Transformer tenggelam-minyak, sebagai peralatan utama dalam sistem pengagihan kuasa untuk perusahaan perindustrian dan perlombongan serta bangunan awam, melaksanakan tugas penting untuk mengurangkan voltan rangkaian voltan tinggi 10(6)kV atau 35kV-ke voltan bas 230/400V untuk memenuhi keperluan kuasa pengguna. Pengubah jenis ini sesuai untuk bekalan kuasa AC 50(60)Hz, dengan kapasiti penarafan tiga fasa maksimum 2500kVA dan kapasiti penarafan fasa tunggal maksimum 833kVA (tetapi pengubah fasa tunggal biasanya tidak disyorkan). Ia boleh digunakan di dalam rumah atau dipasang di luar rumah. Bagi transformer berkapasiti 315kVA ke bawah, malah boleh dipasang terus pada tiang. Tambahan pula, ia mempunyai keperluan tertentu mengenai keadaan persekitaran, termasuk julat suhu ambien, suhu purata harian maksimum, suhu purata tahunan maksimum, kelembapan relatif dan ketinggian. Jika syarat penggunaan sebenar tidak mematuhi peraturan ini, pelarasan kuota yang sesuai mesti dibuat mengikut standard GB6450-86.
1. Minyak Pembeza Fasa-pengubah terendam boleh dibahagikan kepada tiga-pengubah fasa dan-pengubah fasa tunggal. Dalam tiga-sistem kuasa fasa, tiga-pengubah fasa ialah pilihan konvensional. Walau bagaimanapun, apabila kapasiti terlalu besar atau keadaan pengangkutan terhad, tiga-pengubah fasa tunggal boleh digunakan untuk membentuk bank pengubah untuk memenuhi permintaan.
2. Pengkelasan penggulungan
Transformer boleh dikelaskan kepada dua-transformer belitan dan tiga-transformer belitan berdasarkan bilangan belitan. Dua-transformer belitan ialah jenis biasa, dengan dua belitan pada terasnya: satu sebagai belitan primer dan satu lagi sebagai belitan sekunder. Tiga-pengubah penggulungan biasanya sesuai untuk kapasiti yang lebih besar (melebihi 5600 kVA), dan pengubah ini boleh menyambung kepada tiga talian penghantaran voltan yang berbeza. Tambahan pula, dalam beberapa aplikasi khas, walaupun transformer Saton dengan lebih banyak belitan digunakan.
3. Klasifikasi Struktur
Transformer boleh dikelaskan kepada-transformer jenis teras dan transformer jenis shell-berdasarkan ciri strukturnya. Dalam transformer jenis-teras, belitan biasanya dililit pada bahagian luar teras, manakala dalam transformer jenis shell-, teras terletak di sekeliling belitan. Kedua-dua jenis transformer ini mempunyai sedikit perbezaan struktur, tetapi prinsip kerjanya tidak berbeza secara asasnya. Dalam amalan, sebahagian besar transformer yang biasa digunakan dalam sistem kuasa ialah jenis-teras.
Di samping itu, transformer juga mengandungi komponen utama lain, seperti teras, belitan, tangki minyak, konservator minyak, sesendal penebat, penukar paip dan geganti gas, yang bersama-sama membentuk struktur lengkap pengubah.
4. Teras Sebagai teras litar magnet pengubah, teras memainkan peranan penting. Semasa operasi pengubah, teras menjana haba akibat histerisis dan kehilangan arus pusar. Untuk mengurangkan kehilangan haba ini dengan berkesan dan meminimumkan saiz dan berat pengubah, kepingan keluli silikon berorientasikan-gulungan-sejuk dengan kebolehtelapan tinggi dan ketebalan kurang daripada 0.35mm biasanya digunakan untuk membina teras. Tambahan pula, berdasarkan susunan belitan dalam teras, transformer boleh dikelaskan kepada dua jenis: jenis-teras dan jenis-cengkerang.
Dalam pengubah-berkapasiti besar, untuk memastikan haba yang dijana oleh kehilangan teras secara berkesan dibawa oleh minyak penebat semasa peredaran, sekali gus mencapai penyejukan yang baik, teras biasanya direka bentuk dengan saluran minyak penyejuk khusus.
