W jaki sposób utrzymuje się izolację w zanurzonym w oleju rdzeniu transformatora?

Wprowadzenie do rdzeni transformatorów zanurzonych w oleju

Rdzenie transformatorów zanurzone w oleju są szeroko stosowane w systemach elektroenergetycznych ze względu na doskonałe właściwości odprowadzania ciepła i izolacji. Olej transformatorowy działa nie tylko jako chłodziwo, ale także zapewnia izolację elektryczną rdzenia i uzwojeń. Utrzymanie właściwej izolacji ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpiecznej pracy, ograniczenia awarii i przedłużenia żywotności transformatora. Zrozumienie komponentów, mechanizmów i procedur konserwacji transformatorów zanurzonych w oleju jest niezbędne dla inżynierów energetyki i personelu konserwacyjnego.

Komponenty wpływające na izolację

Izolacja transformatora zanurzonego w oleju zależy od kilku kluczowych elementów: rdzenia, uzwojeń, papieru izolacyjnego i oleju transformatorowego. Każdy element odgrywa rolę w zapobieganiu awariom elektrycznym i degradacji termicznej. Wysokiej jakości materiały, właściwa konstrukcja i odpowiednie chłodzenie są niezbędne do utrzymania optymalnej wydajności izolacji w normalnych i nienormalnych warunkach pracy.

Rdzeń transformatora i uzwojenia

Rdzeń jest zwykle wykonany z laminowanej stali krzemowej, aby zmniejszyć straty prądu wirowego, natomiast uzwojenia składają się z przewodników miedzianych lub aluminiowych izolowanych lakierem lub impregnowanym papierem. Właściwa izolacja pomiędzy uzwojeniami oraz pomiędzy uzwojeniami a rdzeniem zapobiega zwarciom i wyładowaniom niezupełnym. Regularne przeglądy pozwalają wykryć zużycie lub odkształcenia izolacji spowodowane naprężeniami termicznymi i mechanicznymi.

Papier izolacyjny i preszpan

Wokół uzwojeń i pomiędzy sekcjami rdzenia stosuje się izolację papierową i preszpanową. Materiały te są bardzo wrażliwe na wilgoć, starzenie termiczne i zanieczyszczenie olejem. Utrzymanie suchości i właściwa impregnacja olejem ma kluczowe znaczenie. Z biegiem czasu degradacja izolacji może prowadzić do zmniejszenia wytrzymałości dielektrycznej i potencjalnych awarii, jeśli nie jest monitorowana i leczona.

Rola oleju transformatorowego w izolacji

Olej transformatorowy służy dwóm celom: chłodzi transformator i zapewnia izolację elektryczną. Wytrzymałość dielektryczna oleju zapobiega przebiciom pomiędzy przewodnikami i uziemionym rdzeniem. Jakość oleju bezpośrednio wpływa na zdolność izolacji; zanieczyszczenia, wilgoć i starzenie się mogą zmniejszyć wytrzymałość dielektryczną, dlatego regularne testowanie i konserwacja oleju są niezbędne.

Rodzaje oleju transformatorowego

Olej mineralny jest najpopularniejszym środkiem izolacyjnym ze względu na jego dostępność, stabilność termiczną i opłacalność. Oleje syntetyczne, takie jak płyny na bazie silikonu lub estrów, zapewniają lepszą odporność ogniową i biodegradowalność. Wybór oleju wpływa na procedury konserwacji, przy czym oleje syntetyczne zazwyczaj wymagają ostrożniejszego obchodzenia się i monitorowania.

Monitorowanie i testowanie izolacji

Utrzymanie izolacji wymaga rutynowego monitorowania i testowania zarówno oleju transformatorowego, jak i izolacji stałej. Wczesne wykrycie wilgoci, zanieczyszczeń lub degradacji zapobiega katastrofalnym awariom i zapewnia niezawodność.

