Jaka jest różnica między transformatorami suchymi a transformatorami zanurzonymi w oleju? Jak wybrać?

Transformatory są powszechnym i krytycznym sprzętem w systemach elektroenergetycznych, używanym do zmiany wielkości napięcia przemiennego do przesyłania i dystrybucji energii elektrycznej w przesyłaniu, dystrybucji i innych zastosowaniach. Transformatory suche i transformatory zanurzone w oleju to dwa rozpowszechnione typy, wykazujące znaczne różnice w środkach izolacyjnych, metodach rozpraszania ciepła i zdolności adaptacji do środowiska. W tym artykule omówiono różnice między transformatorami suchymi i zanurzonymi w oleju oraz przedstawiono zalecenia dotyczące wyboru odpowiedniego typu transformatora.

Najbardziej znacząca różnica między transformatorami zanurzonymi w oleju i transformatorami suchymi polega na obecności lub braku „oleju”. Ponieważ olej jest płynną cieczą, transformatory zanurzone w oleju koniecznie posiadają obudowę. Wewnątrz tej obudowy znajduje się olej transformatorowy, który zanurza uzwojenia transformatora, czyniąc je niewidocznymi z zewnątrz. Transformatory suche, pozbawione oleju, nie wymagają obudowy, co pozwala na bezpośrednią widoczność uzwojeń transformatora. Inną cechą charakterystyczną jest zbiornik oleju w transformatorach zanurzonych w oleju, w którym przechowywany jest olej transformatorowy. Jednakże nowsze transformatory zanurzone w oleju mogą nie zawierać zbiornika oleju.

Obydwa są transformatorami mocy, wyposażonymi w żelazny rdzeń dla obwodu magnetycznego i uzwojenia dla obwodu elektrycznego. Podstawowe rozróżnienie polega na konstrukcji „zanurzonej w oleju” i konstrukcji „suchej”. W szczególności różnią się między sobą media chłodzące: w pierwszym wykorzystuje się olej transformatorowy (lub inne oleje, takie jak olej β) zarówno do chłodzenia, jak i izolacji, podczas gdy w drugim jako czynnik chłodzący wykorzystuje się powietrze lub gazy, takie jak SF6. Transformatory zanurzone w oleju zanurzają zespół rdzenia i uzwojenia w zbiorniku oleju wypełnionym olejem transformatorowym. Transformatory suche zazwyczaj otaczają rdzeń i uzwojenia żywicą epoksydową; Częściej stosowany typ niekapsułkowany wykorzystuje obecnie specjalny papier izolacyjny impregnowany dedykowanym lakierem, aby zapobiec przedostawaniu się wilgoci do uzwojeń lub rdzenia.

Transformatory zanurzone w oleju są wyposażone w zewnętrzne grzejniki zaprojektowane w celu ułatwienia odprowadzania ciepła - w szczególności cyrkulacji wewnętrznego oleju izolacyjnego - działającego jak radiatory. Transformatorom suchym brakuje takich grzejników, zamiast tego do chłodzenia służą wentylatory umieszczone pod cewkami transformatora.

Transformatory olejowe, ze względu na wymogi bezpieczeństwa przeciwpożarowego, instaluje się zazwyczaj w przeznaczonych do tego pomieszczeniach transformatorowych lub na zewnątrz. Jednakże transformatory suche są zawsze instalowane w pomieszczeniach zamkniętych, zwykle w pomieszczeniach rozdzielczych.

Pod względem wielkości produkcji i wykorzystania transformatory suche osiągają obecnie jedynie napięcie znamionowe 35 kV i mają stosunkowo mniejszą moc w porównaniu z transformatorami zanurzonymi w oleju, zwykle do około 2500 kVA. Ponadto proces produkcji transformatorów suchych jest bardziej złożony niż transformatorów zanurzonych w oleju o tym samym napięciu i mocy, co skutkuje wyższymi kosztami. Dlatego transformatory wypełnione olejem są nadal bardziej powszechne w obecnych zastosowaniach. Jednakże transformatory suche są często stosowane w miejscach zasilania i dystrybucji energii o dużym zapotrzebowaniu na energię wewnętrzną, takich jak hotele, budynki biurowe i wieżowce, ze względu na ich korzyści dla środowiska, właściwości zmniejszające palność i odporność na uderzenia.

Oczywiście zarówno transformatory suche, jak i olejowe mają wyraźne zalety i wady. Transformatory wypełnione olejem oferują niższe koszty i łatwiejszą konserwację, ale są palne i wybuchowe. Transformatory suche, charakteryzujące się doskonałą odpornością ogniową, można instalować w centrach obciążenia, aby zminimalizować spadek napięcia i straty energii. Są jednak droższe, masywniejsze, mniej odporne na wilgoć i kurz oraz wytwarzają wyższy poziom hałasu.

