Introducció
11kV transformadors de distribució submergits en olies troben entre els equips de conversió d'energia més crítics a les xarxes de distribució d'energia. Estan àmpliament desplegats en xarxes elèctriques urbanes, parcs industrials, comunitats residencials, jaciments miners i noves centrals elèctriques d'energia. Molts enginyers d'adquisició, tècnics de manteniment i principiants de la indústria elèctrica necessiten una comprensió clara de les estructures internes del transformador durant la selecció d'equips, la revisió i la resolució de problemes. El dipòsit extern i les aletes de refrigeració són només la carcassa exterior de la unitat. Tots els components bàsics que realitzen transformació de tensió i porten càrregues elèctriques estan tancats dins del dipòsit d'oli. Aquesta guia desglossa sistemàticament la construcció interna completa dels transformadors submergits en oli d'11 kV, explica la funció de cada component, les propietats del material i la lògica de treball cooperatiu entre les peces. Ajuda els lectors a comprendre els principis de funcionament dels equips i proporciona referències fiables per a l'adquisició de productes, la inspecció rutinària, el manteniment i el diagnòstic d'avaries.
Nucli de ferro
El nucli de ferro serveix com a marc del circuit magnètic i el component central per a la transmissió del flux magnètic. El nucli de ferro d'un 11kVtransformador submergit en olis'acobla generalment apilant làmines d'acer de silici orientades al gra laminat en fred amb alta permeabilitat magnètica. S'aplica un recobriment aïllant a la superfície de les làmines d'acer de silici, que redueix eficaçment la pèrdua de corrents de Foucault i la pèrdua d'histèresi generada sota camps magnètics alterns, reduint la generació de calor de l'equip. El nucli de ferro està format per potes i jous del nucli. Els bobinatges es col·loquen a les potes del nucli, mentre que els jous tanquen el circuit magnètic. El nucli de ferro està ben subjectat i fixat per evitar el soroll excessiu causat per la vibració electromagnètica després de l'energia. El nucli de ferro adopta una presa de terra d'un sol punt en el disseny elèctric per evitar el potencial flotant que pot provocar una descàrrega parcial. Aquest disseny és essencial per al funcionament segur del transformador a llarg termini. Si es produeix una presa de terra multipunt al nucli de ferro, el corrent circulant es formarà i sobreescalfarà les làmines d'acer al silici, accelerant l'envelliment de l'oli aïllant i fins i tot provocant falles internes greus.
Enrotllaments (bobines)
Els bobinatges són la part del circuit elèctric del transformador, dividit en bobinatges d'alta tensió i bobinatges de baixa tensió, muntats de forma concèntrica sobre potes de nucli de ferro. Per a un transformador de distribució típic de 11 kV, la tensió nominal del costat d'alta tensió és de 11 kV i el costat de baixa tensió sol produir 400 V. Els bobinatges de baixa tensió es disposen a prop del nucli de ferro i els d'alta tensió es col·loquen a la capa exterior. Com que els bobinatges de baixa tensió transporten un gran corrent, s'adopten làmines de coure o conductors de coure gruixuts. Els bobinatges d'alta tensió funcionen sota alta tensió, utilitzant fils de coure prims aïllats per un aïllament de paper multicapa. Els conductors s'emboliquen amb paper aïllant d'alta resistència per formar un aïllament giratòria i un aïllament capa a capa. Els buits d'aïllament principals plens d'oli de transformador es reserven entre bobinatges d'alta i baixa tensió per a l'aïllament elèctric. Els bobinatges han de tenir una resistència mecànica suficient. Quan es produeixen errors de curtcircuit al sistema d'alimentació, una gran força electromagnètica de curtcircuit afecta les bobines. Una estructura de bobinatge robusta pot resistir la deformació i evitar danys a l'aïllament. Els cables de bobina s'extreuen del dipòsit a través de casquilles aïllants per connectar-se amb cables d'alimentació externs.
Sistema d'aïllament i oli de transformador
El sistema d'aïllament intern combina materials aïllants sòlids i oli aïllant líquid. Els materials d'aïllament sòlid inclouen paper aïllant, cartró aïllant, estatges i blocs aïllants, utilitzats per separar bobinatges i bobines de suport. L'oli del transformador és un mitjà indispensable dins del dipòsit, amb dues funcions principals: aïllament elèctric i dissipació de calor. L'oli del transformador té una excel·lent resistència dielèctrica. Omple els buits entre totes les parts internes per eliminar espais d'aire i evitar descàrregues per avaria. Durant el funcionament, la calor generada pel nucli de ferro i els bobinatges es transfereix a l'oli del transformador. Mitjançant la convecció natural o la circulació forçada, l'oli transfereix calor a la paret del dipòsit i als radiadors per dissipar la calor. A més, l'oli del transformador suprimeix l'oxidació dels materials aïllants i alenteix l'envelliment de l'aïllament. La qualitat de l'oli determina directament la vida útil del transformador. L'excés d'humitat, impureses o gas a l'interior del petroli reduirà dràsticament el rendiment de l'aïllament. Per tant, les proves periòdiques de mostreig d'oli és una tasca prioritària en els treballs de manteniment.
Contactes interns i canviador de tocs
Els cables interns connecten els terminals de bobinatge a les bobines externes. Els conductors de coure aïllats s'utilitzen per als cables, i el disseny segueix estrictament els requisits de distància d'aïllament per evitar descàrregues entre cables o entre cables i terra. El canviador de preses fora de circuit s'instal·la dins del dipòsit i es connecta als punts de presa dels bobinatges d'alta tensió. La tensió de la xarxa elèctrica sovint té petites fluctuacions. Després d'un tall d'alimentació, els treballadors de manteniment poden ajustar les posicions de l'aixeta del canviador per canviar el nombre de voltes dels bobinatges d'alta tensió, per tal d'estabilitzar la tensió de sortida al costat de baixa tensió. Tingueu en compte que el canviador d'aixetes només es pot utilitzar en condicions d'apagat. L'ajust de càrrega està estrictament prohibit.
Components de protecció interna
Dins del dipòsit es disposen diversos components de protecció. El relé Buchholz està muntat a la canonada que connecta el dipòsit i el conservador. Quan es produeixen errors interns menors a l'interior del transformador, el gas es descompondrà. En cas de fallades greus, l'augment del flux d'oli activarà el relé per enviar senyals d'alarma o activar l'activació del circuit. Els sensors de temperatura amb sondes inserides al dipòsit estan equipats per controlar la temperatura superior de l'oli. Les barreres aïllants internes i les estructures de suport fixen tots els components interns per evitar el desplaçament dels components durant el transport o l'impacte de curtcircuit.
Conclusió
La construcció interna d'un 11kVtransformador submergit en olifunciona com un sistema integrat. El nucli de ferro forma el circuit magnètic, els bobinatges realitzen la conversió entre energia elèctrica i energia magnètica. L'oli aïllant i l'aïllament sòlid realitzen conjuntament tasques d'aïllament i dissipació de calor. Els canviadors de preses, els cables interns i els dispositius de protecció garanteixen la regulació de la tensió i la protecció contra errors. L'envelliment o el dany de qualsevol component intern afectarà directament l'estat de funcionament general del transformador. El domini del coneixement de la construcció interna ajuda al personal d'enginyeria a completar l'acceptació dels equips i el manteniment regular, localitzar ràpidament les fonts de fallades, allargar la vida útil del transformador i garantir un subministrament d'energia estable a les xarxes de distribució.
