositivo regulador de voltaje, un radiador, un conservador de aceite, un relé de gas, una funda aislante, un tubo a prueba de explosiones y otras partes.

1. Núcleo de hierro

El núcleo de hierro está compuesto de láminas de acero al silicio con excelente conductividad magnética apiladas entre sí, formando un circuito cerrado de flujo magnético. Los devanados primario y segundo del transformador están enrollados sobre un núcleo de hierro. Los núcleos de los transformadores se dividen en dos tipos de estructuras: tipo de núcleo y tipo de cubierta. Actualmente, los transformadores más utilizados son todos marcos centrales. El núcleo de hierro tipo corazón se compone de una columna de núcleo de hierro sur y un yugo de hierro. El núcleo de hierro de un transformador sumergido en aceite tiene un flujo de aceite para enfriar el núcleo de hierro, lo que ayuda al flujo de aceite en el transformador y también mejora el resultado de disipación de calor del equipo.

2. El devanado

El devanado, también conocido como bobina, es el circuito conductor de un transformador, que está enrollado con un cable de cobre o aluminio para formar una forma redonda de múltiples capas. El devanado primario y secundario está enfundado concéntricamente en la columna con núcleo de hierro. Para funciones de aislamiento, el devanado de baja tensión normalmente se coloca en el interior y el devanado de alta tensión en el exterior. El material aislante se envuelve alrededor del borde externo del cable para garantizar un aislamiento seguro entre los cables y entre los cables y la tierra.

3. El tanque de aceite

El tanque de almacenamiento de aceite es la cubierta exterior de un transformador sumergido en aceite, que se utiliza no solo para almacenar aceite sino también para instalar otros elementos.

4. Dispositivo de regulación de voltaje

El dispositivo de regulación de voltaje está preparado para asegurar la estabilidad del segundo voltaje del transformador. Cuando se modifica el voltaje de la fuente de alimentación, utilice un dispositivo regulador de voltaje para reajustar el cambiador de grifo del transformador para lograr un voltaje de resultado estable en el lado adicional. El dispositivo de regulación de voltaje se divide en dos tipos: herramienta de ley de voltaje cargada y herramienta de regulación de voltaje descargada.

5. El radiador

El radiador está instalado en la pared del contenedor de aceite y los componentes superior e inferior están conectados al tanque de almacenamiento de aceite a través de tuberías. Cuando hay una diferencia de temperatura entre la temperatura superior e inferior del aceite del transformador, se forma convección de aceite a través del radiador. Después de enfriarse mediante el radiador, regresa al tanque de almacenamiento de aceite, desempeñando un papel en la reducción de la temperatura del aceite del transformador. Para mejorar el impacto del enfriamiento, se pueden adoptar procedimientos como el autoaire acondicionado, el enfriamiento por aire requerido y el enfriamiento por agua requerido.

6. conservador de aceite

Conservador de aceite, también conocido como conservador de aceite. El aceite del transformador experimentará crecimiento térmico y endurecimiento debido a los cambios de temperatura, y el nivel del aceite también aumentará o disminuirá con los cambios de temperatura. La característica del conservador de aceite es proporcionar una sala de barrera para el desarrollo térmico y la contracción del aceite y mantener el tanque de almacenamiento de aceite constantemente lleno de aceite. Al mismo tiempo, debido a la presencia de un conservador de aceite, se reduce el contacto con un área entre el aceite y el aire, lo que puede disminuir la oxidación del aceite.

7. Relé de gas

El relé de gas, también conocido como relé de gas, es el principal dispositivo de protección contra errores internos en los transformadores. Se instala en el medio del tubo de conexión de aceite entre el tanque de aceite y el conservador. Cuando se produce un error importante dentro del transformador, el relé de gas se conecta al disyuntor y se dispara en el mismo circuito. Cuando se produce una falla menor dentro del transformador, el relé de gas se conecta al circuito de señal de error.

8. Las mangas de aislamiento alto y bajo.

Los manguitos de aislamiento alto y bajo se encuentran en la cubierta superior del tanque de aceite del transformador, y los manguitos de aislamiento cerámicos se usan generalmente para transformadores sumergidos en aceite. La característica del manguito aislante es mantener un buen aislamiento entre los cables del devanado de bajo y alto voltaje y el tanque de aceite y reparar los cables.

9. Tubo a prueba de explosiones

El tubo a prueba de explosiones, también llamado tracto respiratorio de seguridad, está instalado en el tanque de aceite del transformador y su toma eléctrica está sellada con una película de vidrio a prueba de explosiones. Cuando se produce un mal funcionamiento importante dentro del transformador y el relé de gas falla, el gas dentro del tanque de aceite aparece en la película de vidrio a prueba de explosiones y se pulveriza fuera del conducto de aire de seguridad para evitar que el transformador despegue. Estructura de aislamiento

Efecto de aislamiento del transformador

(1) Proteja el cuerpo conductor de otras partes.