5.Belitan Belitan adalah komponen utama pengubah, bertanggungjawab untuk menukar tenaga elektrik kepada tenaga magnet dan kemudian kembali kepada tenaga elektrik. Dalam transformer, belitan biasanya dibina daripada wayar tembaga atau aluminium bertebat untuk mengurangkan kehilangan konduktif. Pada masa yang sama, bahan penebat digunakan untuk membalut dan mengasingkan belitan untuk memastikan prestasi penebat dan pelesapan haba. Berdasarkan susunan belitan dalam teras, transformer boleh dikelaskan kepada dua jenis: jenis-teras dan jenis-cengkerang.
Penggulungan dan teras bersama-sama membentuk komponen teras pengubah. Semasa operasi pengubah, belitan menjana haba disebabkan oleh rintangan mereka sendiri atau rintangan sentuhan pada sendi; fenomena ini boleh dijelaskan oleh hukum Joule.
Penggulungan adalah komponen penting dalam pengubah, dan operasi yang betul adalah penting untuk prestasi pengubah. Walau bagaimanapun, belitan mungkin menghadapi pelbagai masalah semasa operasi. Pertama, haba dijana disebabkan oleh rintangan belitan sendiri atau rintangan sentuhan pada sendi, fenomena fizikal yang didedahkan oleh undang-undang Joule. Oleh itu, belitan mesti mengelak daripada membawa arus melebihi arus terkadarnya untuk tempoh yang lama untuk mengelakkan terlalu panas. Tambahan pula, apabila arus litar- pintas melaluinya, ia menghasilkan daya elektromagnet yang ketara pada belitan, yang berpotensi menyebabkan kerosakan serius pada pengubah.
Terdapat pelbagai jenis belitan transformer, yang paling asas ialah belitan sepusat dan berjalin. Kesalahan utama yang mungkin dihadapi oleh belitan ini termasuk litar pintas antara-pusing dan litar pintas ke selongsong. Litar pintas antara-belok boleh disebabkan oleh penuaan penebat, operasi beban lampau atau kerosakan mekanikal semasa melalui-litar pintas litar. Litar pintas antara-belok juga boleh berlaku apabila paras minyak dalam transformer menurun, menyebabkan bahagian belitan terdedah di atas permukaan minyak. Pada masa yang sama, lebihan arus semasa litar pintas litar-laluan boleh mengubah bentuk belitan, seterusnya merosakkan penebat dan dengan itu mencetuskan litar pintas antara-pusing.
Apabila litar pintas antara-berlaku, arus dalam-belitan litar pintas mungkin melebihi nilai terkadar, tetapi arus keseluruhan belitan mungkin masih dalam had. Dalam kes ini, peranti perlindungan gas mungkin diaktifkan, dan dalam kes yang teruk, peranti perlindungan pembezaan juga mungkin campur tangan. Litar pintas pada selongsong juga boleh disebabkan oleh penuaan penebat, kelembapan minyak, penurunan paras minyak, atau kilat dan voltan lampau operasi. Tambahan pula, arus lebih semasa litar pintas-laluan juga boleh menyebabkan ubah bentuk belitan, membawa kepada litar pintas ke selongsong. Litar pintas jenis ini biasanya mencetuskan operasi peranti perlindungan gas dan peranti perlindungan pembumian.
6. Tangki Minyak Komponen teras minyak-pengubah terendam-belitan dan teras-ditempatkan di dalam tangki minyak yang diisi dengan minyak pengubah. Tangki minyak jenis ini biasanya dikimpal daripada plat keluli dan direka bentuk untuk memberikan perlindungan mekanikal yang teguh dan penyejukan yang sangat baik. Untuk transformer sederhana dan kecil, tangki biasanya terdiri daripada dua bahagian: cangkang tangki dan penutup tangki. Badan pengubah ditempatkan di dalam cangkerang, manakala pembukaan penutup tangki memudahkan pemeriksaan dan penyelenggaraan badan.
Tambahan pula, transformer boleh dibahagikan kepada dua kategori utama berdasarkan kaedah penebat dan penyejukannya: jenis-minyak dan kering-yang. Dalam minyak-transformer tenggelam, teras dan belitan direndam bersama dalam minyak transformer, dengan itu meningkatkan prestasi penebat dan mengoptimumkan keadaan penyejukan. Namun begitu, pengubah jenis kering-juga digunakan dalam aplikasi khusus tertentu, seperti lampu jalan dan lampu lombong.
