Transformator av torr typ: typer, isolering och tillämpningar|Yawei

A transformator av torr typöverför elektrisk kraft utan att använda konventionell transformatorolja för isolering och kylning. Istället använder den fasta isoleringsmaterial, harts, luft eller, i vissa speciella konstruktioner, gas.

Detta gör transformatorer av torr typ till ett praktiskt alternativ för många inomhus- och miljökänsliga installationer. Du hittar dem ofta i kommersiella byggnader, fabriker, datacenter, sjukhus, projekt för förnybar energi, järnvägssystem och andra anläggningar där brandsäkerhet och installationsförhållanden har betydelse.

Det finns dock ingen design som passar alla projekt. Harts-transformatorer, VPI-transformatorer, polyarylaminisolerade transformatorer, SF₆gasisolerade transformatorer och torra transformatorer av -kabeltyp har alla lite olika tillvägagångssätt för isolering och kylning.

Så när någon säger "transformator av torr typ" är det värt att fråga vilken typ de egentligen menar.

Vad är en torrtypstransformator?

A transformator av torr typanvänder icke-vätskeisolering för att isolera dess lindningar och kärna. Eftersom transformatorn fortfarande producerar värme från härd- och lindningsförluster behöver den också ett lämpligt kylsystem för att hålla temperaturen under kontroll.

En typisk transformator av torr typ innehåller en magnetisk kärna, hög-spänningslindning, låg-lindning, isoleringssystem, terminaler, mekaniska stöd och kylarrangemang. Beroende på design kan även temperatursensorer, fläktar, en kapsling och skyddsutrustning inkluderas.

En uppenbar fördel är att det inte finns någon konventionell transformatoroljetank. Detta eliminerar risken för oljeläckage och kan göra torra transformatorer till en bra passform för elrum inomhus och områden där vätskeisolering inte är önskvärd.

Som sagt, "torr" betyder inte underhållsfritt-. Transformatorn behöver fortfarande ordentlig ventilation, inspektion, rengöring, temperaturövervakning och skydd. Installationsmiljön kan göra stor skillnad.

Harts-Typ Torr-Typ Transformers

Transformatorer av hartstyp-torr-typanvänds ofta i industriella och kommersiella kraftsystem. Harts utgör en stor del av lindningsisoleringen och hjälper till att skydda ledarna mot fukt, damm, föroreningar och mekanisk påfrestning.

Det finns flera hartsbaserade-tekniker, och de är inte alla exakt likadana.

Harts-fylld gjutning

Med hartsfylld-konstruktion är lindningen omgiven eller fylld med isolerande harts. När hartset härdar bildar det en solid isoleringsstruktur runt lindningen.

Detta kan vara användbart i miljöer där fukt eller förorening är ett problem. Till exempel kan industrianläggningar ha damm, fukt eller luftburna föroreningar som kan orsaka problem för mindre-skyddade lindningssystem.

Men hartskvaliteten spelar roll. Ganska mycket, faktiskt. Tomrum, sprickor, instängd luft eller dålig härdning kan försvaga isoleringssystemet och kan bidra till partiell urladdning i högspänningstillämpningar.

Hartsgjutning

Hartsgjutningär en tillverkningsprocess där lindningen placeras inuti en form och isolerande harts införs runt den. Hartset härdas sedan under kontrollerade förhållanden.

Processen kan låta okomplicerad, men det händer mycket bakom kulisserna. Hartstemperatur, viskositet, vakuumförhållanden, härdningstid och isoleringstjocklek måste kontrolleras noggrant.

Bra gjutning hjälper till att minska invändiga luftfickor och andra defekter. Det är viktigt eftersom även små brister i hög-isolering kan bli ett problem efter år av elektrisk och termisk stress.

Hartslindning

I enhartslindning, blir harts en viktig del av lindningsisoleringssystemet. Koppar- eller aluminiumledare kan kombineras med harts, glasfiber, isolerande papper eller isolerande film.

Lindningen behöver klara både elektrisk och mekanisk påfrestning. När transformatorn är hårt belastad värms lindningen upp. När belastningen sjunker kyls den ner. Denna cykel inträffar om och om igen under normal drift.

Av den anledningen behöver isoleringssystemet god elektrisk prestanda samt tillräcklig mekanisk styrka för att motstå termisk expansion och sammandragning.

Harts vakuumtrycksimpregnering

Hartsvakuumtrycksimpregnering (VPI)är en annan hartsisoleringsteknik som används i transformatorer av torr typ.

Under VPI utsätts lindningen för harts under kontrollerade vakuum- och tryckförhållanden. Detta gör att hartset kan penetrera isoleringsstrukturen mer effektivt samtidigt som det hjälper till att minska instängd luft.

Efter härdning blir lindningen mekaniskt starkare och bättre skyddad från fukt och miljöpåverkan.

VPI och hartsgjutning nämns ibland tillsammans, men de är inte samma tillverkningsprocess. Lindningsstrukturen och tillverkningsmetoden är olika, så valet beror på transformatorns avsedda tillämpning.