Procedury testowania oleju

Regularne testy oleju obejmują pomiar wytrzymałości dielektrycznej, zawartości wody, kwasowości (liczby neutralizacji) i analizę rozpuszczonych gazów (DGA). Testy wytrzymałości dielektrycznej zapewniają, że olej wytrzyma napięcie robocze bez awarii. Pomiar wilgoci wskazuje potencjalne pogorszenie izolacji, natomiast DGA wykrywa wczesne oznaki usterek elektrycznych lub termicznych w transformatorze.

• Pomiar napięcia przebicia dielektryka
• Oznaczanie zawartości wody metodą miareczkowania Karla Fischera
• Testy kwasowości i neutralizacji w celu monitorowania starzenia się oleju
• Analiza rozpuszczonego gazu w celu wykrycia przegrzania lub wyładowania łukowego

Monitorowanie izolacji stałej

Izolacja z papieru i preszpanu wymaga starannego monitorowania. Testowanie wyładowań niezupełnych, pomiary rezystancji izolacji i oględziny wizualne pozwalają wykryć wczesne oznaki uszkodzenia izolacji. W dużych transformatorach czujniki online mogą w sposób ciągły monitorować poziom wilgoci i gradienty temperatury, aby ostrzegać zespoły konserwacyjne o potencjalnych problemach.

Praktyki konserwacji zapobiegawczej

Konserwacja zapobiegawcza zapewnia trwałość izolacji i niezawodność transformatora. Techniki obejmują filtrację oleju, osuszanie i okresowe kontrole. Zanieczyszczenia, wilgoć i produkty utleniania są usuwane z oleju w celu przywrócenia właściwości dielektrycznych i poprawy wydajności chłodzenia.

Filtracja i oczyszczanie oleju

Filtracja oleju polega na przepuszczaniu oleju transformatorowego przez odwadniacz próżniowy, urządzenia odgazowujące i filtry z węglem aktywnym w celu usunięcia wody, gazów i cząstek stałych. Regularna filtracja przywraca jakość oleju i przedłuża żywotność izolacji. Oczyszczanie jest szczególnie ważne po instalacji transformatora lub po procedurach konserwacyjnych, które wprowadzają powietrze lub wilgoć do systemu.

Zarządzanie temperaturą i chłodzeniem

Wysokie temperatury przyspieszają starzenie się izolacji. Utrzymanie prawidłowego chłodzenia poprzez cyrkulację oleju, wydajność chłodnicy i monitorowanie temperatury otoczenia ma kluczowe znaczenie. Przegrzanie może pogorszyć izolację olejową i papierową, zmniejszając wytrzymałość dielektryczną i zwiększając ryzyko awarii.

Kontrola wilgoci i osuszanie

Wilgoć w izolacji olejowej i stałej znacznie zmniejsza wydajność dielektryczną. Układy oddechowe, odpowietrzniki na żelu krzemionkowym i techniki odwadniania próżniowego usuwają wodę z oleju i preszpanu. Procedury suszenia zapewniają, że poziom wilgoci utrzymuje się poniżej progów krytycznych, zachowując integralność izolacji.

Harmonogramy prowadzenia rejestrów i inspekcji

Skuteczne utrzymanie izolacji wymaga szczegółowych zapisów testów oleju, danych dotyczących temperatury, odczytów wilgotności i czynności konserwacyjnych. Należy przestrzegać harmonogramów inspekcji w oparciu o klasę transformatora, profil obciążenia i warunki środowiskowe. Strategie konserwacji predykcyjnej mogą zapobiegać nieoczekiwanym awariom poprzez identyfikację trendów w stanie oleju i izolacji.

Wniosek

Utrzymanie izolacji w zanurzonym w oleju rdzeniu transformatora ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa, niezawodności i trwałości operacyjnej. Rozumiejąc rolę systemów izolacji olejowej, stałej i monitorowania oraz wdrażając praktyki konserwacji zapobiegawczej, operatorzy mogą zminimalizować awarie i wydłużyć żywotność transformatora. Rutynowe testowanie oleju, filtracja, kontrola wilgoci, zarządzanie temperaturą i zaplanowane inspekcje stanowią podstawę skutecznych strategii konserwacji izolacji.