Noções básicas de transformadores de potência

1. 2. Classificação por enrolamento

2. (1) Transformador de enrolamento duplo: usado para transformador elevador, transformador abaixador, transformador de fábrica, etc.

3. (2) Transformador de três enrolamentos: usado para transformador abaixador, transformador de interligação, etc.

4. (3) Transformador de autoacoplamento: usado para transformador abaixador, transformador de ligação, etc.

5. (4) Transformador dividido: Existem dois tipos de divisão axial e divisão radial, que são usados ​​para transformadores de fábrica e transformadores de partida.

7.3. Classificação por estrutura

8. (1) Transformador monofásico: usado para transformadores de 330~1000kV.

9. (2) Transformador trifásico: usado para transformadores de 10~500 kV.

10. (3) Transformador combinado: O transformador é dividido em várias partes e o transformador é combinado após chegar ao local, sendo utilizado em áreas com tráfego inconveniente.

12. 4. Classificação pelo método de resfriamento

13. (1) Transformador imerso em óleo: usado para transformadores de 10~1000kV.

14. (2) Transformador a seco: usado para transformadores de 10~110 kV.

15. (3) Transformador SF6: atualmente usado para transformadores de 110 kV.

17. 5. Modelo de transformador de potência

19. (1) O significado das letras no modelo

21. D—Monofásico F—Refrigeração a ar por imersão em óleo

22. O—auto P—circulação forçada de óleo

23. S—Trifásico ou de três serpentinas J—Auto-resfriamento imerso em óleo

24. Z—Regulador de tensão sob carga L—Bobina de alumínio

26. * Bobinas de cobre e bobinas duplas não precisam de símbolos adicionais.

28. (2) Exemplo

30. SFPSL—120000/110: Transformador trifásico de 110 kV, 120 MVA, com três bobinas, circulação forçada de óleo e bobinas de alumínio refrigeradas a ar.

32. OSFPSZ—240000/330: Transformador autoacoplado trifásico de três bobinas, 330 kV, 240 MVA, com regulação de tensão sob carga, circulação forçada de óleo e refrigeração a ar.

Em segundo lugar, a bobina do transformador de potência.

A bobina é a parte mais importante e complexa do transformador de potência. Ela é feita de fio de cobre (ou alumínio) e composta por partes isolantes especiais.

1. Bobina espiral

A principal característica da bobina espiral é o grande número de fios paralelos, com o feixe de fios enrolado em espiral, sendo que cada feixe corresponde a uma volta da bobina. A bobina espiral apresenta boa estabilidade mecânica, boa dissipação de calor e excelente acabamento, sendo amplamente utilizada em bobinas de baixa tensão e alta corrente de transformadores.

A bobina helicoidal pode ser enrolada em três estruturas: hélice simples, hélice dupla e hélice quádrupla, dependendo da intensidade da corrente.

2. Bobina contínua

Quando a bobina é composta por vários segmentos de fio distribuídos ao longo da direção axial e que não precisam ser soldados uns aos outros, ela é chamada de bobina contínua.

A bobina contínua possui uma grande superfície de apoio nas extremidades, alta força axial, elevada resistência a curto-circuito e cada segmento de linha apresenta grande capacidade de dissipação de calor. Este tipo de bobina possui uma ampla gama de aplicações, independentemente do nível de tensão ou da faixa de capacidade.

3. Espiral emaranhada

Uma bobina emaranhada consiste em vários segmentos de linha emaranhados (tortas). Bobinas com todos os segmentos de linha emaranhados (tortas) são chamadas de bobinas totalmente emaranhadas e são amplamente utilizadas em transformadores com tensões de 220 kV ou superiores. Uma bobina composta por uma parte de segmento de linha emaranhado (torta) e uma parte de segmento de linha contínuo é chamada de bobina contínua emaranhada, que é aplicada em transformadores com tensões de 66 kV ou superiores.

Como insere espiras não adjacentes entre espiras adjacentes da bobina, formam-se segmentos de linha emaranhados e escalonados, criando uma bobina emaranhada. Isso aumenta a capacitância longitudinal da bobina e melhora as características de distribuição da tensão de impulso ao longo da altura axial da bobina, sendo, portanto, amplamente utilizada em diversas bobinas de alta tensão.

4. Bobina blindada interna

A bobina contínua de blindagem interna tem como objetivo melhorar a distribuição da tensão de impulso, aumentando a capacitância em série entre os segmentos de linha. Sua característica estrutural reside no fato de que as espiras adicionais do capacitor são enroladas diretamente dentro do segmento de linha contínuo. As extremidades das espiras do capacitor são revestidas com isolamento e, em seguida, suspensas no segmento de linha. As espiras do capacitor não conduzem corrente e atuam somente sob tensão de impulso.

