Avvolgimento del trasformatore immerso in olio: approfondimenti tecnici e caratteristiche di progettazione

Trasformatore immerso in olio Gli avvolgimenti sono componenti fondamentali nei sistemi di distribuzione dell'energia elettrica, progettati per trasferire l'energia in modo efficiente garantendo al contempo affidabilità e durata. Di seguito viene presentata un'analisi dettagliata della loro struttura, dei materiali e dei principi di funzionamento, ricavata da standard di settore e specifiche tecniche.

La temperatura della parte superiore del trasformatore immerso in olio non deve superare i 95 °C, generalmente non deve superare gli 85 °C. La scelta del materiale isolante per gli avvolgimenti dei trasformatori è generalmente di classe A, con una temperatura massima consentita di 95~105 °C. Nelle specifiche di riscaldamento dei trasformatori cinesi, basate su una temperatura di esercizio standard di 40 °C, la temperatura media del gas nell'avvolgimento è di 65 °C. L'aumento di temperatura dell'olio nella parte superiore del trasformatore è posizionato con precisione a 55 °C, quindi l'avvolgimento contenente il nucleo del trasformatore è incluso nell'aumento di temperatura dell'olio di 10 °C.

Se la temperatura massima del trasformatore è di 85 °C, la temperatura dell'avvolgimento è di 95 °C; se la temperatura massima è di 95 °C, la temperatura dell'avvolgimento ha raggiunto i 105 °C, ovvero ha raggiunto la temperatura massima consentita del materiale dello strato isolante dell'avvolgimento. Una temperatura troppo elevata accelererà l'invecchiamento dei materiali dello strato isolante, accelererà il deterioramento dell'olio del trasformatore e danneggerà la durata di servizio. Trasformatore di distribuzionee possono persino causare incidenti.

Trasformatore raffreddato ad aria con sistema di circolazione dell'olio potente, temperatura massima 75℃ riscaldamento 35℃; Sistema di circolazione naturale dell'olio, protezione da sovratemperatura, trasformatore raffreddato ad aria, la temperatura massima generalmente non è adatta per superare spesso gli 85 °C, l'alta temperatura non può superare i 95 °C riscaldamento non può superare i 55 °C, se si riscontra che durante il funzionamento un valore limite supera i requisiti, è necessario segnalarlo immediatamente alla programmazione della produzione, utilizzare contromisure di limitazione del carico.

1. Definizione e funzione principale

Gli avvolgimenti dei trasformatori immersi in olio sono costituiti da bobine di rame o alluminio avvolte attorno a un nucleo di acciaio al silicio laminato. Questi avvolgimenti sono completamente immersi in olio isolante, che svolge una duplice funzione: isolamento elettrico e gestione termica. Gli avvolgimenti trasformano l'alta tensione in ingresso in una tensione inferiore in uscita (o viceversa) tramite induzione elettromagnetica, consentendo una trasmissione sicura dell'energia attraverso le reti.

2. Composizione del materiale

Materiale conduttivo:

Rame: Utilizzato prevalentemente per avvolgimenti ad alta tensione grazie alla sua elevata conduttività e resistenza meccanica. Gli avvolgimenti a bassa tensione (≤500 kVA) adottano spesso una struttura cilindrica a doppio strato, mentre le potenze maggiori (≥630 kVA) utilizzano configurazioni a doppia elica o quadrupla elica per ottimizzare la distribuzione della corrente.

Alluminio: occasionalmente impiegato in applicazioni in cui il costo è un fattore critico, sebbene sia meno efficiente del rame.
Isolamento:

I materiali ad alta resistenza (ad esempio, resine epossidiche, carta a base di cellulosa) isolano gli avvolgimenti dal nucleo e tra di loro.

L'isolamento multistrato previene i cortocircuiti in caso di stress termico o deformazione meccanica.

3. Progettazione strutturale

Modalità di avvolgimento:

Avvolgimento concentrico (cilindrico): comune nei trasformatori trifase, dove gli avvolgimenti a bassa tensione sono posizionati all'interno degli avvolgimenti ad alta tensione per ridurre al minimo il flusso di dispersione.

Avvolgimento a strati (elicoidale): utilizzato per applicazioni ad alta corrente, caratterizzato da strati intercalati per ridurre le perdite per correnti parassite.

Integrazione del sistema di raffreddamento:

Gli avvolgimenti incorporano condotti dell'olio per convogliare la dissipazione del calore tramite convezione naturale o forzata.

I serbatoi per olio corrugati sostituiscono i tradizionali separatori, consentendo l'espansione termica dell'olio pur mantenendo un ambiente sigillato.

4. Ottimizzazione delle prestazioni

Progettazione a bassa perdita:

Nuclei in lega amorfa: riducono le perdite per isteresi e correnti parassite (ad esempio, i trasformatori della serie S11-M raggiungono perdite inferiori del 30% rispetto ai modelli precedenti).

Gruppo di connessione Dyn11: minimizza la distorsione armonica e migliora la qualità dell'alimentazione compensando le correnti di terza armonica

Resistenza di cortocircuito:

I morsetti di avvolgimento rinforzati e le tecniche di avvolgimento a spirale migliorano la stabilità meccanica in condizioni di guasto.

I filtri di gel di silice e i relè Buchholz monitorano le anomalie di umidità e flusso dell'olio.

5. Applicazione e manutenzione

Scenari di implementazione:

Sottostazioni industriali, reti elettriche urbane e sistemi di energia rinnovabile (ad esempio, parchi eolici).

Le potenze nominali variano da 50 kVA a 25.000 kVA, con tensioni fino a 35 kV.

Procedure di manutenzione:

Prelievo regolare di campioni di olio e analisi dei gas disciolti (DGA) per rilevare il degrado dell'isolamento.

Termografia per identificare punti caldi localizzati negli avvolgimenti.

6. Innovazioni nella tecnologia di avvolgimento

Impregnazione sottovuoto: elimina le bolle d'aria durante la produzione, migliorando l'integrità dell'isolamento.

Monitoraggio intelligente: i sensori abilitati all'IoT tracciano la temperatura degli avvolgimenti e le dinamiche di carico in tempo reale.