Zbiornik oleju transformatorowego: struktura, wymagania i rozważania projektowe

Kiedy ludzie mówią o transformatorze zanurzonym w oleju-, zwykle skupiają się na rdzeniu, uzwojeniach, izolacji lub systemie chłodzenia. Thezbiornik oleju transformatorowegonie zawsze poświęca się taką samą uwagę. Ale w praktyce jest to dość ważna część całego transformatora.

Zbiornik przechowuje olej izolacyjny, chroni część czynną, obsługuje sprzęt chłodniczy i akcesoria oraz musi wytrzymywać obciążenia mechaniczne podczas pracy i transportu. W przypadku większych transformatorów jego konstrukcja może stać się zaskakująco skomplikowana.

W zależności od zastosowania, zbiorniki oleju transformatorowego mogą być stosowane do transformatorów o znamionach znamionowychTransformatory przekształtnikowe 6kV, 10kV, 35kV i 66kV do 110kV, 220kV, 330kV, 500kV i ±500kV. Podobne zasady projektowania dotyczą również reaktorów równoległych 330 kV i 500 kV.

Czym zatem charakteryzuje się dobry zbiornik oleju transformatorowego? Przyjrzyjmy się bliżej.

Najbardziej oczywistym zadaniem zbiornika oleju transformatorowego jestzawierają olej transformatorowy i chronią rdzeń i uzwojenia. To jednak tylko część historii.

Zbiornik musi również zapewniać wystarczającą wytrzymałość mechaniczną, utrzymywać niezawodne uszczelnienie, współpracować z wybranym systemem chłodzenia i pozostać stabilny podczas podnoszenia i transportu.

Wymagania stają się oczywiście coraz większe wraz ze wzrostem napięcia i wydajności transformatora.

Napięcie transformatora	Typowe rozważania dotyczące projektu zbiornika oleju
6kV–10kV	Zwarta konstrukcja, niezawodne uszczelnienie, ekonomiczne wykonanie i efektywne odprowadzanie ciepła
35 kV–66 kV	Większe prześwity izolacyjne, poprawiona wytrzymałość mechaniczna i odpowiednie układy chłodzenia
110 kV	Wyższe wymagania dotyczące uszczelnienia, wytrzymałości transportowej, rozmieszczenia tulei i luzów wewnętrznych
220 kV	Duża objętość oleju, mocniejsza konstrukcja zbiornika, ekranowanie elektromagnetyczne i wyrafinowana konstrukcja chłodzenia
330 kV–500 kV	Wytrzymała-konstrukcja, wysoka wytrzymałość mechaniczna, kontrolowane odkształcenie spawalnicze i zaawansowane ekranowanie
Transformatory przekształtnikowe ±500kV	Konstrukcja zbiornika-na dużą skalę, ścisła koordynacja izolacji, zarządzanie-przepływem oleju chłodzącego i kwestie transportu
Dławiki równoległe 330 kV/500 kV	Wysoka wytrzymałość mechaniczna, konstrukcja o niskich-stratach, niezawodne uszczelnienie i skuteczna kontrola upływu magnetycznego

Warto zwrócić uwagę na jedną rzeczodporność na próżnię. Podczas produkcji transformatora zbiornik może zostać poddany obróbce próżniowej w celu wysuszenia i napełnienia olejem. Zbiornik, który jest wystarczająco wytrzymały pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym, może nie działać dobrze w próżni, jeśli jego konstrukcja nie została odpowiednio zaprojektowana.

Dlatego też tak ważna jest sztywność zbiornika, usztywnienia, konstrukcja kołnierzy i jakość spawania.

Istnieje kilka sposobów klasyfikacji zbiorników oleju transformatorowego. Dwa z najbardziej praktycznych to:metoda chłodzeniai przezkształt zbiornika.

Układ chłodzenia ma bezpośredni wpływ na konstrukcję zbiornika.

W transformatorze chłodzonym naturalnie ciepło z rdzenia i uzwojeń przekazywane jest do oleju izolacyjnego, a następnie uwalniane przez powierzchnię zbiornika, grzejniki lub faliste ściany.

W większych transformatorach często stosuje się wymuszony obieg oleju. Tutaj dodawane są pompy i chłodnice zewnętrzne, a zbiornik wymaga odpowiednio zaprojektowanych połączeń wlotowych i wylotowych oleju. Wewnątrz zbiornika olej również musi przepływać przez odpowiednie obszary, a nie po prostu krążyć w sposób losowy.

