Резервуар для трансформаторного масла: объяснение типов структуры и функций

Введение в масляный конденсатор трансформатора

Масляный конденсатор является важным устройством для хранения масла в трансформаторах. Когда нагрузка на трансформатор увеличивается и температура масла повышается, изоляционное масло внутри бака расширяется от нагрева, что приводит к перетеканию излишков масла в конденсатор. Обратно, когда температура снижается, масло из конденсатора возвращается обратно в бак. Этот процесс позволяет автоматически регулировать уровень масла, позволяя конденсатору выполнять функции хранения и пополнения масла, обеспечивая, чтобы бак всегда был полностью заполнен маслом.

В то же время, конденсатор уменьшает площадь контакта между маслом трансформатора и воздухом. Влага, пыль и окисленные осадки, поглощенные из воздуха, оседают в ловушке осадков в нижней части конденсатора, значительно замедляя деградацию масла трансформатора.

Строение масляного конденсатора

Корпус конденсатора представляет собой цилиндрический контейнер, изготовленный из сваренных стальных пластин, с объемом примерно 10% от общего объема бака. Он горизонтально установлен на верхней части бака и соединен с основным баком через трубопровод через газовый реле, что позволяет уровню масла свободно изменяться в зависимости от изменения температуры. В нормальных условиях эксплуатации минимальный уровень масла в конденсаторе должен быть выше подъемника высоковольтного изолятора; для изоляторов с соединенной конструкцией минимальный уровень масла должен быть выше верха изолятора. На стороне конденсатора установлено стеклянное маслоуказательное устройство (или индикатор уровня масла) для оперативного контроля за изменениями уровня масла.

Типы масляных конденсаторов

В настоящее время существуют три основных типа масляных конденсаторов трансформаторов:

• Капсульный конденсатор: Имеет резиновую капсулу внутри, которая изолирует масло трансформатора от внешней атмосферы, обеспечивая пространство для теплового расширения и сжатия.

• Диафрагменный конденсатор: Использует резиновую диафрагму для разделения масла и воздуха, предоставляя необходимый объем для теплового расширения и сжатия.

• Гофрированный конденсатор: Использует металлическое гофрированное расширительное устройство для изоляции масла от атмосферы и аккомодации изменений объема масла. Гофрированные конденсаторы делятся на внутренние и внешние типы, где внутренний тип предлагает лучшие характеристики, но имеет больший размер.

Методы герметизации масляных конденсаторов

• Открытый (негерметичный) конденсатор: Масло трансформатора напрямую контактирует с внешним воздухом. Такой дизайн имеет плохую герметичность, что делает масло восприимчивым к влаге и окислению, приводя к избыточному содержанию влаги и газов, что влияет на безопасную работу трансформатора. Этот тип в основном вышел из использования и встречается только в некоторых низковольтных, маломощных трансформаторах.

• Капсульный конденсатор: Оснащен маслостойкой резиновой капсулой внутри конденсатора для изоляции масла от воздуха. Капсула связана с атмосферой через дыхательную трубку и осушитель, расширяясь и сжимаясь с изменением уровня масла. Однако капсула подвержена старению и растрескиванию, что позволяет влаге и воздуху проникать в масло, вызывая его деградацию, снижение изоляционных свойств и увеличение диэлектрических потерь. Требуется регулярная замена кремнезема, а в тяжелых случаях может потребоваться фильтрация масла или прекращение питания для технического обслуживания. Его применение постепенно уменьшается.

• Диафрагменный конденсатор: Использует диафрагменную конструкцию, состоящую из двух слоев нейлоновой ткани, проклеенной хлорпреновым каучуком, и покрытой нитрильным каучуком снаружи. Однако он имеет высокие требования к процессам установки и технического обслуживания, с проблемами, такими как утечка масла и повреждение резиновых компонентов, что влияет на безопасность, надежность и чистоту работы. Его использование также постепенно уменьшается.

• Металлический гофрированный (внутренний) герметичный конденсатор: Использует металлический эластичный элемент в качестве компенсатора, это зрелая технология, широко используемая в энергетических системах более 20 лет, продолжая технологию металлических расширителей, используемых в измерительных трансформаторах.

• Внутренний вертикальный конденсатор: Использует гофры в качестве контейнеров для масла, с несколькими гофрами, соединенными параллельно и установленными вертикально на базе, с добавлением внешнего пылезащитного кожуха, и компенсацией объема масла путем вертикального движения гофров, с преимущественно прямоугольной формой.

• Внешний горизонтальный конденсатор: Использует гофры в качестве воздушного мешка, горизонтально расположенного внутри цилиндра конденсатора, с изоляционным маслом, заполняющим пространство между внешней стороной гофров и цилиндром, и внутренней стороной гофров, связанной с внешним воздухом. Компенсация объема масла достигается за счет расширения и сжатия гофров, изменяющих внутренний объем конденсатора, с горизонтальным расположением цилиндрической формы.

Особенности металлического гофрированного масляного конденсатора

• Центральная полость оборудована демпфером в качестве устройства защиты от давления, который может смягчить воздействие внезапного увеличения внутреннего давления масла на корпус конденсатора. При достижении предела давления сердечник разрывается, выпуская давление, защищая корпус трансформатора и повышая надежность работы — уникальная особенность, которой нет у других конденсаторов.

• Сердечник состоит из одного или нескольких гофрированных элементов, с внешним защитным кожухом. Внешняя сторона сердечника открыта для атмосферы, что способствует хорошему теплоотводу и вентиляции, способствуя циркуляции масла, снижению внутренней температуры масла и повышению надежности работы.

• Индикатор уровня масла движется синхронно с расширением и сжатием сердечника, обеспечивая высокую чувствительность. Изменения уровня масла можно напрямую наблюдать через смотровое окно на защитном кожухе, предоставляя интуитивно понятные и надежные показания. На защитном кожухе установлен предохранительный выключатель для сигнализации о уровне масла, соответствующий требованиям бесперсональной работы.

• Нет явления ложного уровня масла: Традиционные конденсаторы не могут полностью удалить воздух, что может привести к ложному уровню масла. Этот дизайн, с его чувствительным движением сердечника и балансной стальной пластиной, создающей небольшое положительное давление, эффективно удаляет внутренний воздух до достижения желаемого уровня масла, устраняя ложный уровень масла.

• Металлические гофрированные расширители не подходят для масляных баков регуляторов напряжения под нагрузкой: Регулятор напряжения под нагрузкой, ключевой компонент трансформатора, часто корректирует напряжение в зависимости от нагрузки во время работы. Дуги, возникающие при регулировании, приводят к разложению масла и образованию газов. Ограниченный объем полностью герметичных металлических гофрированных расширителей препятствует выпуску газов, требуя частого вентилирования на месте. Поэтому производители и пользователи не рекомендуют использовать полностью герметичные металлические гофрированные расширители для малых конденсаторов регуляторов напряжения под нагрузкой.