Następnie podsumujmy różnice wspomniane powyżej w siedmiu następujących punktach:

1. Wygląd

Różne formy hermetyzacji: Transformatory suche odsłaniają rdzeń i uzwojenia, podczas gdy transformatory zanurzone w oleju odsłaniają jedynie zewnętrzną obudowę.

2. Konfiguracja leada

W transformatorach suchych stosuje się głównie tuleje z gumy silikonowej, podczas gdy w transformatorach zanurzonych w oleju stosuje się głównie tuleje porcelanowe;

3. Pojemność i napięcie

Transformatory suche są na ogół odpowiednie do zastosowań dystrybucyjnych, zazwyczaj o mocy poniżej 2000 kVA i napięciach równych lub niższych niż 10 kV, chociaż niektóre mogą osiągać poziomy napięcia 35 kV. Transformatory zanurzone w oleju mogą jednak osiągnąć dowolną wymaganą moc i pokryć wszystkie poziomy napięcia; W chińskich liniach przesyłowych ultrawysokiego napięcia 1000 kV, które są obecnie w budowie, wykorzystywane są wyłącznie transformatory zanurzone w oleju.

4. Różnice w izolacji i rozpraszaniu ciepła

Transformatory suche zazwyczaj wykorzystują izolację żywiczną i opierają się na naturalnym chłodzeniu powietrzem, przy większych wydajnościach uzupełnionych wymuszonym chłodzeniem powietrzem. Transformatory zanurzone w oleju wykorzystują jednak olej izolacyjny do izolacji elektrycznej. Ciepło wytwarzane przez uzwojenia jest przenoszone przez krążący olej izolacyjny w transformatorze do żeberek chłodnicy w celu rozproszenia.

5. Środowiska aplikacji

Transformatory suche są głównie stosowane w lokalizacjach wymagających „ognioodporności i przeciwwybuchowości”, dzięki czemu nadają się do budynków o dużej skali i wieżowców. Jednakże w przypadku transformatorów zanurzonych w oleju mogą wystąpić rozpryski oleju lub wycieki oleju, co może spowodować pożar. W związku z tym są one stosowane głównie na zewnątrz, gdzie znajdują się wykopane „doły naftowe powypadkowe”.

6. Różne nośności

Transformatory suche powinny generalnie pracować z wydajnością znamionową, natomiast transformatory zanurzone w oleju wykazują doskonałą zdolność do przeciążania.

7. Zróżnicowane struktury kosztów

W przypadku transformatorów o równoważnej mocy, jednostki suche wymagają znacznie wyższych cen zakupu niż ich odpowiedniki zanurzone w oleju.

Jak wybrać

1. Względy bezpieczeństwa: Jeśli wymagane jest wyższe bezpieczeństwo i odporność ogniowa, należy wybrać transformatory suche, ponieważ nie zawierają one łatwopalnego oleju izolacyjnego.

2. Wymagania dotyczące zasilania: W przypadku transformatorów dużej mocy, transformatory zanurzone w oleju są zazwyczaj bardziej odpowiednie ze względu na ich doskonałe możliwości rozpraszania ciepła.

3. Ograniczenia środowiskowe: Należy wziąć pod uwagę charakterystykę środowiska pracy transformatora i wybrać odpowiedni typ transformatora dla tego ustawienia.

4. Koszty konserwacji: Transformatory olejowe na ogół wymagają okresowych kontroli i utrzymania jakości oleju izolacyjnego, podczas gdy transformatory suche mają stosunkowo niższe koszty konserwacji.

Transformatory suche i olejowe wykazują wyraźne różnice w środkach izolacyjnych, metodach rozpraszania ciepła i zdolności adaptacji do środowiska. Wybór odpowiedniego typu transformatora zależy od konkretnych wymagań aplikacji i warunków środowiskowych. Formułując strategie wyboru transformatora, należy kompleksowo uwzględnić takie czynniki, jak bezpieczeństwo, wymagania dotyczące mocy, ograniczenia środowiskowe i koszty konserwacji. W przypadku obiektów krytycznych i lokalizacji o wysokich wymaganiach bezpieczeństwa, takich jak szpitale i szkoły, w celu maksymalizacji bezpieczeństwa zazwyczaj preferowane są transformatory suche. I odwrotnie, w dużych kompleksach przemysłowych i systemach elektroenergetycznych wymagających transformatorów dużej mocy, transformatory zanurzone w oleju są często bardziej odpowiednie ze względu na ich doskonałe możliwości rozpraszania ciepła i odporność na trudne warunki środowiskowe.