1. Transformer tidak-minyak tertutup-, seperti siri S8, S9 dan S10, biasanya digunakan dalam perusahaan perindustrian dan perlombongan, pertanian dan pembinaan awam.
2. Transformer terendam minyak tertutup-, termasuk model seperti S9, S9-M dan S10-M, amat sesuai untuk persekitaran yang kompleks dengan tahap minyak dan bahan kimia yang tinggi, seperti dalam industri petroleum dan kimia.
3. Transformer terendam minyak yang dimeterai-, seperti siri BS9, S9-, S10-, S11-MR, SH dan SH12-M, digunakan secara meluas untuk pengagihan kuasa di pelbagai lokasi, termasuk perusahaan perindustrian dan perlombongan, pertanian dan bangunan awam.
Selain itu, terdapat pengubah yang direka untuk tujuan tertentu, seperti-pengubah voltan tinggi untuk ujian, pengubah untuk relau elektrik, pengubah untuk kimpalan dan pengubah yang digunakan dalam litar thyristor. Transformer voltan dan transformer arus untuk alat pengukur juga amat diperlukan.
a. Penggulungan voltan-rendah bagi pengubah tenggelam-minyak, melainkan menggunakan konduktor kuprum dalam model-berkapasiti kecil, biasanya menggunakan reka bentuk silinder dengan belitan kerajang kuprum. Penggulungan voltan tinggi-menggunakan struktur silinder berbilang-lapisan. Reka bentuk ini membantu mengekalkan agihan pusingan-ampere yang seimbang, mengurangkan fluks kebocoran dan meningkatkan kekuatan mekanikal dan keupayaan tahan litar-pendek.
b. Untuk memastikan kestabilan, kedua-dua teras dan belitan diikat dengan-nat pengunci sendiri untuk menahan hentakan semasa pengangkutan. Tambahan pula, struktur tanpa teras membolehkan pengubah menahan kejutan pengangkutan yang lebih besar.
c. Semasa pembuatan, kedua-dua gegelung dan teras mengalami pengeringan vakum, dan proses penapisan dan suntikan minyak vakum digunakan untuk memastikan tahap kelembapan dalaman diminimumkan.
d. Tangki minyak mempunyai reka bentuk yang bijak dengan kepingan beralun, yang mempunyai fungsi pernafasan untuk mengimbangi perubahan isipadu minyak yang disebabkan oleh variasi suhu, sekali gus menghapuskan keperluan untuk konservator minyak dan mengurangkan ketinggian pengubah.
e. Oleh kerana penggunaan kepingan beralun, minyak pengubah diasingkan dari udara luar, dengan berkesan menghalang pencerobohan oksigen dan kelembapan, dengan itu mengekalkan prestasi penebat yang sangat baik.
f. Ringkasnya, ciri reka bentuk ini secara kolektif memastikan bahawa transformer terendam minyak{1}}tidak memerlukan pertukaran minyak dalam keadaan beban biasa, mengurangkan kos penyelenggaraan dengan ketara dan memanjangkan hayat perkhidmatannya dengan ketara.
Dalam situasi dengan sejumlah besar beban primer atau sekunder, adalah disyorkan untuk mengkonfigurasi dua atau lebih transformer. Dengan cara ini, walaupun satu transformer terputus sambungan, kapasiti transformer yang tinggal dapat memenuhi permintaan kuasa beban primer dan sekunder. Pada masa yang sama, beban primer dan sekunder harus ditumpukan sebanyak mungkin untuk mengelakkan penyebaran yang berlebihan.
Apabila kapasiti beban bermusim adalah besar, transformer khusus disyorkan. Contohnya termasuk beban penyejukan penyaman udara dan pemanasan beban pemanasan elektrik di bangunan awam yang besar. Dalam aplikasi dengan beban pekat yang tinggi, transformer khusus disyorkan. Ini termasuk peralatan pemanas besar, mesin X-ray besar dan relau arka elektrik.
Jika beban pencahayaan adalah besar, atau jika berkongsi pengubah untuk kuasa dan pencahayaan memberi kesan ketara kepada kualiti pencahayaan dan hayat mentol, pengubah pencahayaan khusus boleh dipasang. Biasanya, kuasa dan pencahayaan berkongsi satu transformer.