Polyarylaminisolerade transformatorer

Polyarylaminisolerade transformatoreranvänd polyarylamin-baserade polymermaterial som en del av isoleringssystemet.

Polyarylamin är en hög-polymer med användbara elektriska och termiska egenskaper. Inom transformatorkonstruktion kan avancerad polymerisolering ge ytterligare flexibilitet vid design av kompakta lindningskonstruktioner och isoleringssystem.

Denna typ av transformator kan övervägas där god elektrisk isolering, termisk prestanda och kompakt konstruktion är viktigt.

Ändå skulle det vara ett misstag att bedöma en transformator enbart utifrån dess isoleringsmaterial. Kärndesign, val av ledare, lindningsarrangemang, kylning, tillverkningskvalitet och driftsförhållanden samverkar.

I verkliga-projekt är det kompletta isoleringssystemet det viktiga.

SF₆Gasisolerade transformatorer

SF₆gasisolerade transformatoreranvänd svavelhexafluorid (SF₆) gas istället för konventionell vätskeisolering.

SF₆har hög dielektrisk styrka och har använts i många år i högspänningsutrustning.- Under lämpligt tryck och i en korrekt designad kapsling kan den ge effektiv isolering samtidigt som den stödjer kompakta utrustningsdesigner.

Men SF₆System kommer också med vissa speciella krav.

Isoleringsegenskaper hos SF₆Gas

En av de främsta fördelarna med SF₆är dess starka dielektriska prestanda. Det kan ge effektiv elektrisk isolering mellan strömförsedda komponenter när gastrycket och utrustningsdesignen är lämplig.

Men det handlar inte bara om att sätta SF₆inuti ett metallhölje och kalla det klart. Gastryck, temperatur, distribution av elektriska fält, höljesdesign och gastäthet kräver alla noggrann uppmärksamhet.

Värmeavledning av SF₆Gas- och transformatorkylning

Transformatorer genererar värme oavsett om isoleringsmediet är olja, luft, harts eller gas.

I en SF₆gasisolerad transformator, värme från kärnan och lindningarna rör sig in i gasen och måste sedan överföras genom kapslingen och kylsystemet.

Beroende på transformatorkonstruktionen kan kylning använda naturgascirkulation, forcerad gascirkulation eller ett externt kylarrangemang.

Termisk design är därför lika viktig som dielektrisk design. En transformator kan ha utmärkt isolering men har fortfarande problem om värme inte kan avlägsnas effektivt.

SF₆Gasisolerade transformatorkomponenter

Den exakta konfigurationen beror på tillverkare och applikation, men en SF₆gasisolerad transformator kan inkludera kärnan, lindningar, gas-fyllt hölje, terminaler eller bussningar, gasövervakningsutrustning, tryck-styrenheter, kylutrustning och skyddssystem.

Gastrycksövervakning är särskilt viktig. Om gasläckor och tryck faller under den erforderliga nivån kan isoleringsprestandan påverkas.

SF₆Växthuseffekt

Det finns också en miljöfråga som inte bör förbises.

SF₆är en mycket potent växthusgas och kan finnas kvar i atmosfären under lång tid. Som ett resultat måste tillverkare och operatörer vara mycket uppmärksamma på förebyggande av läckage, gasåtervinning, återvinning och-uttjänt-hantering.

Miljöbestämmelserna blir också allt viktigare vid upphandling av elutrustning. För projekt som överväger SF₆teknik, är det vettigt att utvärdera både dess tekniska fördelar och dess miljökrav.

Kabel-typ torr-typ transformatorer

Kabeltransformatorer av-typ torr-typanvänd isolerad kabel eller kabel-liknande ledare som en del av lindningssystemet.

Istället för att använda konventionella blanka eller bandledare, är isolerad kabelteknik integrerad i lindningen. Detta kan hjälpa till att uppnå speciella isoleringsarrangemang och, i vissa konstruktioner, mer kompakt konstruktion.

Torra transformatorer av kabel-typ är i allmänhet mer specialiserade än vanliga hartsgjutna transformatorer-. De kan övervägas när ett projekt har specifika spännings-, isolerings-, utrymmes- eller lindningskrav.

Kabelisoleringen måste fortfarande hantera elektrisk stress, värme, mekaniska krafter och upprepade temperaturförändringar. Så återigen, termisk design och isoleringskvalitet är båda viktiga.

Hur man väljer rätt transformator av torr typ

Att välja rätttransformator av torr typbörjar med det elektriska systemet, inte produktbroschyren.

Märkkapacitet, primär och sekundär spänning, frekvens, impedans, vektorgrupp, isolationsnivå, temperaturökning, kylmetod, omgivningstemperatur, installationshöjd, kapslingsklassificering och tillämpliga standarder måste alla kontrolleras.

Miljön är lika viktig.

