Увод
11kV уљни разводни трансформаториспадају међу најкритичније опрему за конверзију енергије у електродистрибутивним мрежама. Они су широко распоређени у градским електроенергетским мрежама, индустријским парковима, стамбеним заједницама, рударским локацијама и новим енергетским електранама. Многим инжењерима набавке, техничарима за одржавање и почетницима у електроенергетској индустрији потребно је јасно разумевање унутрашњих структура трансформатора током избора опреме, ремонта и отклањања кварова. Спољни резервоар и расхладна ребра су само спољашње кућиште јединице. Све основне компоненте које врше трансформацију напона и носе електрична оптерећења су затворене унутар резервоара за уље. Овај водич систематски разлаже комплетну унутрашњу конструкцију 11кВ трансформатора уроњених у уље, објашњава функцију сваке компоненте, својства материјала и заједничку радну логику између делова. Помаже читаоцима да схвате принципе рада опреме и пружа поуздане референце за набавку производа, рутинску инспекцију, одржавање и дијагнозу кварова.
Гвоздено језгро
Гвоздено језгро служи као оквир магнетног кола и компонента језгра за пренос магнетног флукса. Гвоздено језгро 11кВтрансформатор уроњен у уљесе углавном склапа слагањем хладно ваљаних зрнасто оријентисаних силицијумских челичних лимова са високом магнетном пропусношћу. Изолациони премаз се наноси на површину лимова од силицијумског челика, који ефикасно смањује губитак вртложне струје и губитак хистерезе који се ствара под наизменичним магнетним пољима, смањујући производњу топлоте опреме. Гвоздено језгро се састоји од ногу језгра и јарма. Намотаји су постављени на ноге језгра, док јармови затварају магнетно коло. Гвоздено језгро је чврсто стегнуто и фиксирано како би се избегла прекомерна бука изазвана електромагнетним вибрацијама након укључивања. Гвоздено језгро усваја уземљење у једној тачки у електричном дизајну да спречи плутајући потенцијал који може изазвати делимично пражњење. Овај дизајн је неопходан за дуготрајан сигуран рад трансформатора. Ако дође до уземљења у више тачака на гвозденом језгру, циркулишућа струја ће се формирати и прегрејати челичне лимове од силикона, убрзавајући старење изолационог уља и чак довести до озбиљних унутрашњих кварова.
Намотаји (калемови)
Намотаји су део електричног кола трансформатора, подељен на високонапонске и нисконапонске намотаје, концентрично постављене на ноге гвозденог језгра. За типичан дистрибутивни трансформатор од 11 кВ, називни напон на страни високог напона је 11 кВ, а на страни ниског напона обично излази 400 В. Нисконапонски намотаји су распоређени близу гвозденог језгра, а високонапонски намотаји су постављени на спољни слој. Пошто нисконапонски намотаји носе велику струју, усвајају се бакарна фолија или дебели бакарни проводници. Високонапонски намотаји раде под високим напоном, користећи танке бакарне жице изоловане вишеслојном папирном изолацијом. Проводници су омотани изолационим папиром високе чврстоће како би се формирала изолација од завоја до завоја и изолација од слоја до слоја. Главне изолационе празнине испуњене трансформаторским уљем резервисане су између високонапонских и нисконапонских намотаја за електричну изолацију. Намотаји морају имати довољну механичку чврстоћу. Када дође до кварова кратког споја у систему напајања, огромна електромагнетна сила кратког споја утиче на завојнице. Робусна структура намотаја може издржати деформацију и спречити оштећење изолације. Водови за намотаје се извлаче из резервоара кроз изолационе чауре за повезивање са спољним кабловима за напајање.
Изолациони систем и трансформаторско уље
Унутрашњи изолациони систем комбинује чврсте изолационе материјале и течно изолационо уље. Чврсти изолациони материјали укључују изолациони папир, изолациону прес плочу, изолационе носаче и блокове, који се користе за одвајање намотаја и потпорних намотаја. Трансформаторско уље је незаменљив медијум унутар резервоара, са две основне функције: електричном изолацијом и одвођењем топлоте. Трансформаторско уље има одличну диелектричну чврстоћу. Попуњава празнине између свих унутрашњих делова како би се елиминисали ваздушни простори и спречило испуштање квара. Током рада, топлота коју стварају гвоздено језгро и намотаји преноси се на трансформаторско уље. Кроз природну конвекцију или присилну циркулацију, уље преноси топлоту на зид резервоара и радијаторе како би распршио топлоту. Осим тога, трансформаторско уље потискује оксидацију изолационих материјала и успорава старење изолације. Квалитет уља директно одређује радни век трансформатора. Прекомерна влага, нечистоће или гас унутар уља ће драстично смањити перформансе изолације. Стога је редовно испитивање узорковања уља приоритетни задатак у раду на одржавању.
Унутрашњи водови и мењач додира
Унутрашњи водови повезују терминале за намотаје са спољним чаурама. За водове се користе изоловани бакарни проводници, а распоред стриктно прати захтеве изолационог растојања како би се спречило пражњење између водова или између водова и земље. Преклопни прекидач је инсталиран унутар резервоара и повезан са тачкама одвајања високонапонских намотаја. Напон електричне мреже често има мање флуктуације. Након нестанка струје, радници на одржавању могу да подесе положаје славине измењивача славине како би променили број обртаја високонапонских намотаја, како би стабилизовали излазни напон на страни ниског напона. Имајте на уму да мењач славине може да ради само у условима искљученог напајања. Подешавање оптерећења је строго забрањено.
Компоненте унутрашње заштите
Унутар резервоара су распоређене различите компоненте заштите. Бухолц релеј је монтиран на цевоводу који повезује резервоар и конзерватор. Када се унутар трансформатора догоде мањи унутрашњи кварови, гас ће се разградити. У случају озбиљних кварова, пораст протока уља ће покренути релеј да пошаље алармне сигнале или активира искључивање кола. Сензори температуре са сондама уметнутим у резервоар су опремљени за праћење горње температуре уља. Унутрашње изолационе баријере и потпорне структуре фиксирају све унутрашње компоненте како би се избегло померање компоненти током транспорта или удар кратког споја.
Закључак
Унутрашња конструкција 11кВтрансформатор уроњен у уљеради као интегрисани систем. Гвоздено језгро формира магнетно коло, намотаји остварују конверзију између електричне енергије и магнетне енергије. Изолационо уље и чврста изолација заједно преузимају задатке изолације и одвођења топлоте. Мењачи славина, унутрашњи водови и заштитни уређаји гарантују регулацију напона и заштиту од квара. Старење или оштећење било које унутрашње компоненте ће директно утицати на укупан радни статус трансформатора. Савладавање знања о унутрашњој конструкцији помаже инжењерском особљу да заврши пријем опреме и редовно одржавање, брзо лоцира изворе кварова, продужи радни век трансформатора и обезбеди стабилно напајање дистрибутивних мрежа.