7. Persekitaran Operasi:
Di bawah keadaan persekitaran biasa, kedua-dua pengubah jenis-rendam dan kering-minyak ialah pilihan yang berdaya maju. Transformer ini sesuai untuk perusahaan perindustrian dan perlombongan, pencawang bebas atau melekat dalam pertanian, dan pencawang bebas di kawasan kediaman. Model pengubah yang tersedia termasuk S8, S9, S10, SC(B)9 dan SC(B)10. Tambahan pula, kesan suhu terhadap pemilihan transformer mesti dipertimbangkan.
① Transformer ini boleh mengekalkan-operasi stabil jangka panjang pada 220 darjah .
② Mereka boleh dengan mudah menahan renjatan suhu-jangka pendek-tinggi 350 darjah .
③ Transformer ini mengekalkan prestasi cemerlang tanpa mengira variasi suhu yang luas atau turun naik kelembapan.
④ Pada 250 darjah, ia tidak akan cair, mengalir atau menyokong pembakaran.
⑤ Lebih hebat lagi, transformer ini tidak akan melepaskan gas toksik atau menghakis walaupun pada suhu melampau sehingga 750 darjah .
Tambahan pula, transformer ini mempunyai kapasiti beban yang sangat baik, mampu memenuhi permintaan kuasa di bawah pelbagai keadaan operasi yang kompleks.
Apabila menentukan kapasiti transformer pengedaran, kapasiti pelbagai peralatan elektrik mesti dipertimbangkan secara menyeluruh, dan beban dikira (biasanya tidak termasuk beban perlindungan kebakaran). Kapasiti ketara yang diberi pampasan adalah asas utama untuk memilih kapasiti dan nombor pengubah. Biasanya, faktor beban pengubah dikekalkan pada kira-kira 85%. Kaedah ini agak mudah dan sesuai untuk anggaran kapasiti.
Menurut pengesyoran GB/T17468-1998 "Garis Panduan Pemilihan untuk Pengubah Kuasa", pemilihan kapasiti pengubah agihan harus digabungkan dengan GB/T15164-94 "Garis Panduan Beban untuk Transformer Kuasa Terendam Minyak" atau GB/T17211-1998 "Loyd Guidelines Powerlines Guidelines" untuk Dryd pada beban yang dikira. Kedua-dua garis panduan yang dinyatakan di atas menyediakan atur cara komputer dan gambar rajah beban kitaran biasa untuk menentukan dengan lebih tepat kapasiti transformer pengagihan.
Minyak pengubah disukai kerana penebat yang sangat baik dan kekonduksian haba, dan harganya agak berpatutan.
Minyak pengubah secara berkesan menyelesaikan masalah pelesapan haba dan-penebat voltan tinggi dalam pengubah-berkapasiti besar.
Walau bagaimanapun, ia juga mempunyai beberapa kelemahan:
Minyak pengubah mudah terbakar; sentuhan dengan nyalaan berpotensi menyebabkan pembakaran atau bahkan letupan, memerlukan pengendalian yang teliti.
Minyak ini menimbulkan potensi bahaya kesihatan, memerlukan langkah perlindungan yang sesuai semasa operasi.
Minyak pengubah memerlukan pemeriksaan profesional yang kerap untuk memastikan prestasinya yang stabil dan selamat.
Transformer benam minyak-dicirikan oleh prestasi pengedap yang lemah dan mudah terdedah kepada penuaan, yang boleh menyebabkan kebocoran minyak yang serius di tapak operasi. Ini bukan sahaja menjejaskan operasi biasa peralatan tetapi mungkin juga mempunyai kesan buruk terhadap persekitaran sekeliling.
Transformer benam minyak{0}}mempunyai kelas penebat yang agak rendah, biasanya direka bentuk dan dihasilkan mengikut piawaian penebat Kelas A. Oleh itu, perhatian khusus mesti diberikan kepada penilaian jangka hayat mereka semasa pemilihan dan penggunaan.
