Öltransformator für den Außenbereich, 10 kV, 20 kV, 35 kV

Öltransformatoren für Außentransformatoren mit 10 kV, 20 kV und 35 kV sind sowohl zur Isolierung als auch zur Kühlung auf Öl angewiesen, mit verschiedenen Kühlmethoden wie Selbstkühlung, Luftkühlung, Wasserkühlung und erzwungener Ölzirkulation. Zu den Hauptkomponenten gehören ein Eisenkern, eine Wicklung, ein Öltank, ein Ölausdehnungsgefäß, ein Atemschutzgerät, ein explosionsgeschütztes Rohr, ein Kühler, eine Isolierhülse, ein Stufenschalter, ein Gasrelais, ein Thermometer, ein Ölreiniger und mehr.

Die Siliziumstahlbleche in Öltransformatoren verfügen über eine einzigartige Zwischenschicht, die das Eindringen des Transformatoröls ermöglicht und eine Pufferfunktion übernimmt, was zu einem geringeren Geräuschpegel führt. Allerdings kann der Druckregulierungsschalter, der sich im Inneren des Kraftstofftanks befindet, problematisch sein, wenn der Kontakt nicht gut ist, was zu einem offenen Stromkreis oder sogar zum Durchbrennen des Schalters bei hoher Last führen kann.

Betriebstemperatur des Öltransformators für Außentransformatoren: 10 kV, 20 kV, 35 kV

Ölgefüllte Transformatoren sind für den Betrieb unter bestimmten Kühlbedingungen ausgelegt, die auf dem Typenschild angegeben sind. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Temperatur des oberen Öls 90 °C nicht überschreitet, um eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten und eine Verschlechterung der Isolierung zu verhindern. Für den regulären Betrieb wird empfohlen, die obere Öltemperatur unter 85 °C zu halten und einen Alarm auf 80 °C einzustellen, um auf mögliche Probleme aufmerksam zu machen.

Überlast

Transformatoren sind für die Bewältigung normaler und zufälliger Überlastsituationen ausgelegt und es wird empfohlen, Überlastsignale vorzusehen. In Fällen, in denen Überlastsignale nicht installiert werden können, sollte stattdessen ein umfassendes Messgerät verwendet werden. Bei Öltransformatoren sollte der Überlastsignalwert auf das 1,1- bis 1,2-fache des Nennstroms des Transformators eingestellt werden. Bei Trockentransformatoren hingegen sollte der Überlastsignalwert unter Berücksichtigung des Lüfterstroms im Betrieb zwischen dem 1,2- bis 1,3-fachen des Nennstroms liegen. Es ist wichtig, die Last- und Temperaturänderungen des Transformators zu überwachen, sobald das Überlastsignal ausgelöst wird. Sofern die Umstände dies zulassen, sollten regelmäßige Inspektionen durchgeführt werden, um die Ursache der Überlastung zu ermitteln. Bei erheblicher Überlastung (mehr als das 1,3-fache des Nennstroms) oder bei Überschreitung der Temperaturobergrenze sollte die Belastung reduziert werden. Monatliche Datendownloads und Lastanalysen sind bei der Installation eines umfassenden Transformators unerlässlich. Bei Transformatoren mit Überlastmustern sollte die Häufigkeit der Datenerfassung erhöht werden und bei Überlastberechnungen sollten Last- und Temperaturmessungen durchgeführt werden. Wann immer möglich sollten zeitnahe Inspektionen und Untersuchungen durchgeführt werden, um die Ursache der Überlastung zu ermitteln. Wenn die Last des Transformators einen kritischen Schwellenwert überschreitet (das 1,3-fache oder mehr des Nennstroms) oder wenn die Temperatur den oberen Grenzwert überschreitet, muss die Last verringert werden.

Kühlungsmethode

In Öltransformatoren werden drei primäre Kühlmethoden eingesetzt:

1. In Öl getauchte Selbstkühlung, die auf der natürlichen Konvektion von Öl zur Wärmeableitung beruht.

2. Ölgekühlte, luftgekühlte Anlage, die auf der Selbstkühlungsmethode aufbaut und einen Ventilator beinhaltet, der Luft auf den Öltank und die Rohre bläst und so die Wärmeableitung verbessert.

3. Bei der erzwungenen Ölzirkulation wird mithilfe einer Ölpumpe heißes Öl aus dem Transformator abgesaugt, extern gekühlt und dann zum Transformator zurückgeführt.