Bobinas contínuas com blindagem interna estão estruturalmente disponíveis na forma de jumper de duas seções, jumper de quatro seções, jumper de oito seções e conexão segmentada.

Terceiro, o núcleo de ferro do transformador de potência.

O núcleo de ferro também é um componente importante do transformador de potência. Ele é formado pelo empilhamento de lâminas de aço silício de alta permeabilidade, que são então fixadas com grampos de aço ou amarradas com fitas de vidro.

1. Chapa de aço silício

As chapas de aço silício utilizadas em transformadores de potência são chapas de aço silício com gadolínio a frio, com espessura de 0,3 a 0,5 mm. Atualmente, apenas a Usina Siderúrgica de Wuhan e a Shanghai Baosteel conseguem produzir essas chapas de aço silício com gadolínio a frio. No entanto, as chapas de aço silício para transformadores de grande porte precisam ser importadas do Japão.

2. A estrutura do núcleo de ferro

(1) Núcleo de ferro monofásico de duas colunas, usado para vários transformadores monofásicos.

(2) Núcleo de jugo lateral de coluna de seção monofásica, usado para transformadores monofásicos de alta tensão e grande capacidade.

(3) O núcleo de jugo lateral de duas colunas monofásico é usado para transformadores monofásicos de alta tensão e ultra-alta tensão de grande capacidade.

(4) O núcleo de ferro trifásico de três colunas é usado em vários transformadores trifásicos.

(5) Núcleo de ferro de cinco colunas para transformadores trifásicos de grande capacidade.

Quarto, o tanque de óleo do transformador imerso em óleo.

1. O tanque de óleo tipo barril é usado principalmente para diversos transformadores imersos em óleo de pequeno e grande porte.

2. Tanque de óleo tipo campânula, amplamente utilizado em transformadores imersos em óleo de 110 a 500 kV.

3. O tanque de óleo totalmente selado está prestes a ser completamente danificado pela soldagem. Nos últimos anos, ele só foi utilizado em transformadores imersos em óleo de 110 kV ou mais.

5. Conservador de óleo para transformador imerso em óleo

O conservador de óleo do transformador tem duas funções: uma é proporcionar espaço para a expansão e contração térmica do óleo do transformador no tanque de óleo; a outra é isolar o óleo do transformador da atmosfera externa para evitar o seu envelhecimento.

1. Conservador de óleo tipo cápsula, que utiliza cápsulas de borracha para separar o óleo do transformador da atmosfera externa e proporciona espaço para a expansão e contração térmica do óleo.

2. O conservador de óleo com diafragma utiliza um diafragma de borracha para separar o óleo do transformador da atmosfera externa, proporcionando espaço para que o óleo se expanda e contraia.

3. O conservador de óleo corrugado utiliza um expansor metálico composto por chapas metálicas corrugadas para separar o óleo do transformador da atmosfera externa, proporcionando espaço para a expansão e contração térmica do óleo. O conservador de óleo corrugado divide-se em dois tipos: tipo óleo interno e tipo óleo externo. O tipo óleo interno apresenta melhor desempenho, porém com maior volume.

6. Método de resfriamento de transformador imerso em óleo

1. Símbolos que representam métodos de resfriamento

A primeira letra: O—óleo mineral, K—fluido isolante sintético, L—gás isolante.

A segunda letra: N - circulação por convecção natural, F - circulação forçada de óleo, D - circulação guiada forçada.

A terceira letra: A - ar, W - água.

Quarta letra: N - convecção natural, F - circulação forçada (ventilador, bomba).

2. Exemplos

ONAN—Refrigeração Gratuita

ONAF - refrigeração a ar

OFAF — Resfriamento por ar com circulação forçada de óleo

ODAF — Resfriamento Guiado por Circulação Forçada de Óleo

Sete, bucha do transformador

1. Bucha isolante de porcelana pura para tensões de até 40 kV

Este tipo de invólucro possui duas estruturas: com haste guia e com cabo passante. O tipo com haste guia é utilizado para buchas de baixa tensão de transformadores; o tipo com cabo passante é utilizado para linhas de saída de alta tensão de 10 a 20 kV.

2. Bucha de alta corrente de 40 kV ou menos

Este tipo de bucha possui duas estruturas: tipo haste guia e tipo capacitivo. A bucha de cerâmica pura tipo haste guia é utilizada na saída do enrolamento de baixa tensão de transformadores de geradores de média capacidade; a bucha capacitiva é utilizada na saída do enrolamento de baixa tensão de transformadores de geradores de grande porte.

