Δοκιμή απόδοσης μόνωσης και αύξησης θερμοκρασίας λαδιού 1000 kVA-Βυθισμένος μετασχηματιστής

Στη διανομή ισχύος, η αξιοπιστία ενός μετασχηματιστή καθορίζεται με δοκιμές. Για έναν μετασχηματιστή βυθισμένου σε λάδι 1000 kVA-, δύο ιδιότητες καθορίζουν τη διάρκεια ζωής και την ασφάλεια της μονάδας: η ακεραιότητα του συστήματος μόνωσης και η αύξηση της θερμοκρασίας υπό ονομαστικό φορτίο. Και οι δύο επαληθεύονται με τυπικές δοκιμές, κυρίως αυτές που ορίζονται στο IEC 60076, και και οι δύο πρέπει να εξετάζονται προσεκτικά όταν ένας μετασχηματιστής καθορίζεται για εξωτερική ή βιομηχανική υπηρεσία.

Γιατί έχει σημασία ο έλεγχος μόνωσης και αύξησης της θερμοκρασίας

Το σύστημα μόνωσης ενός μετασχηματιστή-βυθισμένου σε λάδι συνδυάζει υγρή μόνωση (έλαιο μετασχηματισμού) και στερεά μόνωση (κυτταρινικό χαρτί και πιεστήριο). Πρέπει να αντέχει όχι μόνο τη συνεχή τάση λειτουργίας, αλλά και τις μεταβατικές υπερ-τάσεις από κεραυνούς και υπερτάσεις μεταγωγής. Η δοκιμή αύξησης θερμοκρασίας, με τη σειρά του, αποδεικνύει ότι ο μετασχηματιστής μπορεί να μεταφέρει το ονομαστικό του φορτίο χωρίς να υποβαθμιστεί πρόωρα η μόνωση: η θερμότητα που παράγεται από την απώλεια φορτίου στις περιελίξεις και καμία{4}}απώλεια φορτίου στον πυρήνα πρέπει να διαχέεται από το σύστημα ψύξης, έτσι ώστε η θερμοκρασία του καυτό σημείου να παραμένει εντός των ορίων που προστατεύουν το χαρτί.

Το Σύστημα Μόνωσης ενός Βυθισμένου Μετασχηματιστή 1000 kVA λαδιού-

Το λάδι εκτελεί δύο καθήκοντα: μονώνει τις περιελίξεις μεταξύ τους και από τη δεξαμενή και μεταφέρει θερμότητα στην επιφάνεια ψύξης. Η συμπαγής μόνωση (χαρτί, πιεστήριο και άλλα προϊόντα κυτταρίνης) παρέχει τη μηχανική και διηλεκτρική δομή της μόνωσης περιελίξεων. Δύο κατασκευαστικές λεπτομέρειες είναι κρίσιμες για την ποιότητα της μόνωσης:

Η πλήρωση λαδιού υψηλού-κενού αφαιρεί τον αέρα και την υγρασία από τη μόνωση πριν την εισαγωγή του λαδιού, εξαλείφοντας τους θύλακες αέρα που θα μπορούσαν να ξεκινήσουν μερική εκφόρτιση.

Η περιέλιξη ακριβείας ελέγχει την τάση και την απόσταση των στρωμάτων των αγωγών έτσι ώστε η μόνωση του χαρτιού να εφαρμόζεται ομοιόμορφα και η περιέλιξη να είναι μηχανικά σταθερή.

Το ορυκτέλαιο υψηλής καθαρότητας-με υψηλή διηλεκτρική αντοχή παρέχει ένα ισχυρό φράγμα έναντι της ηλεκτρικής βλάβης και η σταθερότητα του λαδιού στην οξείδωση διατηρεί σταθερή την απόδοση μόνωσης για πολλά χρόνια λειτουργίας.

Δοκιμή ανόδου θερμοκρασίας ανά IEC 60076

Κατά τη δοκιμή αύξησης θερμοκρασίας, ο μετασχηματιστής φορτώνεται με τη συνολική του απώλεια (χωρίς-φορτίο συν απώλεια φορτίου) έτσι ώστε να επιτυγχάνονται σταθερές-θερμοκρασίες κατάστασης και να μετράται η ανώτατη-άνοδος θερμοκρασίας λαδιού και η μέση αύξηση της θερμοκρασίας περιέλιξης. Το IEC 60076 θέτει τα τυπικά όρια:

Άνω-άνοδος θερμοκρασίας λαδιού: 60 K πάνω από το περιβάλλον.

