Ce este transformatorul cu imersie în ulei? Un ghid detaliat pentru transformatorul imersat în ulei

În rețeaua vastă și complexă de sisteme de energie electrică, o componentă rămâne o piatră de temelie a distribuției eficiente a energiei: Transformator cu imersie în ulei . Acest dispozitiv robust și fiabil este esențial pentru creșterea tensiunii pentru transmisia pe distanțe lungi și în jos pentru un consum local sigur.

Definiție și funcție de bază
Un transformator cu imersie în ulei este un tip de transformator electric în care miezul și înfășurările sunt scufundate într-un ulei izolator specializat. Funcția principală a oricărui transformator este de a transfera energie electrică între circuite prin inducție electromagnetică, modificând nivelul de tensiune cu pierderi minime de energie. Uleiul dintr-un transformator imersat în ulei servește mai multor scopuri critice: acționează ca un mediu izolator extrem de eficient și ca lichid de răcire pentru a disipa căldura generată în timpul funcționării.

Componente cheie și construcție
Eficacitatea unui transformator scufundat în ulei provine din proiectarea sa deliberată:

Miez: Construit în mod obișnuit din laminate de oțel siliciu de înaltă calitate, orientate pe granule, pentru a minimiza pierderile de curent turbionar și pentru a oferi o cale eficientă pentru fluxul magnetic.

Înfășurări: Acestea sunt bobine conductoare (de obicei cupru sau aluminiu) înfășurate în jurul miezului. Înfășurarea primară primește tensiunea de intrare, în timp ce înfășurarea secundară furnizează tensiunea de ieșire transformată.

Ulei izolant: Acesta nu este ulei mineral obișnuit. Este un ulei de hidrocarburi foarte rafinat, cu o rezistență dielectrică excelentă și stabilitate chimică. Rolurile sale cheie sunt de a preveni defecțiunile electrice între piesele sub tensiune și de a transfera căldura departe de miez și înfășurări.

Rezervor: Un rezervor robust din oțel sudat găzduiește partea activă (miez și înfășurări) și uleiul. Este proiectat pentru a rezista la presiunile mediului și include adesea ondulații sau radiatoare externe pentru a crește suprafața pentru răcire.

Rezervor Conservator: Un rezervor auxiliar mai mic, adesea montat deasupra rezervorului principal, care permite uleiului izolator să se extindă și să se contracte cu fluctuațiile de temperatură fără expunere la aer.

Buchholz Relay: Un dispozitiv vital de siguranță montat în conducta dintre rezervorul principal și conservator. Detectează defecțiunile interne prin detectarea acumulării de gaz din descompunerea petrolului, declanșând o alarmă sau inițiind o oprire.

Respirator: Această componentă, umplută cu silicagel, este atașată la conservator. Permite rezervorului să „respire“ în timp ce absoarbe umezeala din aerul care intră, împiedicând deteriorarea uleiului și a izolației din cauza umidității.

Tipuri de transformatoare imersate cu ulei
Transformatoarele imersate în ulei sunt clasificate în funcție de construcția și metoda de răcire:

Oil Immersed Natural Cooled (ONAN): Se bazează pe convecția naturală a uleiului pentru răcire. Uleiul încălzit se ridică, circulă prin radiatoare, se răcește și cade înapoi. Acesta este un tip comun pentru evaluările mai mici până la medii.

Oil Immersed Force Cooled (ONAF): Folosește ventilatoare pentru a sufla aer peste radiatoare, sporind semnificativ capacitatea de răcire și permițând o putere nominală mai mare într-o amprentă mai mică.

Răcit cu apă imersată cu ulei (OW): utilizează un circuit de apă pentru a răci uleiul fierbinte, de obicei printr-un schimbător de căldură. Această metodă este foarte eficientă și utilizată pentru transformatoare foarte mari, adesea în centrale electrice sau substații.

Aplicații primare
Datorită eficienței ridicate și capacității de manipulare a energiei, transformatoarele cu imersie în ulei sunt alegerea preferată pentru o gamă largă de aplicații:

Rețele de transport și distribuție a energiei electrice: utilizate în stații de generare, substații de transport și substații de distribuție.

Instalații industriale și de producție: alimentați mașini mari, motoare și procese industriale grele.

Ferme de energie regenerabilă: creșteți tensiunea generată de turbinele eoliene sau fermele solare pentru injectare în rețea.

Ansambluri Comerciale si Rezidentiale Mari: Serveste ca principal transformator de servicii pentru cladiri mari.

Avantaje și considerații
Utilizarea pe scară largă a transformatoarelor imersate cu ulei se datorează mai multor avantaje cheie:

Eficiență ridicată și capacitate de încărcare: proprietățile excelente de răcire ale uleiului permit acestor transformatoare să facă față suprasarcinilor mai mari și să aibă o durată de viață operațională mai lungă.

Izolație eficientă: Uleiul oferă o izolație superioară în comparație cu aerul, permițând un design mai compact pentru o anumită tensiune nominală.

Protecție: Uleiul ajută la păstrarea izolației din hârtie celulozică a înfășurărilor, încetinind procesul de îmbătrânire.

Durabilitate: Construcţia robustă a rezervorului oferă protecţie împotriva elementelor de mediu.

Considerațiile importante includ necesitatea unor sisteme de izolare pentru a preveni contaminarea mediului în cazul unei scurgeri și respectarea protocoalelor și reglementărilor stricte de siguranță la incendiu, în special pentru instalațiile interioare.

Întreținere și longevitate
Întreținerea adecvată este crucială pentru durata de viață de zeci de ani a unui transformator cu imersie în ulei. Aceasta include testarea regulată a rezistenței dielectrice a uleiului, a conținutului de umiditate și a analizei gazului dizolvat (DGA). DGA este un instrument puternic de diagnosticare care poate detecta defecțiunile interne incipiente prin identificarea gazelor generate în ulei.

Transformatorul cu imersie în ulei este o tehnologie matură, extrem de fiabilă și eficientă, care formează coloana vertebrală a infrastructurii electrice moderne. Designul său, centrat pe rolul dublu al uleiului izolator, îl face o soluție indispensabilă pentru aplicații de mare putere în care performanța, durabilitatea și siguranța sunt primordiale.