Tahap pempolimeran (DP) bahan penebat pengubah adalah penunjuk utama untuk mengukur tahap penuaan penebat, dan ketepatan dan kebolehpercayaannya diiktiraf secara meluas. Untuk menentukan tahap penuaan transformer, kami biasanya menggunakan tahap purata pempolimeran (DP) papan kertas penebat sebagai piawai. Berikut adalah kriteria kami: Purata DP kurang daripada 450 menunjukkan gred jangka hayat; purata DP kurang daripada 250 menunjukkan gred berbahaya.
1) Piawaian Kekuatan Tegangan untuk Gred Jangka Hayat dan Bahaya
Dalam gred jangka hayat, kertas penebat mengekalkan 60% daripada kekuatan tegangan maksimum awalnya di bawah keadaan litar- pintas luaran. Sebaik sahaja gred berbahaya dicapai, kekuatan sisa ini menurun kepada 15%.
2) Piawaian Kebarangkalian Kegagalan DP untuk Gentian Kertas Penebat Jepun
Apabila nilai DP lebih besar daripada atau sama dengan 450, kebarangkalian kegagalan gentian kertas penebat ialah 0; apabila nilai DP adalah antara 450 dan 250, kebarangkalian kegagalan adalah berkadar songsang dengan nilai DP, khususnya (450 - DP) / 200; dan apabila nilai DP kurang daripada 250, kebarangkalian kegagalan ialah 1.
3) Formula untuk menganggar baki hayat transformer menggunakan purata DP
Kita boleh menganggarkan baki hayat transformer menggunakan nilai DP purata awalnya (n0), purata DP selepas L tahun (nL), dan bilangan tahun L. Formula khusus ialah: Baki hayat (nL/n0)=(1 - r)L, dengan r ialah kadar penurunan purata DP.
Semasa pengendalian minyak-transformer kuasa terendam, haba yang dihasilkan oleh belitan dan teras mula-mula dipindahkan ke minyak pengubah, dan kemudian melalui minyak ke medium penyejukan. Bergantung pada kapasiti pengubah, terdapat beberapa kaedah penyejukan:
1. Penyejukan peredaran minyak semula jadi, iaitu,-penyejukan diri-minyak.
2. Penyejukan udara peredaran minyak semula jadi, iaitu,-penyejukan udara terendam minyak.
3. Paksa peredaran minyak penyejukan air.
4. Paksa peredaran minyak penyejukan udara.
Ini ialah kaedah penyejukan biasa untuk-transformer kuasa tenggelam minyak. Memilih kaedah penyejukan yang sesuai berdasarkan penggunaan sebenar adalah penting.
1. Skop yang berkenaan: Sesuai untuk ketinggian tidak melebihi 1000 meter, kegunaan dalaman atau luaran.
2. Keadaan Persekitaran: Operasi stabil dalam keadaan suhu ambien maksimum +40 darjah dan suhu purata harian maksimum +30 darjah .
3. Julat Suhu: Suhu purata tahunan +20 darjah , suhu minimum -25 darjah .
4. Penyesuaian: Penyelesaian pengubah untuk keadaan operasi khas boleh disediakan mengikut keperluan pengguna.
Seterusnya, kita akan mendalami analisis kesalahan kaedah penyejukan ini dalam aplikasi praktikal.
Transformer mungkin menghadapi pelbagai kerosakan semasa operasi, termasuk kerosakan pada belitan, sesendal, penukar paip dan aksesori seperti teras dan tangki. Kerosakan belitan terutamanya nyata sebagai litar pintas antara-putaran, pembumian belitan, fasa-ke-litar pintas fasa, litar terbuka dan kegagalan kimpalan. Kerosakan sesendal biasanya disebabkan oleh pembentukan skala, yang dengan mudah boleh mencetuskan kilatan kilat semasa kabus lebat atau hujan renyai, yang membawa kepada-pebumian fasa tunggal atau fasa-ke-litar pintas fasa pada sisi voltan tinggi-pengubah. Tambahan pula, kebocoran teruk juga merupakan masalah yang ketara, yang boleh disebabkan oleh keretakan kimpalan, kegagalan pengedap, getaran semasa operasi, kesan luaran pada tangki, dan kerosakan kakisan. Jika kebocoran dikesan, pengubah hendaklah segera ditutup untuk pembaikan dan pelinciran. Pada masa yang sama, kerosakan penukar paip juga perlu dipantau dengan teliti.