3. Bucha capacitiva óleo-papel de 66 kV ou superior.

O isolamento interno desta capa é um núcleo de capacitor feito de papel isolante e folha de alumínio enrolados alternadamente. O núcleo do capacitor e a capa de porcelana são preenchidos com óleo isolante. A conexão entre a capa e o enrolamento possui dois tipos de estrutura: tipo haste guia e tipo cabo. O núcleo do capacitor de óleo-papel é enrolado alternadamente no tubo condutor por papel de cabo com espessura de 0,08 a 0,12 mm e folha de alumínio com 0,01 mm de espessura.

4. Buchas capacitivas de fita-papel de 66 kV ou mais.

O isolamento interno desta capa é um núcleo de capacitor formado pelo enrolamento alternado de papel adesivo e folha de alumínio. O núcleo do capacitor e a capa de porcelana são preenchidos com óleo isolante, e a parte inferior da capa não necessita de capa de porcelana. No entanto, o tanδ deste tipo de invólucro é elevado, e o papel adesivo é propenso a rachaduras e descargas parciais, o que levou à sua descontinuação da produção.

5. Bucha do capacitor moldada em resina

O isolamento principal desta bucha também é um núcleo de capacitor formado pelo enrolamento alternado de papel isolante e folha de alumínio, e resina epóxi é aplicada na parte externa para formar uma bucha isolante sólida. Este tipo de bucha pode ser usado como bucha óleo-gás, com a parte superior instalada na tubulação do GIS, preenchida com gás SF6; a parte inferior fica imersa em óleo de transformador.

8. Método de regulação de tensão do transformador de potência

1. Método de regulação de tensão

Existem dois tipos de métodos de regulação de tensão para transformadores: regulação de tensão sem excitação e regulação de tensão com carga. A regulação de tensão sem excitação, também conhecida como regulação de tensão em vazio, regula a tensão quando o transformador está parado e sem carga; o dispositivo de regulação de tensão sem excitação é chamado de comutador de derivação em vazio; o dispositivo de regulação de tensão com carga é chamado de comutador de derivação com carga.

2. Posição de regulação de tensão sob carga

Existem três tipos de regulagem de tensão em carga em transformadores: regulagem de tensão no ponto neutro, regulagem de tensão na extremidade da linha de média tensão e regulagem de tensão na extremidade da bobina de alta tensão. Dentre elas, a regulagem de tensão no ponto neutro possui estrutura e processo relativamente simples, além de diversas aplicações.

3. Interruptor regulador de tensão sob carga

O interruptor regulador de pressão também funciona como um comutador de derivação. Atualmente, a qualidade dos comutadores de derivação sob carga produzidos no mercado interno não é satisfatória, sendo a maioria importada, principalmente das empresas alemãs MR e suecas ABB.

Nove, óleo de transformador

1. Composição do óleo de transformador

O óleo de transformador é um óleo mineral, que é uma mistura de muitas moléculas de hidrocarbonetos de diferentes pesos moleculares, sendo principalmente compostos de hidrocarbonetos como alcanos, naftenos e uma pequena quantidade de hidrocarbonetos aromáticos.

2. A função e a qualidade do óleo de transformador

Óleo isolante para transformadores imersos em óleo. O óleo isolante para transformadores não só tem a função de isolamento, como também a função de dissipação de calor.

O óleo para transformadores é dividido em óleo nº 25 e óleo nº 45 de acordo com seu ponto de congelamento. O ponto de congelamento do óleo nº 25 é de -25°C; o ponto de congelamento do óleo nº 45 é de -45°C.

O óleo de transformador nº 25 é um óleo à base de parafina, enquanto o óleo de transformador nº 45 é um óleo naftênico. Anteriormente, o óleo de transformador nº 45 precisava ser importado, mas agora a Refinaria Karamay de Xinjiang também pode produzi-lo.

10. Processo de fabricação de transformadores de potência

O transformador de potência é composto por duas partes: o corpo e os acessórios. O corpo é composto por bobina, componentes isolantes, núcleo de ferro, comutador de derivações, óleo isolante e reservatório de óleo. Os acessórios do transformador incluem conservador de óleo, resfriador, bucha, relé de gás, válvula de alívio de pressão e termômetro. Dentre eles, resfriadores, óleo isolante, buchas, comutadores de derivações, relés de gás, válvulas de alívio de pressão e termômetros são todos adquiridos externamente. A seguir, apresentamos brevemente os processos de fabricação de alguns dos principais componentes.

1. Enrolamento da bobina: instalação da estrutura de enrolamento - enrolamento da bobina - soldagem dos fios - embalagem do isolamento - conformação da bobina - teste da bobina.