Strukturelle Funktion

Der Primärtransformator im Umspannwerk eines städtischen Schienenverkehrsnetzes ist typischerweise ein dreiphasiger Öltransformator. Dieser Transformatortyp besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, darunter einem Eisenkern, einer Wicklung, einem Öltank, einem Spannungsregelgerät, einem Kühler, einem Ölausdehnungsgefäß, einem Gasrelais, einer Isolierhülse, einem explosionsgeschützten Rohr und anderen Teilen.

1. Eisenkern

Der Eisenkern besteht aus Siliziumstahlblechen mit ausgezeichneter magnetischer Leitfähigkeit, die übereinander gestapelt sind und einen geschlossenen Magnetflusskreis bilden. Auf den Eisenkern sind die Primär- und die Zweitwicklung des Transformators gewickelt. Transformatorkerne werden in zwei Arten von Strukturen unterteilt: Kerntyp und Manteltyp. Derzeit sind die weit verbreiteten Transformatoren allesamt Kern-Frameworks. Der herzförmige Eisenkern besteht aus einer südlichen Eisenkernsäule und einem Eisenjoch. Der Eisenkern eines Öltransformators verfügt über einen Ölfluss zur Kühlung des Eisenkerns, der den Ölfluss im Transformator unterstützt und außerdem die Wärmeableitung der Werkzeuge verbessert.

2. Die Wicklung

Die Wicklung, auch Spule genannt, ist der Leiterkreis eines Transformators, der mit Kupfer- oder Aluminiumschnur zu einer mehrlagigen runden Form gewickelt ist. Die Primär- und Sekundärwicklung sind konzentrisch auf der Eisenkernsäule ummantelt. Für Isolationsfunktionen ist die Niederspannungswicklung normalerweise innen und die Hochspannungswicklung außen angeordnet. Das Isoliermaterial wird um die Außenkante des Kabels gewickelt, um eine sichere Isolierung zwischen den Kabeln und zwischen den Kabeln und dem Boden zu gewährleisten.

3. Der Öltank

Der Öllagertank ist die äußere Hülle eines Öltransformators, der nicht nur zum Tanken von Öl, sondern auch zum Aufbau verschiedener anderer Elemente verwendet wird.

4. Spannungsregelgerät

Das Spannungsregelgerät ist bereit, die Stabilität der zweiten Spannung des Transformators sicherzustellen. Wenn die Versorgungsspannung geändert wird, verwenden Sie ein Spannungsregelgerät, um den Transformator-Wasserhahnwechsler neu einzustellen, um auf der Zusatzseite eine bestimmte stabile Ausgangsspannung zu erzielen. Das Spannungsregelgerät ist in zwei Arten unterteilt: geladenes Spannungsregelgerät und unbelastetes Spannungsregelgerät.

5. Der Kühler

Der Kühler wird an der Wand des Ölbehälters montiert und die oberen und unteren Komponenten sind über Rohre mit dem Öllagertank verbunden. Wenn ein Temperaturunterschied zwischen der oberen und der unteren Öltemperatur des Transformators besteht, entsteht eine Ölkonvektion über den Kühler. Nach der Abkühlung durch den Kühler fließt es zurück zum Ölspeichertank und trägt so zur Senkung der Temperatur des Transformatoröls bei. Um die Kühlwirkung zu verbessern, können Verfahren wie Selbstklimatisierung, erforderliche Luftkühlung und erforderliche Wasserkühlung eingesetzt werden.

6. Ölausdehnungsgefäß

Ölausdehnungsgefäß, auch Ölausdehnungsgefäß genannt. Transformatoröl erfährt aufgrund von Temperaturänderungen eine thermische Ausdehnung und Verhärtung, und der Ölgehalt steigt oder sinkt mit Temperaturänderungen. Die Funktion des Ölausdehnungsgefäßes besteht darin, einen Sperrraum für die thermische Entwicklung und Kontraktion des Öls bereitzustellen und den Öllagertank ständig mit Öl gefüllt zu halten. Gleichzeitig wird durch das Vorhandensein eines Ölkonservators der Kontakt mit einer Stelle zwischen Öl und Luft verringert, was die Oxidation des Öls verringern kann.

