Transformátorový olejový nádrž: Typy struktury a funkce vysvětleny

Úvod do nádrže na transformátorový olej

Nádrž na olej je klíčovým zařízením pro skladování oleje v transformátorech. Když se zatěžování transformátoru zvýší a teplota oleje stoupne, tepelné roztažení izolačního oleje uvnitř nádrže způsobí, že přebytečný olej přeteče do nádrže. Naopak, když teplota klesne, olej z nádrže odtéká zpět do hlavní nádrže. Tento proces umožňuje automatickou regulaci hladiny oleje, což nádrži umožňuje plnit funkce skladování a doplňování oleje, čímž zajistí, aby nádrž byla vždy plně naplněna olejem.

Zároveň nádrž snižuje plochu kontaktu mezi transformátorovým olejem a vzduchem. Vláha, prach a oxidovaný olejový šlam z atmosféry se usazují v sedimentační pasti na dně nádrže, což výrazně zpomaluje degradaci transformátorového oleje.

Konstrukce nádrže na olej

Tělo nádrže je válcový kontejner vyrobený ze svařených ocelových plechů, s objemem přibližně 10 % celkové kapacity nádrže. Je horizontálně montováno na vrcholu nádrže a spojeno s hlavní nádrží přes potrubí přes plynový relé, což umožňuje, aby hladina oleje volně stoupala a klesala s teplotními změnami. Za normálních provozních podmínek by měla minimální hladina oleje v nádrži být vyšší než trubka vysokého napětí; pro trubky s spojenou konstrukcí by měla minimální hladina oleje být nad vrcholem trubky. Na straně nádrže je instalován skleněný ukazatel hladiny oleje (nebo indikátor hladiny oleje) pro reálné časové sledování změn hladiny oleje.

Typy nádrží na olej

V současné době existuje tři hlavní typy nádrží na transformátorový olej:

• Kapslový typ nádrže: Obsahuje uvnitř gumovou kapsu, která odděluje transformátorový olej od vnější atmosféry a poskytuje prostor pro termické rozpínání a stahování.

• Membránový typ nádrže: Používá gumovou membránu k oddělení oleje od vzduchu a poskytuje potřebný objem pro termické rozpínání a stahování.

• Plešový typ nádrže: Používá kovové pleše k oddělení oleje od atmosféry a k uspokojení změn objemu oleje. Plešové nádrže jsou rozděleny na interní olejové a externí olejové typy, přičemž interní olejový typ nabízí lepší výkon, ale je větší.

Způsoby uzavírání nádrží na olej

• Otevřený typ (nezapnutý) nádrže: Transformátorový olej je přímo expozován vnějšímu vzduchu. Tato konstrukce má špatné uzavírání, což způsobuje, že olej je náchylný k vlhkosti a oxidaci, což vedou k nadměrnému obsahu vlhkosti a plynů, což ovlivňuje bezpečný provoz transformátoru. Tento typ byl většinou fázován a nachází se pouze v některých nízkonapěťových, malých kapacitních transformátorech.

• Kapslový typ nádrže: Je vybaven gumovou kapsou uvnitř nádrže, která odděluje olej od vzduchu. Kapsa komunikuje s atmosférou přes dýchací trubku a suchová látku, expanduje a stahuje se s změnami hladiny oleje. Avšak kapsa je náchylná k stárnutí a praskání, což umožňuje vniknutí vlhkosti a vzduchu do oleje, což vede k degradaci oleje, snížení izolačních vlastností a zvýšení dielektrických ztrát. Je nutné pravidelně měnit sílicagel a v těžkých případech může být nutné filtrovat olej nebo provést údržbu při odpojení elektřiny. Jeho použití se postupně snižuje.

• Membránový typ nádrže: Používá membránovou strukturu složenou ze dvou vrstev nylonové tkaniny s chloroprenovou gumou uprostřed a s nitrilovou gumou na vnější straně. Avšak má vysoké požadavky na montážní a údržbové procesy, s problémy jako jsou úniky oleje a poškození gumových komponent, což ovlivňuje bezpečnost, spolehlivost a čistotu provozu dodávky energie. Jeho použití se také postupně snižuje.

• Kovová plešová (interní olej) uzavřená nádrž: Používá kovový pružný prvek jako kompenzátor, zralou technologii široce používanou v elektrických systémech více než 20 let, která rozšiřuje technologii kovových plešových expanderů používaných v měřicích transformátorech.

• Interní olejová vertikální nádrž: Používá pleše jako kontejnery pro olej, s více plešemi spojenými paralelně a vertikálně umístěnými na základně, s přidanou vnější prachovou poklopou, a kompenzace objemu oleje je dosažena vertikálním pohybem pleší, s převážně obdélníkovým vzhledem.

• Externí olejová horizontální nádrž: Používá pleše jako vzduchovou blánu, horizontálně umístěnou uvnitř válcové nádrže, s izolačním olejem naplněným mezi vnější stranou pleše a válcem, a uvnitř pleše spojenou s externím vzduchem. Kompenzace objemu oleje je dosažena rozpínáním a stahováním pleše, což mění vnitřní objem nádrže, s horizontálně umístěným válcovým vzhledem.

Vlastnosti kovové plešové nádrže na olej

• V jádrové dutině je nainstalován tlumič jako ochranné zařízení proti přetlaku, který může zmírnit dopad náhlého zvýšení vnitřního olejového tlaku na tělo nádrže. Když tlak dosáhne limitu, jádro praskne a uvolní tlak, chrání tělo transformátoru a zvyšuje provozní spolehlivost - toto je jedinečná vlastnost, kterou nemají jiné nádrže.

• Jádro se skládá z jednoho nebo více plešových jednotek, s vnější ochrannou poklopou. Vnější strana jádra je expozována atmosféře, což umožňuje dobré odvádění tepla a ventilaci, podporuje cirkulaci oleje, snižuje vnitřní teplotu oleje a zvyšuje provozní spolehlivost.

• Ukazatel hladiny oleje se synchronizuje s rozpínáním a stahováním jádra, což poskytuje vysokou citlivost. Změny hladiny oleje lze přímo pozorovat skrz okénko na ochranné poklopně, což poskytuje intuitivní a spolehlivé čtení. Na ochranné poklopně je nainstalován spínač pro alarm hladiny oleje, což splňuje požadavky na nepilotovaný provoz.

• Žádný falešný hladina oleje: Tradiční nádrže mají potíže s úplným vypuzením vzduchu, což může způsobit falešnou hladinu oleje. Tento design, s jeho citlivým pohybem jádra a vyváženou ocelovou desku, která vytváří mírný kladný tlak, efektivně vypuzuje vnitřní vzduch, dokud není dosažena požadovaná hladina oleje, což eliminuje falešnou hladinu oleje.

• Kovové plešové expander nejsou vhodné pro nádrže na olej sestavy s přepínáním pod zátěží: Sestava s přepínáním pod zátěží, klíčová komponenta transformátoru, často při provozu upravuje napětí v závislosti na zátěži. Elektrické oblouky generované při přepínání vedou k rozkladu oleje a produkci plynů. Omezený objem úplně zapnutých kovových plešových expanderů brání uvolnění plynů, což vyžaduje časté místní ventily. Proto výrobci a uživatelé nedoporučují používat úplně zapnuté kovové plešové expander pro malé nádrže sestavy s přepínáním pod zátěží.