Μέση αύξηση θερμοκρασίας περιέλιξης: 65 K πάνω από το περιβάλλον.

Αυτά τα όρια αντιστοιχούν σε μια σχεδιαστική θερμοκρασία-καυτού σημείου που εμποδίζει τη μόνωση κυτταρίνης να γίνει εύθραυστη, που είναι ο κύριος μηχανισμός γήρανσης του συστήματος μόνωσης. Ένας μετασχηματιστής που παραμένει εντός αυτών των ορίων κατά τη διάρκεια της δοκιμής θα παρέχει την αναμενόμενη διάρκεια ζωής στο ονομαστικό του φορτίο. Για υψηλότερες θερμοκρασίες περιβάλλοντος, η επιτρεπόμενη άνοδος πρέπει να μειωθεί ανάλογα ή να διευρυνθεί η επιφάνεια ψύξης.

Εξαρτήματα που ελέγχουν τη θερμική απόδοση

Για να περάσει η δοκιμή αύξησης της θερμοκρασίας, πολλά μέρη του μετασχηματιστή πρέπει να σχεδιαστούν ως σύστημα:

Καλοριφέρ και πτερύγια ψύξης: Η επιφάνεια τους υπολογίζεται από τη συνολική απώλεια και τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και αποτελούν την κύρια διαδρομή απόρριψης θερμότητας στην ψύξη ONAN (Oil Natural, Air Natural).

Λάδι μετασχηματιστή: το μέσο μεταφοράς θερμότητας-. Το ιξώδες και οι θερμικές του ιδιότητες καθορίζουν τον ρυθμό φυσικής κυκλοφορίας.

Η δεξαμενή: σχεδιασμένη για να προάγει το φαινόμενο του θερμοσίφωνου, όπου το καυτό λάδι ανεβαίνει και το δροσερό λάδι επιστρέφει, διατηρώντας συνεχή κυκλοφορία μέσω των καλοριφέρ.

Φλάντζες και στεγανοποιήσεις: τα υλικά που είναι ανθεκτικά σε υψηλές-θερμοκρασίες- αποτρέπουν τις διαρροές κατά τη διάρκεια των κύκλων διαστολής και συστολής της υπαίθριας υπηρεσίας.

Τυπικές Τεχνικές Προδιαγραφές

Τεχνική Παράμετρος	Τιμή προδιαγραφής
Ονομαστική χωρητικότητα	1000 kVA
Τύπος	Τριφασικό, βυθισμένο σε λάδι, κατεβείτε-
Υψηλή τάση (HV)	6 kV, 10 kV, 11 kV, 22 kV, 33 kV
Χαμηλή τάση (LV)	0,4 kV, 0,415 kV, 0,48 kV
Επίπεδο μόνωσης	LI 75 / AC 28 (τυπική κατηγορία 10 kV)
Κορυφαία-άνοδος θερμοκρασίας λαδιού	Μικρότερο ή ίσο με 60 K
Αύξηση θερμοκρασίας περιέλιξης	Μικρότερο ή ίσο με 65 K
Μέθοδος ψύξης	ΟΝΑΝ
Βάρος λαδιού	Περίπου. 550–650 kg
Συνολικό βάρος	Περίπου. 2450 κιλά

Προηγμένες επιλογές μόνωσης

Η πρόοδος των υλικών επιτρέπει στο σύστημα μόνωσης να προωθηθεί περαιτέρω χωρίς να διακυβεύεται η ασφάλεια. Το θερμικά αναβαθμισμένο χαρτί μπορεί να λειτουργήσει σε ελαφρώς υψηλότερες θερμοκρασίες για τον ίδιο ρυθμό παλαίωσης, γεγονός που αυξάνει την ικανότητα υπερφόρτωσης της μονάδας. Για εγκαταστάσεις με υψηλές απαιτήσεις πυρασφάλειας ή περιβάλλοντος, τα εστερικά υγρά (συμπεριλαμβανομένων των φυσικών και συνθετικών εστέρων) αποτελούν εναλλακτική λύση στο ορυκτέλαιο: έχουν σημαντικά υψηλότερο σημείο ανάφλεξης και είναι βιοδιασπώμενα, γεγονός που τις καθιστά κατάλληλες για περιβαλλοντικά ευαίσθητες τοποθεσίες ενώ ενισχύει τη διάρκεια ζωής του μετασχηματιστή.