2. Montagem do núcleo de ferro: corte da chapa de aço silício - rebarbação - empilhamento do núcleo de ferro - instalação da placa de tração e blindagem - fixação do núcleo de ferro - teste do núcleo de ferro - instalação dos grampos do núcleo de ferro.

3. Processamento de peças isolantes: corte de peças isolantes - rebarbação - chanfro de cantos - tratamento impermeabilizante.

4. Processamento de tanques de combustível e reservatórios de óleo: corte de chapas de aço - soldagem de tanques de combustível e reservatórios de óleo - remoção de ferrugem - jateamento de areia - pintura com primer - pintura - teste de resistência mecânica.

5. Montagem geral: instalar o núcleo de ferro - instalar a tubulação do tanque de combustível - posicionar a bobina - empilhar o garfo de ferro - instalar o comutador de derivação - soldar o fio condutor - enrolar o isolamento do fio condutor - teste do produto semiacabado - secagem da carroceria - acabamento da carroceria - montagem do tanque de combustível - montagem dos acessórios - enchimento de óleo - teste de vedação - circulação de óleo quente - colocação estática.

11. Teste de fábrica do transformador de potência

O teste de fábrica de transformadores de potência é dividido em três tipos: teste de rotina (de fábrica), teste de tipo e teste especial. O teste de rotina é um teste que deve ser realizado em cada transformador ao sair da fábrica, sendo geralmente chamado de teste de fábrica; o teste de tipo é um teste realizado por amostragem de 1 a 2 transformadores de um mesmo tipo de produto; o teste especial é proposto pelo usuário e os itens de teste são acordados com o fabricante.

1. Requisitos básicos e regulamentações para testes de isolamento de alta tensão

Os enrolamentos do transformador são testados de acordo com a tensão máxima de operação Um e o nível de isolamento correspondente. A tabela a seguir apresenta os itens de teste de isolamento estipulados na norma nacional GB1094.3-2003 "Transformador de Potência Parte III: Nível de Isolamento, Teste de Isolamento e Entreferro Externo".

2. Itens de teste de rotina (de fábrica)

(1) Medição da resistência CC do enrolamento: medição em todos os terminais de derivação.

(2) Medição de proporção: medir em todas as posições de medição.

(3) Detecção do grupo de fiação: teste na posição de derivação nominal.

(4) Medição da resistência de isolamento, taxa de absorção e índice de polarização: Apenas transformadores de 220kV e acima podem medir o índice de polarização.

(5) Enrolamento tanδ e teste de capacitância: transformadores de 35kV e acima devem ser testados para tanδ. .

(6) Teste de tanδ e capacitância da bucha: Buchas capacitivas de 66 kV e acima devem ser testadas quanto a tanδ e capacitância.

(7) Teste do óleo do transformador: análise do óleo, rigidez dielétrica, tanδ, análise cromatográfica e outros itens; transformadores de 750 kV e acima também devem ser testados quanto ao tamanho das partículas no óleo. Além disso, a análise química e a análise cromatográfica do óleo foram repetidas ao longo do processo de teste.

(8) Medição de perda sem carga e corrente sem carga: Realize o teste com a fiação de tensão nominal.

(9) Medição de perda de carga e impedância de curto-circuito: teste com fiação de tensão nominal.

(10) Teste de descarga parcial: A quantidade de descarga não é usada como uma avaliação, mas apenas como uma referência para saber se um teste de alta tensão pode ser realizado.

(11) Teste de impulso de onda completa de raio: transformadores de 220kV e acima, 120MVA e acima.

(12) Teste de impacto operacional: transformadores de 330 kV e acima.

(13) Teste de tensão suportável indutiva com medição de descarga parcial: transformadores de 110 kV e acima.

(14) Teste de tensão suportável de frequência de construção externa do enrolamento de baixa tensão e ponto neutro.

(15) Teste de descarga parcial: Este teste é um teste de avaliação para o valor do teste de fábrica.

(16) Medição elétrica do fluxo de óleo: transformadores com bombas de óleo de 330 kV e acima.

(17) Teste de descarga parcial da bomba de óleo rotativa: transformadores com bomba de óleo de 330 kV e acima.

2. Digite os itens do teste

(1) Teste de aumento de temperatura.

(2) A onda de recorte de relâmpago foi testada.

(3) Teste de impacto de onda completa de raio no ponto neutro.

(4) Teste de interferência de rádio

3. Itens de teste especiais

(1) Medição do nível sonoro.

(2) Medição de impedância de sequência zero de transformadores trifásicos.

(3) Medição harmônica da corrente sem carga.

(4) Medição da potência absorvida pelo motor do ventilador e pelo motor da bomba de óleo.

(5) Medição das características de transferência de tensão transiente.

(6) Teste de capacidade de suportar curto-circuito.