7. Gasrelais

Das Gasrelais, auch Gasrelais genannt, ist die Hauptschutzvorrichtung für innere Fehler in Transformatoren. Es wird in der Mitte der Ölverbindungsleitung zwischen Öltank und Ausdehnungsgefäß installiert. Wenn im Transformator ein schwerwiegender Fehler auftritt, verbindet sich das Gasrelais mit dem Leistungsschalter und löst im selben Stromkreis aus. Wenn im Transformator ein geringfügiger Fehler auftritt, verbindet sich das Gasrelais mit dem Fehlersignalkreis.

8. Die hohen und niedrigen Isolierhülsen

Die niedrigen und hohen Isolierhülsen liegen auf der oberen Abdeckung des Transformatoröltanks, und für Öltransformatoren werden im Allgemeinen keramische Isolierhülsen verwendet. Die Funktion der Isolierhülse besteht darin, eine gute Isolierung zwischen den Leitungen der Nieder- und Hochspannungswicklung und dem Öltank aufrechtzuerhalten und die Leitungen zu reparieren.

9. Explosionsgeschütztes Rohr

Das explosionsgeschützte Rohr, auch Sicherheits-Atemweg genannt, ist am Öltank des Transformators installiert und sein elektrischer Ausgang ist mit einer explosionsgeschützten Glasfolie abgedichtet. Wenn im Inneren des Transformators eine schwerwiegende Störung auftritt und das Gasrelais ausfällt, erscheint das Gas im Öltank in der explosionsgeschützten Glasfolie und spritzt aus dem Sicherheitsluftkanal, um ein Abheben des Transformators zu verhindern. Isolierstruktur

Isolationswirkung des Transformators

(1) Schirmen Sie den leitfähigen Körper von verschiedenen anderen Teilen ab.

(2) Kann verschiedene geladene Komponenten trennen.

(3) Eine praktische Isolierung kann die Gleichmäßigkeit der elektrischen Flächenzirkulation verbessern.

(4) Ermöglichen Sie elektrischen Teilen, eine bestimmte Kapazität zu erreichen.

(5) Spielt eine Rolle bei der mechanischen Unterstützung, Fixierung und dem Ölfluss zur Wärmeableitung.

Isolationsklassifizierung und Anforderungen für Öltransformatoren für Außentransformatoren mit 10 kV, 20 kV und 35 kV

1.Klassifizierung der Isolierung für Transformatoren

Das Isolationssystem des Transformators kann in zwei Teile eingeteilt werden: innere und äußere Isolierung. Die innere Isolierung umfasst die verschiedenen Komponenten im Inneren des Öltanks, während sich die äußere Isolierung auf die Isolierung zwischen Durchführung und Erde sowie untereinander bezieht. Die Innendämmung lässt sich weiter in zwei Unterkategorien unterteilen: Hauptdämmung und Längsdämmung. Die Hauptisolierung ist für die Isolierung der Wicklung und der geerdeten Teile sowie der Wicklungszwischenräume zuständig. Bei Öltransformatoren ist die Öl-Papier-Isolierstruktur die am häufigsten verwendete Hauptisolierung.

Die Hauptisolierung kann weiter in Stufen- und Vollisolierung unterteilt werden. Unter abgestufter Isolierung versteht man, dass das Hauptisolationsniveau in der Nähe des Sternpunkts niedriger ist als das Isolationsniveau an den Enden der Wicklung. Umgekehrt liegt eine vollständige Isolierung vor, wenn der Isolationsgrad am ersten und letzten Ende des Transformators gleich ist. Darüber hinaus bezieht sich die vertikale Isolierung auf die Isolierung zwischen verschiedenen Teilen derselben Wicklung, beispielsweise auf die Isolierung zwischen Drahtwindungen, Windungen und Windungen.

2. Isolationsanforderungen für Transformatoren

Die Notwendigkeit einer Transformatorisolierung besteht darin, den normalen Betrieb des Transformators nicht durch Isolationsschäden während der gesamten Betriebsdauer zu beeinträchtigen. Seine Hauptbedürfnisse werden erfüllt.

(1) Effizient bei Überspannung und regelmäßiger Betriebsspannung während des gesamten Betriebs.

(2) Widersteht bestehenden Kurzschlüssen, Überströmen und typischen Betriebsströmen während des Betriebs.

(3) Der Feuchtigkeits- und Alterungsgrad hat keinen Einfluss auf den typischen Betrieb des Transformators.

3. Isoliermaterialien für Transformatoren

Die wichtigsten Isoliermaterialien in Transformatoren bestehen aus Transformatoröl, Isolierkarton, Drahtpapier, Telefonpapier sowie altem und faltigem Papier.

(1)Transformatoröl.