(2) Puede separar varios componentes cargados.

(3) Una configuración de aislamiento práctica puede mejorar la uniformidad de la circulación del área eléctrica.

(4) Permitir que las piezas eléctricas alcancen una cierta cantidad de capacitancia.

(5) Desempeña un papel en la asistencia mecánica, la fijación y el flujo de aceite para la disipación del calor.

Clasificación de aislamiento y requisitos para transformadores sumergidos en aceite para transformadores exteriores 10kv 20kv 35kv

1.Clasificación de aislamiento para transformadores.

El sistema de aislamiento del transformador se puede clasificar en dos partes: aislamiento interno y externo. El aislamiento interno abarca los diversos componentes dentro del tanque de aceite, mientras que el aislamiento externo se refiere al aislamiento entre el casquillo y tierra, así como entre sí. El aislamiento interno se puede dividir en dos subcategorías: aislamiento principal y aislamiento longitudinal. El aislamiento principal se encarga de aislar los devanados y las partes puestas a tierra, así como los espacios entre devanados. En los transformadores sumergidos en aceite, la estructura de aislamiento de barrera de papel en aceite es el aislamiento principal más utilizado.

El aislamiento principal se puede clasificar además en aislamiento graduado y completo. El aislamiento graduado se refiere a que el nivel de aislamiento principal cerca del punto neutro es más bajo que el nivel de aislamiento en los extremos del devanado. Por el contrario, el aislamiento total se produce cuando el nivel de aislamiento en el primer y último extremo del transformador es el mismo. Además, el aislamiento vertical se refiere al aislamiento entre diferentes partes de un mismo devanado, como el aislamiento entre vueltas, vueltas y vueltas de cable.

2.Requisitos de aislamiento para transformadores.

La necesidad de aislar el transformador es no afectar el funcionamiento normal del transformador como resultado de daños en el aislamiento durante la duración de funcionamiento. Sus principales necesidades son las que cumple.

(1) Eficiente para soportar sobretensiones y voltaje de funcionamiento regular durante toda la operación.

(2) Capaz de soportar cortocircuitos existentes, sobrecorriente y corriente operativa típica durante la operación.

(3) El nivel de humedad y envejecimiento no afecta el procedimiento típico del transformador.

3.Materiales de aislamiento para transformadores

Los principales materiales aislantes dentro de los transformadores consisten en aceite de transformador, cartón aislante, papel de alambre, papel telefónico y papel viejo y arrugado.

( 1 )Aceite de transformador.

( 2 ) Cartón blindado. El cartón aislante se fabrica principalmente empujando fibras de sulfato sin blanquear, que tienen muchos poros entre las fibras, por lo que tienen una gran transpirabilidad, absorción de aceite, absorción de agua, etc. Supongamos que se utiliza papel de fibra de poliamina altamente resistente al calor. En ese caso, su vida útil ciertamente aumentará sustancialmente, por ejemplo, como tubo de papel aislante, barra de soporte, bloque amortiguador, división, anillo de esquina, etc.

( 3 ) Papel para cables. Este papel aislante está elaborado a partir de pulpa al sulfato y se utiliza en transformadores con papel de televisión por cable versiones DL2-08 y DL2-12, con densidades de 0,08 mm y 0,12 mm. Se utiliza principalmente para aislamiento en la superficie externa de cables, aislamiento entre capas de bobinas y aislamiento de envoltura de cables. Es sólo uno de los principales productos de aislamiento para transformadores sumergidos en aceite.

( 4 ) Papel telefónico. Elaborado a partir de pulpa de sulfato. Utilice papel telefónico con diseño DH-50 en el transformador. Su densidad es (0,5 ± 5%) mm y se enrolla en un rollo de papel con un ancho de (500 ± 10) mm. Generalmente se utiliza para el aislamiento de cables en bobina y el aislamiento final de bobinas.

( 5 ) Papel arrugado. También es papel aislante, elaborado a partir de papel de cuerda elaborado a partir de pulpa al sulfato y procesado. Tiene una excelente eficiencia eléctrica en aceite, caracterizada por un alto voltaje de falla ordinario y un ángulo de pérdida dieléctrica de valor tangente pequeño. El papel arrugado se utiliza principalmente para envolver líneas de salida de transformadores y otras áreas.

El coeficiente dieléctrico del papel y cartón aislante, denominado ε, está en el rango de 4-5, superando el coeficiente dieléctrico del aceite de transformador, representado como ε=2,2, en más del doble. En el aislamiento compuesto, la intensidad del campo experimentado está inversamente relacionada con el coeficiente dieléctrico del material cuando se somete a un campo eléctrico.

La intensidad de campo dentro del hueco de aceite es significativamente mayor que la del cartón, lo que lo convierte en un punto vulnerable en el aislamiento del papel de aceite. Como resultado, los investigadores están explorando nuevos tipos de cartón con coeficientes dieléctricos más bajos para reducir el tamaño de la estructura de aislamiento en los transformadores.

