Cum se menține izolația într-un miez de transformator immers în ulei?

Introducere în miezurile transformatoarelor immerse în ulei

Miezuri de transformatoare immerse în ulei sunt utilizate pe scară largă în sistemele de alimentare datorită proprietăților lor excelente de disipare a căldurii și de izolare. Uleiul de transformator nu numai că acționează ca un lichid de răcire, ci oferă și izolație electrică miezului și înfășurărilor. Menținerea izolației corespunzătoare este esențială pentru a asigura funcționarea în siguranță, a reduce defecțiunile și a prelungi durata de viață a transformatorului. Înțelegerea componentelor, mecanismelor și procedurilor de întreținere ale transformatoarelor imersate în ulei este esențială pentru inginerii energetici și pentru personalul de întreținere.

Componente care afectează izolația

Izolarea unui transformator cu scufundare în ulei depinde de mai multe componente cheie: miez, înfășurări, hârtie izolatoare și ulei de transformator. Fiecare componentă joacă un rol în prevenirea defecțiunilor electrice și a degradării termice. Materialele de înaltă calitate, designul adecvat și răcirea adecvată sunt necesare pentru a menține performanța optimă a izolației în condiții normale și anormale de funcționare.

Miezul și înfășurările transformatorului

Miezul este de obicei realizat din oțel siliciu laminat pentru a reduce pierderile de curent turbionar, în timp ce înfășurările sunt compuse din conductori de cupru sau aluminiu izolați cu lac sau hârtie impregnată. Izolarea adecvată între înfășurări și între înfășurări și miez previne scurtcircuitele și descărcările parțiale. Inspecțiile regulate ajută la detectarea uzurii sau a deformării izolației cauzate de solicitările termice și mecanice.

Hartie izolatoare si carton de presat

Izolația din hârtie și carton presat este utilizată în jurul înfășurărilor și între secțiunile miezului. Aceste materiale sunt foarte sensibile la umiditate, îmbătrânire termică și contaminare cu ulei. Menținerea uscăciunii și impregnarea corectă a uleiului este esențială. De-a lungul timpului, degradarea izolației poate duce la o rigiditate dielectrică redusă și la defecțiuni potențiale dacă nu este monitorizată și tratată.

Rolul uleiului de transformator în izolație

Uleiul de transformator are două scopuri: răcește transformatorul și asigură izolarea electrică. Rigiditatea dielectrică a uleiului previne defecțiunile între conductori și la miezul împământat. Calitatea uleiului afectează direct capacitatea de izolare; impuritățile, umiditatea și îmbătrânirea pot reduce rezistența dielectrică, făcând testarea și întreținerea regulată a uleiului esențiale.

Tipuri de ulei de transformator

Uleiul mineral este cel mai comun mediu de izolare datorită disponibilității sale, stabilității termice și rentabilității. Uleiurile sintetice, cum ar fi fluidele pe bază de silicon sau esteri, oferă rezistență la foc și biodegradabilitate îmbunătățite. Alegerea uleiului are impact asupra procedurilor de întreținere, uleiurile sintetice necesită, în general, o manipulare și o monitorizare mai atentă.

Monitorizarea și testarea izolației

Menținerea izolației necesită monitorizarea și testarea de rutină atât a uleiului de transformator, cât și a izolației solide. Detectarea timpurie a umidității, a contaminanților sau a degradării previne defecțiunile catastrofale și asigură fiabilitatea.

Proceduri de testare a uleiului

Testele regulate de ulei includ măsurarea rezistenței dielectrice, conținutului de apă, acidității (numărul de neutralizare) și analiza gazelor dizolvate (DGA). Testarea rigidității dielectrice asigură că uleiul poate rezista la tensiuni de funcționare fără defecțiuni. Măsurarea umidității indică o deteriorare potențială a izolației, în timp ce DGA detectează semne timpurii de defecțiuni electrice sau termice în interiorul transformatorului.

• Măsurarea tensiunii de avarie dielectrică
• Determinarea conținutului de apă folosind titrarea Karl Fischer
• Teste de aciditate și neutralizare pentru monitorizarea îmbătrânirii uleiului
• Analiza gazelor dizolvate pentru a detecta supraîncălzirea sau arcul electric

Monitorizarea izolației solide

Izolația din hârtie și carton presat necesită o monitorizare atentă. Testarea de descărcare parțială, măsurătorile rezistenței izolației și inspecțiile vizuale detectează semnele timpurii de defecțiune a izolației. În transformatoarele mari, senzorii online pot monitoriza continuu nivelurile de umiditate și gradienții de temperatură pentru a alerta echipele de întreținere despre probleme potențiale.

Practici de întreținere preventivă

Întreținerea preventivă asigură longevitatea izolației și fiabilitatea transformatorului. Tehnicile includ filtrarea uleiului, dezumidificarea și inspecțiile periodice. Contaminanții, umiditatea și produsele de oxidare sunt îndepărtate din ulei pentru a restabili proprietățile dielectrice și pentru a îmbunătăți eficiența răcirii.

Filtrarea și purificarea uleiului

Filtrarea uleiului implică trecerea uleiului de transformator prin deshidratoare cu vid, unități de degazare și filtre cu cărbune activ pentru a îndepărta apa, gazele și particulele. Filtrarea regulată restabilește calitatea uleiului și prelungește durata de viață a izolației. Purificarea este deosebit de importantă după instalarea transformatorului sau după procedurile de întreținere care introduc aer sau umiditate în sistem.

Managementul temperaturii și răcirii

Temperaturile ridicate accelerează îmbătrânirea izolației. Menținerea răcirii corespunzătoare prin circulația uleiului, eficiența radiatorului și monitorizarea temperaturii ambientale este esențială. Supraîncălzirea poate degrada atât izolația uleiului, cât și a hârtiei, reducând rezistența dielectrică și crescând riscul de defecțiune.

Controlul umidității și dezumidificare

Umiditatea din ulei și izolația solidă reduce semnificativ performanța dielectrică. Sistemele de respirație, respirațiile cu gel de silice și tehnicile de deshidratare în vid îndepărtează apa din ulei și din carton de presare. Procedurile de uscare asigură că nivelul de umiditate rămâne sub pragurile critice, păstrând integritatea izolației.

Păstrarea evidenței și Programele de inspecție

Menținerea eficientă a izolației necesită înregistrări detaliate ale testelor de ulei, date de temperatură, citiri de umiditate și activități de întreținere. Programele de inspecție trebuie urmate în funcție de clasa transformatorului, profilul de sarcină și condițiile de mediu. Strategiile de întreținere predictivă pot preveni defecțiunile neașteptate prin identificarea tendințelor în starea uleiului și a izolației.

Concluzie

Menținerea izolației într-un miez de transformator scufundat în ulei este esențială pentru siguranță, fiabilitate și longevitate operațională. Prin înțelegerea rolurilor uleiului, izolației solide și sistemelor de monitorizare și prin implementarea practicilor de întreținere preventivă, operatorii pot minimiza defecțiunile și pot prelungi durata de viață a transformatorului. Testarea de rutină a uleiului, filtrarea, controlul umidității, managementul temperaturii și inspecțiile programate formează coloana vertebrală a strategiilor eficiente de întreținere a izolației.