(2) Abgeschirmter Karton. Isolierkarton wird hauptsächlich durch Verpressen ungebleichter Sulfatfasern hergestellt, die viele Poren zwischen den Fasern aufweisen und daher eine hohe Atmungsaktivität, Ölabsorption, Wasserabsorption usw. aufweisen. Angenommen, es wird hochhitzebeständiges Polyaminfaserpapier verwendet. In diesem Fall erhöht sich die Lebensdauer erheblich, beispielsweise als Isolierpapierrohr, Stützstange, Polsterblock, Trennwand, Eckring usw.

(3) Kabelpapier. Dieses Isolierpapier besteht aus Sulfatzellstoff und wird in Transformatoren mit den Kabelfernsehpapierversionen DL2-08 und DL2-12 mit den Dichten 0,08 mm und 0,12 mm verwendet. Es wird hauptsächlich zur Isolierung der Außenfläche von Kabeln, zur Zwischenschichtisolierung von Spulen und zur Bleiummantelungsisolierung verwendet. Es ist eines der wichtigsten Isolierprodukte für Öltransformatoren.

( 4 )Telefonpapier. Hergestellt aus Sulfatzellstoff. Verwenden Sie im Transformator Telefonpapier der Bauform DH-50. Seine Dichte beträgt (0,5 ± 5 %) mm und es wird zu einer Papierrolle mit einer Breite von (500 ± 10) mm gerollt. Wird im Allgemeinen zur Isolierung von Spulenkabeln und zur Endisolierung von Spulen verwendet.

(5) Faltenpapier. Es handelt sich ebenfalls um Isolierpapier, das aus Cordpapier hergestellt und aus Sulfatzellstoff verarbeitet wird. Es verfügt über einen ausgezeichneten elektrischen Wirkungsgrad in Öl und zeichnet sich durch eine hohe Normalausfallspannung und einen geringen dielektrischen Verlustwinkel aus. Faltenpapier wird hauptsächlich zum Umwickeln von Transformator-Ausgangsleitungen und anderen Bereichen verwendet.

Der Dielektrizitätskoeffizient von Isolierpapier und -pappe, angegeben als ε, liegt im Bereich von 4 bis 5 und übertrifft den Dielektrizitätskoeffizienten von Transformatorenöl, dargestellt als ε=2,2, um mehr als das Doppelte. Bei der Verbundisolierung steht die Feldstärke im umgekehrten Verhältnis zum dielektrischen Koeffizienten des Materials, wenn es einem elektrischen Feld ausgesetzt wird.

Die Feldstärke innerhalb des Ölspalts ist deutlich stärker als die von Pappe, was ihn zu einer gefährdeten Stelle in der Isolierung von Ölpapier macht. Daher erforschen Forscher neue Kartonarten mit niedrigeren Dielektrizitätskoeffizienten, um die Größe der Isolationsstruktur in Transformatoren zu reduzieren.

Einführung in die Isolationsstruktur

Hauptisolationsstruktur für Öltransformatoren für Außentransformatoren mit 10 kV, 20 kV und 35 kV

1. Zwischen Wicklung und Eisenkern

Der Eisenkern besteht aus einem Kernpfeiler und einem Eisenjoch, die im Betrieb geerdet sind. Die Isolierung zwischen der Wicklung und dem Kernpfeiler wird hauptsächlich durch die Wicklung in der Nähe des Kernpfeilers gewährleistet. Zu diesem Zweck werden ein isolierter Papierzylinder und ein zylindrischer Eisenkern verwendet, wie in Abbildung 2-15 dargestellt. Um eine bestimmte Dicke der Ölspaltisolierung zu erzeugen, wird ein Stützstreifen zwischen dem Außendurchmesser des Papierrohrs und dem Innendurchmesser der Wicklung platziert, wie in Abbildung 2-18 dargestellt. In Hochspannungsszenarien kann der Papierrohr-Stützstreifen recycelt werden, um eine zusätzliche Isolationsschicht zu erzeugen, wie in den Abbildungen 14 und 16 in Abbildung 2 dargestellt.