Typowe metody chłodzenia transformatora obejmują:

ONAN- Olej Naturalny Powietrze Naturalny

ONAF- Olej naturalny, wymuszony powietrzem

OFAF- Siła powietrzna z użyciem oleju

OFWF- Tłumienie oleju Wymuszanie wody

Zbiornik i układ chłodzenia należy projektować jako jeden system. Próba traktowania ich jako całkowicie oddzielnych elementów może prowadzić do złej dystrybucji oleju, niepotrzebnych strat ciśnienia lub lokalnych gorących punktów.

Kształt zbiornika to kolejny powszechny sposób klasyfikacji zbiorników oleju transformatorowego.

Zbiorniki o płaskich-ścianachsą powszechnie stosowane w małych i średnich-transformatorach. Są stosunkowo proste i można je łączyć z grzejnikami zewnętrznymi.

Zbiorniki ścienne z tektury falistej-użyj paneli ze stali falistej, aby zwiększyć powierzchnię chłodzącą. Faliste ścianki mogą również kompensować zmiany objętości oleju spowodowane zmianami temperatury.

W przypadku dużych transformatorów mocy,bell-type or removable-cover tankssą powszechnie stosowane. Górną część zbiornika można zdjąć z dolnej części, zapewniając inżynierom dostęp do rdzenia i uzwojeń podczas montażu, kontroli i konserwacji.

Nie ma jednego kształtu zbiornika, który byłby najlepszy dla każdego transformatora. Właściwy wybór zależy od wydajności, napięcia, metody chłodzenia, ograniczeń transportowych i wymagań konserwacyjnych.

Struktura o małej lub średniej wielkości-zbiornik oleju transformatorowegojest zwykle dość proste.

Może składać się ze spawanych płyt stalowych, pokrywy zbiornika, uchwytów do podnoszenia, punktów uziemiających, połączeń chłodnicy, elementów do spustu i napełniania oleju, interfejsów termometru i otworów na tuleje.

W przypadku kompaktowych transformatorów rozdzielczych sam zbiornik może również znacząco przyczyniać się do rozpraszania ciepła. Na przykład ściany faliste zapewniają dodatkową powierzchnię chłodzącą bez konieczności stosowania dużej liczby zewnętrznych paneli grzejnikowych.

Proste nie znaczy jednak nieważne.

Złe spawanie, odkształcenie kołnierza lub nierówne powierzchnie mogą powodować problemy z uszczelnieniem. Niewielki wyciek oleju może początkowo nie wyglądać poważnie, ale ostatecznie może spowodować przedostanie się wilgoci do transformatora lub zmniejszenie poziomu oleju.

Transformatory dużej mocy to inna historia.

Duży zbiornik może obejmować główny korpus zbiornika, pokrywę zbiornika, górną część- typu dzwonowego, chłodnice, pompy oleju, chłodnice, przyłącza konserwatorów,-urządzenia nadmiarowe ciśnienia, wieżyczki z tulejami, skrzynki kablowe, konstrukcje podnoszące i osprzęt transportowy.

I wszystkie te części muszą ze sobą współpracować.

Zbiornik musi utrzymać bardzo dużą masę przy zachowaniu dokładności wymiarowej. Musi także wytrzymać wibracje podczas transportu, siły podnoszenia podczas instalacji oraz warunki ciśnienia i próżni podczas produkcji i eksploatacji.

W przypadku transformatorów 220 kV, 330 kV i 500 kV zbiornik nie jest zatem tylko wykonaną stalową skrzynką. Jest to starannie zaprojektowana konstrukcja mechaniczna.

Szereg szczegółów może mieć wpływ na niezawodność kadzi transformatora. Niektóre z nich można łatwo przeoczyć na wczesnym etapie projektowania.

Krawędzie zbiornika, szczególnie wokół kołnierza, są ważne zarówno ze względu na wytrzymałość, jak i szczelność.

Kołnierz wymaga wystarczającej sztywności, aby zapobiec nadmiernemu odkształceniu podczas dokręcania śrub. Jeśli kołnierz się wygnie, ściskanie uszczelki może stać się nierówne i może wystąpić wyciek.

Duże zbiorniki mogą wymagać wzmocnionych krawędzi lub dodatkowych usztywnień. Należy również dokładnie kontrolować procedury spawania, ponieważ ciepło spawania może powodować deformację.

Duże transformatory wymagają mocnych i niezawodnych konstrukcji podnoszących i zawieszających.

Ucha do podnoszenia i punkty podnoszenia powinny być rozmieszczone zgodnie ze środkiem ciężkości transformatora i przewidywanymi obciążeniami do podnoszenia. Projekt nie powinien uwzględniać wyłącznie ciężaru statycznego. Należy również wziąć pod uwagę obciążenia dynamiczne podczas przenoszenia i transportu.