En fabrik kan utsätta transformatorn för damm, fukt, kemikalier, vibrationer eller växlande belastningar. Ett datacenter kan ha kontinuerlig hög belastning, övertoner, hög effekttäthet och ett stort behov av framtida expansion.

För inomhusinstallationer är ventilationen särskilt lätt att förbise. En transformator kan vara rätt utformad och fortfarande gå för varm om elrummet inte kan ta bort tillräckligt med värme.

Transformatorkylning av torr typ

Kylning är en av nyckelfaktorerna i torr transformatordesign.

Många transformatorer av torr typ använderEN kylning, vilket betyder naturlig kylning av luft. Värme som genereras i kärnan och lindningarna överförs genom transformatorstrukturen och släpps ut i den omgivande luften.

För större kapacitet eller tyngre laster,AF-kylning, eller lufttvingad kylning, kan användas. Fläktar ökar luftflödet och hjälper till att avlägsna värme mer effektivt.

Kylningsmetoden påverkar temperaturökning och kontinuerlig belastningsförmåga. Men rumsventilationen spelar också roll. Ett dåligt ventilerat transformatorrum kan minska den praktiska prestandan hos även en väl-transformator.

Tillämpningar av transformatorer av torr typ

Transformatorer av torr typ används i ett brett spektrum av tillämpningar, inklusive kommersiella byggnader, fabriker, sjukhus, datacenter, köpcentrum, höghus, tunnlar, järnvägssystem, projekt för förnybar energi och infrastrukturanläggningar.

De är särskilt attraktiva där att undvika transformatorolja kan förenkla brandsäkerhetsplanering- eller minska oron för vätskeläckage.

Sol- och vindprojekt kan också använda transformatorer av torr typ för vissa kraftomvandlings- och distributionsapplikationer. Det slutliga valet beror på spänning, kapacitet, lastprofil, miljöförhållanden och projektspecifikationer.

Transformator av torr typ vs. olje-nedsänkt transformator

Ingen av teknikerna är automatiskt bättre.

En transformator av torr typ är ofta ett bra val för elrum inomhus, kommersiella anläggningar, tunnlar, sjukhus och datacenter där brandsäkerhet och frånvaron av vätskeisolering är viktigt.

Olje-transformatorer används fortfarande i stor utsträckning i transformatorstationer utomhus, kraftverk, kraftverk och överförings- och distributionssystem med hög-kapacitet. Transformatorolja ger både elektrisk isolering och effektiv värmeöverföring, vilket kan vara en betydande fördel för stora krafttransformatorer.

I slutändan bör beslutet baseras på hela projektet-inte bara på transformatortypen.

Standarder och tillverkningskvalitet

En pålitligtransformator av torr typberor på mycket mer än isoleringsmaterialet.

Kärnkonstruktion, ledarkvalitet, lindningsdesign, hartsbearbetning, mekanisk montering, kylning och fabrikstestning påverkar alla transformatorprestanda och livslängd.

Beroende på applikation kan transformatorer av torr typ konstrueras och testas enligtIEC 60076-11, tillsammans med tillämpliga nationella standarder och projektspecifikationer.

Typiska fabrikstester kan inkludera lindningsresistans, spänningsförhållande, isolering, ingen-lastförlust, lastförlust, dielektrikum, temperaturstegring, ljud-nivå och partiella urladdningstest där så är tillämpligt.

För EPC-entreprenörer och upphandlingsteam är det värt att jämföra mer än pris och kVA-betyg. Två transformatorer med samma nominella kapacitet kan ha mycket olika isoleringssystem, tillverkningskvalitet, kylprestanda och förväntad livslängd.

Slutsats

Detransformator av torr typär en viktig lösning för modern eldistribution, särskilt där inomhusinstallation, brandsäkerhet, miljöskydd och minskat oljerelaterat-underhåll är prioriterade.

Hartstransformatorer av-typ använder teknik som t.exhartsgjutning, hartslindning och hartsvakuumtryckimpregnering. Polyarylaminisolerade transformatoreranvända avancerade polymermaterial för specialiserade isoleringssystem.SF₆gasisolerade transformatorerger stark dielektrisk prestanda men kräver noggrann gashantering på grund avSF₆växthuseffekt. Kabeltransformatorer av-typ torr-typanvänd isolerad kabelteknik för mer specialiserade lindningsapplikationer.

Den mest komplicerade tekniken är inte alltid det bästa valet. Ibland är en konventionell hartsgjuten-transformator precis vad ett projekt behöver. I andra situationer kan en specialiserad isolering eller lindningssystem passa bättre.

FörYawei Transformator, det praktiska tillvägagångssättet är att börja med själva elsystemet och arbetsmiljön. Spänning, kapacitet, kylning, isolering, installationsförhållanden och långsiktiga driftkrav måste alla samverka.

Det är det som förvandlar en torr transformator från en produkt på ett specifikationsblad till pålitlig utrustning som kan hålla ett elsystem igång dag efter dag.

Kontakta nu