Introducción a la estructura de aislamiento

Estructura de aislamiento principal para transformador sumergido en aceite de transformador exterior 10kv 20kv 35kv

1. Entre el devanado y el núcleo de hierro.

El núcleo de hierro consta de un pilar central y un yugo de hierro que están conectados a tierra mientras está en funcionamiento. El aislamiento entre el devanado y el pilar central lo proporciona principalmente el devanado cerca del pilar central. Para este propósito, como se ilustra en la Figura 2-15, se utilizan un cilindro de papel aislado y un núcleo de hierro cilíndrico. Para crear un espesor específico de aislamiento de la brecha de aceite, se coloca una tira de soporte entre el diámetro exterior del tubo de papel y el diámetro interior del devanado, como se muestra en la Figura 2-18. En escenarios de alto voltaje, la tira de soporte del tubo de papel se puede reciclar para generar una capa adicional de aislamiento, como se muestra en las Figuras 14 y 16 dentro de la Figura 2.

El núcleo de hierro consta de un pilar central y un yugo de hierro que está conectado a tierra mientras está en funcionamiento. El devanado cerca del pilar central proporciona principalmente el aislamiento entre el devanado y el pilar central. Para este propósito, como se ilustra en la Figura 2-15, se utilizan un cilindro de papel aislado y un núcleo de hierro cilíndrico. Para crear un espesor específico de aislamiento de la brecha de aceite, se coloca una tira de soporte entre el diámetro exterior del tubo de papel y el diámetro interior del devanado, como se muestra en la Figura 2-18. En escenarios de alto voltaje, la tira de soporte del tubo de papel se puede reciclar para generar una capa adicional de aislamiento, como se muestra en las Figuras 14 y 16 dentro de la Figura 2.

2.Entre devanados

El aislamiento de la separación de aceite con tubos de papel se utiliza comúnmente como método de aislamiento primario para niveles de devanados dentro de la misma fase o en diferentes fases. Este tipo de aislamiento se ve con frecuencia en transformadores de voltaje ultra alto de alta capacidad, donde comúnmente se emplean tubos de papel delgados con espacios mínimos de aceite.

3.Entre el devanado y la carcasa.

El devanado más externo y el tanque de aceite proporcionan el aislamiento primario entre el devanado y la carcasa. A niveles de voltaje de 110 kV o menos, el aceite aislante proporciona suficiente espesor para el aislamiento principal. Por el contrario, en tensiones superiores a 220 kV y superiores, se incorpora una pantalla de cartón adicional para reforzar el aislamiento principal entre tierra y el devanado.

4. Aislamiento de líneas salientes

El grosor del papel arrugado que cubre el borde enrollado cambia según los niveles de voltaje. Más voltaje da como resultado una capa más gruesa de papel arrugado. Envuelva papel arrugado del grosor adecuado cerca del borde de la bobina, pero no directamente sobre ella, utilizando un cable desnudo o una barra colectora de metal. Luego, suelde un alambre de cobre blando multicapa que esté directamente vinculado a la funda de porcelana.

5. Aislamiento del cambiador de tomas.

La varilla de operación del cambiador de tomas actúa como un aislante crucial entre los devanados de alta y media tensión y la tierra. Esto se debe a que un extremo de la varilla se conecta a las partes de alto y medio voltaje, mientras que el otro extremo se conecta a la carcasa, que está conectada a tierra. Por lo general, la varilla de operación está hecha de tubos de papel aislante fenólico o madera seca recubierta con pintura protectora. Está montado sobre un soporte aislante, cuya parte conductora proporciona aislamiento entre el soporte y el suelo. El aislamiento primario se construye con madera del sur o cartón fenólico.

6. Aislamiento principal externo de transformadores.

La funda aislante del transformador está diseñada para guiar los cables de alto y bajo voltaje desde el interior del transformador hasta el exterior del tanque de aceite. Proporciona tanto aislamiento para los cables a tierra como soporte estructural como cable fijo. Por lo tanto, es fundamental cumplir con los requisitos de resistencia eléctrica y mecánica especificados en las normas de fabricación. El conductor dentro del casquillo cerámico de un transformador es un componente crítico que transporta corriente durante el funcionamiento normal y en cortocircuitos. Como resultado, el casquillo cerámico debe poseer una fuerte estabilidad térmica. El diseño y los materiales utilizados en la funda aislante se determinan en función de los requisitos del nivel de voltaje.

Aislamiento vertical

El aislamiento vertical implica proporcionar aislamiento entre espiras, capas y pantallas individuales dentro de la misma bobina; hay múltiples vueltas sinuosas, lo que requiere aislamiento entre ellas. El aislamiento entre espiras generalmente consiste en papel de cable que recubre el cable, y se requiere un aislamiento más grueso para niveles de voltaje más altos. El aislamiento entre capas se refiere al aislamiento entre capas de cables adyacentes, equivalente al ancho del paso de aceite.