Transformator dystrybucyjny wypełniony olejem mineralnym

Dlaczego olej mineralny?
Jak zapewne wiesz, transformatory dystrybucyjne wypełnione olejem mineralnym są najpopularniejszym typem transformatorów dystrybucyjnych. Są jednymi z najważniejszych elementów i można je znaleźć w systemach zaopatrzenia elektrycznego na całym świecie.

Pomimo że olej izolacyjny jest płonną cieczą, niezawodność transformatorów zanurzonych w oleju została dobrze udowodniona przez wiele lat w systemach zaopatrzenia energetycznego, gdzie bezpieczeństwo dostawy energii jest najwyższej wagi.

Jednak olej mineralny jest płonny. W przypadku większości awarii w cewkach transformatora zazwyczaj dochodzi tylko do ucieczki oleju, ale możliwe jest również zapłonienie, zwłaszcza gdy powstaje łuk elektryczny tuż pod powierzchnią oleju.

W takich przypadkach często wybiera się transformator suchy lub transformator wypełniony cieczą o wysokiej temperaturze zapłonu. Integralność systemu izolacji w transformatorze zanurzonym w oleju zależy częściowo od stanu oleju. Na większości ustanowionych sieci zaopatrzenia energetycznego na świecie powszechną praktyką było pozwalanie transformatorom „oddychać” naturalnie, gdy płyn izolacyjny rozszerza się i kurczy wraz z obciążeniem.

Zostało jednak również uznane, że wprowadzenie jakiegoś rodzaju systemu ochronnego, aby zapobiec zanieczyszczeniu płynu izolacyjnego zanieczyszczeniami powietrznymi, ma zaletę dłuższego okresu użytkowania izolacji, szczególnie przy wysokich współczynnikach obciążenia.

Dla większości transformatorów dystrybucyjnych o mocy poniżej 500 kVA zainstalowanych w umiarkowanych strefach klimatycznych świata, najprostszym, ale w pełni wystarczającym systemem ochrony oleju jest dehydrator z żelową krzemionką.

Podczas obniżonego obciążenia powietrze wprowadzane do zbiornika transformatora najpierw przechodzi przez wannę oleju, aby usunąć stałe zanieczyszczenia. Następnie przechodzi przez kryształki żelowej krzemionki, które skutecznie usuwają wilgoć.

Najczęściej spotykany typ systemu ochrony oleju prawdopodobnie obejmuje zbiornik buforowy lub naczynie ekspansywne. Ta konfiguracja ma sump, który przechwytuje większość zanieczyszczeń powietrznych (jak pokazano na rysunku 1 powyżej).

Najprostszym sposobem zapobieżenia zanieczyszczeniu oleju jest zamknięcie zbiornika przed powietrzem zewnętrznym i zaprojektowanie go tak, aby wytrzymywał ciśnienia generowane przez rozszerzający się płyn chłodzący (rys. 2). Ze względu na rozpuszczalność gazu w oleju te ciśnienia pozostają stosunkowo niskie i rzadko przekraczają 0,43 kg/cm² w stabilnych warunkach obciążenia.

Powstanie specjalistycznej maszyny automatycznie składającej i spawającej blachy stalowe w głębokie fałdy do formowania bocznych ścian zbiornika transformatora sprawiło, że zbiorniki faliste stały się bardziej opłacalne. Blachy stalowe mają zwykle grubość od 1,2 do 1,5 mm, co daje zbiornik lekki i kompaktowy. Jego mechaniczna wytrzymałość pochodzi z blisko ze sobą ulokowanych, głębokich fałdów.

Blachy stalowe o szerokości do 2000 mm i głębokości 400 mm umożliwiają chłodzenie transformatorów o mocy do 5000 kVA tą metodą. Jednak ich typowa aplikacja dotyczy transformatorów dystrybucyjnych o mocy do 1600 kVA.

Elastyczność paneli falistych doprowadziła do opracowania projektu całkowicie szczelnego zbiornika falistego. W tym projekcie zbiornik jest całkowicie wypełniony, a rozszerzenie płynu jest kompensowane przez giętkość ścian zbiornika. Płyn wewnątrz zbiornika nie ma kontaktu z atmosferą, co pomaga zachować system izolacji transformatora i zmniejsza wymagania utrzymaniowe.

Projekty zbiorników transformatorów falistych są używane od ponad 30 lat i są teraz uznawane za niezawodną metodę budowy zbiorników.