Συχνές Ερωτήσεις

Ποιο είναι το όριο αύξησης θερμοκρασίας για έναν μετασχηματιστή βυθισμένου σε λάδι 1000 kVA;

Σύμφωνα με το IEC 60076, τα τυπικά όρια είναι 60 K για την άνοδο{2}της άνω θερμοκρασίας λαδιού και 65 K για τη μέση άνοδο της θερμοκρασίας περιέλιξης πάνω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος αναφοράς. Ο σχεδιασμός του μετασχηματιστή πρέπει να διατηρεί τις μετρούμενες ανόδους εντός αυτών των τιμών στο ονομαστικό φορτίο.

Γιατί είναι σημαντικό το τεστ αύξησης της θερμοκρασίας;

Η δοκιμή επαληθεύει ότι το σύστημα ψύξης μπορεί να αφαιρέσει τη θερμότητα που παράγεται από τις συνολικές απώλειες στο ονομαστικό φορτίο. Εάν η αύξηση της θερμοκρασίας είναι πολύ υψηλή, η μόνωση του χαρτιού γερνάει γρήγορα και η διάρκεια ζωής του μετασχηματιστή μειώνεται.

Ποιο είναι το επίπεδο μόνωσης LI 75 / AC 28;

Είναι το τυπικό επίπεδο μόνωσης για έναν μετασχηματιστή κατηγορίας 10 kV: LI 75 σημαίνει ότι το τύλιγμα αντέχει σε αστραπιαία τάση αιχμής 75 kV και AC 28 σημαίνει ότι αντέχει ισχύ 28 kV σε τάση δοκιμής συχνότητας-. Το επίπεδο ορίζεται στο IEC 60076-3.

Πώς λειτουργεί η μέθοδος ψύξης ONAN;

Το ONAN σημαίνει Oil Natural, Air Natural: το λάδι κυκλοφορεί φυσικά μέσω μεταφοράς (θερμοσίφωνο) μέσω της δεξαμενής και των καλοριφέρ, όπου η θερμότητα απομακρύνεται με φυσική ροή αέρα. Δεν χρησιμοποιούνται αντλίες ή ανεμιστήρες, επομένως η ψύξη είναι απλή και αξιόπιστη.

Μπορεί το εστερικό υγρό να αντικαταστήσει το ορυκτέλαιο σε έναν μετασχηματιστή 1000 kVA;

Ναί. Τα εστερικά υγρά χρησιμοποιούνται ως εναλλακτική λύση στο ορυκτέλαιο όπου η πυρασφάλεια ή η προστασία του περιβάλλοντος είναι κρίσιμης σημασίας. Έχουν υψηλότερο σημείο ανάφλεξης και είναι βιοδιασπώμενα, αλλά ο σχεδιασμός του μετασχηματιστή πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις διαφορετικές ψυκτικές και διηλεκτρικές τους ιδιότητες.

Ποιες δοκιμές ρουτίνας πραγματοποιούνται σε μετασχηματιστή βυθισμένου σε λάδι 1000 kVA;

Οι συνήθεις δοκιμές σύμφωνα με το IEC 60076 περιλαμβάνουν μέτρηση αντίστασης περιέλιξης, επαλήθευση λόγου στροφών και διανυσματικών ομάδων, καμία-απώλεια φορτίου και κανένα-ρεύμα φορτίου, απώλεια φορτίου και τάση σύνθετης αντίστασης, δοκιμές αντοχής σε ξεχωριστή-πηγή και επαγόμενο AC και δοκιμές διηλεκτρικού λαδιού. Οι δοκιμές τύπου καλύπτουν επιπλέον την αύξηση της θερμοκρασίας και την αστραπιαία ώθηση.