W przypadku bardzo dużych transformatorów transport może stanowić główną część prac inżynieryjnych. Podczas transportu drogowego lub kolejowego zbiornik może podlegać wibracjom i przyspieszeniom, dlatego należy odpowiednio zaprojektować jego konstrukcję.

Kołnierze stosowane są do pokryw zbiorników, chłodnic, zaworów, konserwatorów, tulei i innych elementów.

Dobrze-zaprojektowane połączenie kołnierzowe powinno zapewniać odpowiednią wytrzymałość i, co ważniejsze, utrzymywać równomierny docisk uszczelki w czasie.

Konstrukcja kołnierza zwykle uwzględnia:

Wytrzymałość mechaniczna

Pojemność śruby

Kompresja uszczelki

Dokładność spawania

Tolerancje obróbki

Długoterminowa-skuteczność uszczelniania

Sama uszczelka powinna być również dostosowana do oleju transformatorowego i oczekiwanej temperatury pracy.

Wycieki oleju to jedna z rzeczy, których producenci transformatorów zdecydowanie chcą uniknąć.

Potencjalne punkty wycieku obejmująkołnierze-pokrywy zbiornika, połączenia chłodnicy, zawory, złącza tulei, pokrywy inspekcyjne i złącza rurowe.

Z tego powodu kwestię uszczelnienia należy rozważyć już na początku procesu projektowania zbiornika. Nie należy go traktować jako detalu montażu końcowego.

Jakość spawania również ma tutaj znaczenie. Słabe spoiny mogą stać się punktami wycieków, szczególnie gdy zbiornik jest poddawany działaniu ciśnienia oleju, zmian temperatury lub warunków próżni.

Dobre uszczelnienie pomaga również chronić transformator przed wilgocią. Jest to szczególnie ważne w przypadku transformatorów-wysokonapięciowego, ponieważ wilgoć może mieć znaczący wpływ na wydajność izolacji i starzenie się.

Część aktywna musi pozostać we właściwej pozycji wewnątrz zbiornika.

Staje się to szczególnie ważne podczas transportu. Duże transformatory mogą podlegać wibracjom, przyspieszeniom i obciążeniom udarowym, a rdzeń i uzwojenie nie powinny niepotrzebnie się poruszać.

Struktury pozycjonujące zapewniają mechaniczne utwierdzenie, unikając jednocześnie nadmiernych naprężeń w części aktywnej.

Konstrukcja musi być również praktyczna. Powinien umożliwiać montaż i konserwację bez niepotrzebnego utrudniania prac przy transformatorze.

W przypadku transformatorów wykorzystujących wymuszony obieg oleju, olej musi dotrzeć we właściwe miejsca.

Nie wystarczy zainstalować pompę i założyć, że problem z chłodzeniem został rozwiązany.

Zła wewnętrzna dystrybucja oleju może spowodować, że niektóre obszary uzwojenia będą niewystarczająco chłodzone, tworząc lokalne gorące punkty, nawet jeśli ogólne natężenie przepływu oleju wydaje się akceptowalne.

Do kierowania oleju przez wymagane obszary można zastosować płyty prowadzące, przegrody i kanały przepływowe. Ich projekt powinien być skoordynowany z obliczeniami cieplnymi transformatora.

W idealnym przypadku system powinien zapewniać dobrą dystrybucję oleju, jednocześnie utrzymując straty ciśnienia pod kontrolą.

Strumień magnetyczny wyciekający z uzwojeń może przedostać się do zbiornika stalowego. Może to powodować powstawanie prądów wirowych w ściankach zbiornika, prowadząc do dodatkowych strat i miejscowego nagrzewania.

Problem staje się bardziej zauważalny w przypadku transformatorów-o dużej pojemności.

Ekranowanie magnetyczne można zainstalować w obszarach, w których strumień upływu jest szczególnie silny. Właściwe ekranowanie pomaga zredukować straty bezpańskie i zapobiec nadmiernemu wzrostowi temperatury w zbiorniku.

Jednak ekranowanie nie polega po prostu na dodaniu metalowych płytek wszędzie tam, gdzie występuje strumień upływu. Należy dokładnie rozważyć geometrię, materiał, położenie i układ uziemienia.

Ekranowanie elektromagnetyczne jest ściśle powiązane z ekranowaniem magnetycznym, ale nie są one dokładnie tym samym.