Der Eisenkern besteht aus einem Kernpfeiler und einem Eisenjoch, das im Betrieb geerdet ist. Die Wicklung in der Nähe des Kernpfeilers sorgt in erster Linie für die Isolierung zwischen der Wicklung und dem Kernpfeiler. Zu diesem Zweck werden ein isolierter Papierzylinder und ein zylindrischer Eisenkern verwendet, wie in Abbildung 2-15 dargestellt. Um eine bestimmte Dicke der Ölspaltisolierung zu erzeugen, wird ein Stützstreifen zwischen dem Außendurchmesser des Papierrohrs und dem Innendurchmesser der Wicklung platziert, wie in Abbildung 2-18 dargestellt. In Hochspannungsszenarien kann der Papierrohr-Stützstreifen recycelt werden, um eine zusätzliche Isolationsschicht zu erzeugen, wie in den Abbildungen 14 und 16 in Abbildung 2 dargestellt.

2.Zwischen den Wicklungen

Die Ölspaltisolierung aus Papierrohren wird üblicherweise als primäre Isoliermethode für Wicklungsebenen innerhalb derselben Phase oder über verschiedene Phasen hinweg verwendet. Diese Art der Isolierung kommt häufig bei Ultrahochspannungstransformatoren mit hoher Kapazität zum Einsatz, bei denen üblicherweise dünne Papierrohre mit minimalen Ölspalten verwendet werden.

3.Zwischen der Wicklung und dem Gehäuse

Die äußerste Wicklung und der Öltank sorgen für die primäre Isolierung zwischen Wicklung und Gehäuse. Bei Spannungspegeln von 110 kV oder weniger sorgt das Isolieröl für eine ausreichende Dicke der Hauptisolierung. Im Gegensatz dazu wird bei höheren Spannungen ab 220 kV ein zusätzlicher Kartonschirm eingebaut, um die Hauptisolierung zwischen Erde und Wicklung zu verstärken.

4. Isolierung abgehender Leitungen

Die Dicke des zerknitterten Papiers, das die gewickelte Kante bedeckt, ändert sich je nach Spannungspegel. Höhere Spannung führt zu einer dickeren Schicht zerknitterten Papiers. Wickeln Sie zerknittertes Papier der richtigen Dicke nahe an den Rand der Spule, aber nicht direkt darauf, und verwenden Sie dazu ein blankes Kabel oder eine Metallschiene. Anschließend schweißen Sie einen mehrlagigen Weichkupferdraht an, der direkt mit der Porzellanhülse verbunden ist.

5. Isolierung des Stufenschalters

Die Betätigungsstange des Stufenschalters fungiert als entscheidender Isolator zwischen den Hoch- und Mittelspannungswicklungen und der Erde. Dies liegt daran, dass ein Ende des Stabes mit den Hoch- und Mittelspannungsteilen verbunden ist, während das andere Ende am Gehäuse befestigt ist, das geerdet ist. Typischerweise besteht die Betätigungsstange aus Phenol-Isolierpapierrohren oder getrocknetem Holz, das mit Schutzfarbe beschichtet ist. Es wird auf einer Isolierhalterung montiert, wobei der leitfähige Teil für die Isolierung zwischen der Halterung und der Erde sorgt. Die Primärisolierung besteht aus Südholz oder Phenolkarton.

6. Äußere Hauptisolierung von Transformatoren

Die Isolierhülse des Transformators dient dazu, die Hoch- und Niederspannungsleitungen vom Inneren des Transformators zur Außenseite des Öltanks zu führen. Es dient sowohl der Isolierung der Leitungen zum Boden als auch der strukturellen Unterstützung als feste Leitung. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die in den Herstellungsstandards festgelegten Anforderungen an die elektrische und mechanische Festigkeit zu erfüllen. Der Leiter in der Keramikbuchse eines Transformators ist eine kritische Komponente, die im Normalbetrieb und bei Kurzschlüssen Strom führt. Daher muss die Keramikbuchse eine hohe thermische Stabilität aufweisen. Das Design und die verwendeten Materialien der Isolierhülse richten sich nach den Anforderungen an die Spannungsebene.l.

Vertikale Isolierung

Bei der vertikalen Isolierung handelt es sich um die Bereitstellung einer Isolierung zwischen einzelnen Windungen, Schichten und Abschirmungen innerhalb derselben Wicklungsspule. Es gibt mehrere Wicklungswindungen, die eine Isolierung zwischen ihnen erfordern. Die Isolierung zwischen den Windungen besteht typischerweise aus Kabelpapier, das den Draht umhüllt, wobei für höhere Spannungspegel eine dickere Isolierung erforderlich ist. Die Zwischenschichtisolierung bezieht sich auf die Isolierung zwischen benachbarten Drahtschichten und entspricht der Breite des Öldurchgangs.