Przewody, tuleje, końcówki uzwojeń i inne komponenty o wysokim-prądzie mogą wytwarzać skoncentrowane pola elektromagnetyczne. Pola te należy uwzględnić przy projektowaniu zbiornika i jego systemu osłonowego.

W przypadku dużych transformatorów mocy symulacja elektromagnetyczna może być przydatna do identyfikowania obszarów o dużej gęstości strumienia i potencjalnych problemach-strat błądzących.

Na przykład analiza-elementów skończonych może pomóc inżynierom w dokonaniu regulacji przed wyprodukowaniem zbiornika. Zwykle jest to o wiele łatwiejsze niż próba naprawienia problemu z ogrzewaniem po zbudowaniu transformatora.

Hałas transformatora pochodzi z kilku źródeł, w tym z magnetostrykcji rdzenia, sił elektromagnetycznych i wibracji mechanicznych.

Zbiornik może przenosić te wibracje i emitować je w postaci słyszalnego hałasu.

Może to stać się poważnym problemem, gdy transformatory są instalowane w pobliżu budynków mieszkalnych, szpitali, obiektów handlowych, centrów danych lub innych-miejsc wrażliwych na hałas.

Dlatego już na etapie projektowania należy uwzględnić sztywność zbiornika, rozmieszczenie usztywnień i ścieżki przenoszenia drgań.

Redukcja hałasu nie musi koniecznie oznaczać, że zbiornik będzie wyjątkowo gruby. W wielu przypadkach mądrzejszy projekt konstrukcyjny może kontrolować wibracje bez dodawania niepotrzebnego ciężaru.

Tuleje i złącza rurowe stanowią ważne interfejsy pomiędzy kadzią transformatora a urządzeniami zewnętrznymi.

Podstawa tulejowa musi zapewniać odpowiednie podparcie mechaniczne przy jednoczesnym zachowaniu wymaganych odległości izolacji elektrycznej. Należy również uwzględnić tolerancje montażowe i rozszerzalność cieplną.

Złącza rurowe do grzejników, konserwatorów, chłodnic i zaworów należy tak rozmieścić, aby montaż i konserwacja pozostały praktyczne.

W przypadku dużych transformatorów ten układ wpływa również na wymiary transportowe. Połączenie, które doskonale sprawdza się w fabryce, może powodować problemy, gdy transformator musi pokonać wąską drogę transportową.

Zatem ponownie wymagania mechaniczne, elektryczne i transportowe należy rozpatrywać łącznie.

Projekt Azbiornik oleju transformatorowegowymaga znacznie więcej niż tylko wybrania odpowiedniej grubości blachy stalowej.

Wytrzymałość mechaniczna, wydajność cieplna, przepływ oleju, uszczelnienie, efekty elektromagnetyczne, wibracje i procesy produkcyjne są ze sobą powiązane.

Czynnik konstrukcyjny	Główny cel
Wytrzymałość mechaniczna	Wytrzymują obciążenia operacyjne, podnoszące i transportowe
Sztywność zbiornika	Zmniejsz deformację pod ciśnieniem oleju i podciśnieniem
Opieczętowanie	Zapobiegaj wyciekom oleju transformatorowego i wnikaniu wilgoci
Projekt termiczny	Zapewnij odpowiednie odprowadzanie ciepła i chłodzenie
Przepływ oleju	Zapewnij efektywne chłodzenie uzwojeń i rdzenia
Ekranowanie magnetyczne	Zmniejsz straty bezpańskie i lokalne ogrzewanie zbiornika
Konstrukcja elektromagnetyczna	Kontroluj strumień wycieków i efekty elektromagnetyczne
Kontrola hałasu	Redukcja wibracji i emitowanego hałasu transformatora
Konstrukcja kołnierzowa	Utrzymuj niezawodne, długoterminowe uszczelnienie-
Konstrukcja podnosząca	Zapewnij bezpieczną obsługę i instalację
Struktura pozycjonowania	Zabezpiecz część aktywną na czas transportu
Układ rur i pionów	Spełniają wymagania mechaniczne, elektryczne i konserwacyjne
Produkcja	Kontroluj odkształcenia spawalnicze i tolerancje wymiarowe

W przypadku transformatorów-wysokonapięciowego czynniki te są ze sobą jeszcze ściślej powiązane. Zmiana konstrukcji zbiornika może mieć wpływ na przepływ oleju. Zmiana rozmieszczenia tulei może mieć wpływ na odstępy izolacyjne i wymiary transportowe. Zmiana układu ekranowania może mieć wpływ na straty bezpańskie.

Innymi słowy, projekt zbiornika jest częścią projektu transformatora,-a nie refleksją.

Wraz ze wzrostem wydajności i napięcia transformatora zbiornik oleju staje się coraz bardziej wymagającym elementem konstrukcyjnym.

Na przykład transformator 500 kV może zawierać dużą ilość oleju izolacyjnego i mieć bardzo duże wymiary. W zbiorniku może być konieczne umieszczenie wielu grzejników lub chłodnic, pomp oleju, tulei,-wyposażenia nadmiarowego, połączeń konserwatora i elementów transportowych.

Jednocześnie wysoki poziom prądu może zwiększyć strumień upływu i straty błądzące. Dlatego obszary w pobliżu końcówek uzwojeń i przewodów wysokoprądowych-mogą wymagać dodatkowej analizy elektromagnetycznej i ekranowania.

DlaTransformatory przekształtnikowe ±500kV, wymagania są jeszcze bardziej rygorystyczne. Transformatory te są zazwyczaj bardzo duże, a konstrukcja ich zbiorników musi uwzględniać koordynację izolacji, wydajność chłodzenia, obciążenie termiczne, wytrzymałość mechaniczną i warunki transportu.

To samo dotyczyDławiki równoległe 330 kV i 500 kV. Zbiorniki oleju muszą wytrzymywać efekty elektromagnetyczne, wibracje, obciążenia chłodzące, uszczelniające i transportowe, zachowując jednocześnie wymaganą wytrzymałość mechaniczną.

Nawet dobrze-zaprojektowany zbiornik może powodować problemy, jeśli jakość produkcji nie jest wystarczająco dobra.

Jakość blachy stalowej, dokładność cięcia, procedury spawania, obróbka kołnierzy, tolerancje wymiarowe, badanie szczelności i obróbka powierzchni – wszystko to ma bezpośredni wpływ na produkt końcowyzbiornik transformatorowy.

Na szczególną uwagę zasługuje spawanie. Zbyt dużo ciepła może spowodować deformację, natomiast niewystarczająca penetracja lub zła jakość spoiny mogą prowadzić do nieszczelności.

Po wyprodukowaniu kadzie transformatora mogą zostać poddane próbom szczelności, kontrolom wymiarowym i innym kontrolom jakości. Przeglądy te pozwalają sprawdzić, czy zbiornik jest odpowiedni dla części czynnej, chłodnic, tulei i innych podzespołów.

W przypadku dużych transformatorów eksportowych należy również dokładnie sprawdzić wymiary transportowe. Punkty podnoszenia, punkty podnoszenia i urządzenia transportowe muszą być zaprojektowane pod kątem rzeczywistej trasy i metody obsługi,-a nie po prostu dodawane na końcu produkcji.

Transformator Yawei'aprojektuje i produkuje transformatory zanurzone w oleju-i konstrukcje zbiorników wsporczych dla różnych poziomów napięcia i zastosowań.

Thezbiornik oleju transformatorowegomożna zaprojektować zgodnie z mocą transformatora, klasą napięcia, metodą chłodzenia, środowiskiem instalacji, warunkami transportu i wymaganiami klienta.

W przypadku mniejszych transformatorów rozdzielczych nacisk kładzie się zazwyczaj na zwartą konstrukcję, skuteczne chłodzenie i niezawodne uszczelnienie. W przypadku dużych transformatorów mocy projekt staje się bardziej kompleksowy i obejmuje wytrzymałość mechaniczną, przepływ oleju, ekranowanie elektromagnetyczne, kontrolę hałasu, podnoszenie i transport.

Od standardowych kadzi transformatorowych po niestandardowe konstrukcje dla transformatorów wysokiego-napięcia i{1}}o dużej mocy – zbiornik musi działać jako część kompletnego systemu transformatorowego.

Na następnyzbiornik oleju transformatorowego, transformator-zanurzony w oleju lub projekt transformatora mocy-wysokonapięciowego, Yawei Transformer może zapewnić wsparcie inżynieryjne i produkcyjne w oparciu o specyficzne wymagania techniczne aplikacji.

Skontaktuj się teraz

P: Jak szybko możesz dostarczyć transformator?

Odp.: To zależy od ilości i wydajności transformatora, zwykle w ciągu jednego miesiąca od daty potwierdzenia przez kupującego.

P: Jak długo możesz zapewnić gwarancję jakości?

Odp.: 24 miesiące od zadziałania transformatora daty.

P: Jaką metodę płatności akceptujesz?

Odp.: Preferowany T/T (przelew bankowy), akceptowane są obie akredytywy.