Що таке сухий трансформатор?

Сухий трансформатор — це стаціонарний твердотільний електричний пристрій, який передає змінний струм між ланцюгами за допомогою електромагнітної індукції без використання рідких охолоджувачів, таких як мінеральне масло. Він повністю покладається на природну конвекцію повітря або примусовий повітряний потік, що оточує його мідні або алюмінієві обмотки, щоб розсіювати теплову енергію, що утворюється під час роботи, пропонуючи чудову пожежну безпеку, екологічну безпеку та мінімальні вимоги до обслуговування.

З першого погляду

Що таке сухий трансформатор?

Сухий трансформатор — це статичний пристрій для перетворення електромагнітної напруги, виготовлений із твердих діелектричних ізоляційних матеріалів, у якому сердечник і обмотки охолоджуються безпосередньо повітрям, а не занурені у легкозаймисті ізоляційні рідини.

У своїй основі а Сухий трансформатор виконує ту саму електромагнітну функцію, що й масляний блок: підвищує або знижує рівні напруги в розподільчих мережах відповідно до вимог обладнання. Однак фундаментальна інженерна розбіжність полягає в діелектричному захисті та терморегулюванні. Замість того, щоб покладатися на вуглеводневу мастилу або синтетичні ефірні рідини для поглинання тепла та запобігання спалаху електричного струму, в агрегатах сухого типу використовуються високоякісні тверді матеріали, такі як епоксидна смола, арамідний папір або високотемпературний ізоляційний лак, у поєднанні з інтегрованими повітряними каналами.

З інженерної точки зору, трансформаторний вузол складається з серцевини з кремнієвої сталі, первинної та вторинної обмоток, намотаних мідними або алюмінієвими провідниками високої чистоти, суцільної міжшарової ізоляції та захисного сталевого корпусу, розробленого для певних класів захисту IP. Спираючись на 30-річний досвід виробництва, сучасний дизайн усуває внутрішній тиск у гідравлічній системі, структурні масляні розширювальні баки, блоки радіаторів і складні ущільнення, які традиційно чутливі до деградації та витоку з часом.

Оскільки ці пристрої повністю усувають ризики займистості рідини, вони бездоганно відповідають суворим будівельним нормам, стандартам екологічної безпеки та специфікаціям внутрішніх електричних приміщень. Для важких комерційних і промислових розробок, які вимагають локального зниження потужності, високоякісні трифазні сухі трансформатори забезпечують компактне, автономне керування напругою, яке можна безпечно розташувати поруч із основними центрами навантаження без необхідності зовнішніх вогнезахисних сховищ.

Стандартні технічні параметри

• Діапазон потужностей: від 30 кВА до 31 500 кВА — Задовольняє промислові та комерційні потреби в розподілі електроенергії від низьких до важких

• Клас високої напруги: 6,6 кВ і вище — підходить для розподільних мереж середньої та високої напруги

• Векторні групи: Dyn11, Yyn0, Ynd11, Ynyn0, Yd11 — забезпечує гнучке узгодження фаз, підтримку заземлення та придушення гармонік

• Матеріал сердечника: холоднокатана зернисто-орієнтована (CRGO) кремнієва сталь — направляє магнітний потік із низькими втратами на гістерезис

• Матеріал обмотки: електролітична мідь або високоякісний алюміній — ефективно проводить первинний і вторинний струми

• Класи ізоляції: клас F (стандартний), клас H (спеціальний запит) — запобігає міжвитковому та міжфазному електричному пробою

• Ступінь захисту: IP20 (всередині приміщень), IP23 (захищена від атмосферних впливів усередині/зовні) — захищає компоненти під напругою від фізичного контакту та впливу навколишнього середовища

• Метод охолодження: AN (Air Natural) / AF (Air Forced) — ефективно розсіює мідь і тепло, що виділяється сердечником

Як працює сухий трансформатор?

Сухий трансформатор працює за принципом взаємної електромагнітної індукції, коли змінний струм у первинній обмотці створює змінний у часі магнітний потік у багатошаровому сталевому сердечнику, який індукує пропорційну вторинну напругу.

Коли до первинної обмотки подається змінна напруга, вона пропускає змінний струм через витки провідника. Цей струм створює динамічне магнітне поле в замкнутому магнітному контурі, утвореному холоднокатаним зернисто-орієнтованим сердечником із кремнієвої сталі. Сердечник діє як шлях із низьким опором, направляючи магнітний потік через свою структуру та ефективно з’єднуючи витки первинної обмотки з витками вторинної обмотки. Оскільки цей потік безперервно розширюється, стискається та змінює полярність відповідно до частоти джерела, він створює електрорушійну силу (ЕРС) у вторинній обмотці відповідно до закону електромагнітної індукції Фарадея.

Співвідношення між первинною напругою та вторинною напругою суворо регулюється фізичним коефіцієнтом витків первинної котушки відносно вторинної котушки. Підтримана 30-річним інженерним досвідом, точна конфігурація поворотів гарантує постійну вихідну напругу в стандартних векторних групах, таких як Dyn11, Yyn0, Ynd11, Ynyn0 і Yd11.

Тепло, що утворюється внаслідок електричних втрат, повинно постійно відводитися, щоб запобігти тепловому пробою твердої діелектричної ізоляції. Повітряні канали, інтегровані безпосередньо між первинним і вторинним шарами котушки, дозволяють навколишньому повітрю проходити через поверхні обмоток через природну теплову конвекцію (AN). Коли потрібні більш високі показники безперервної потужності, можна задіяти автоматичні вентилятори охолодження (AF), щоб прискорити потік повітря через основні канали, значно підвищивши загальну тепловіддачу.

Які системи ізоляції використовуються в сухих трансформаторах?

У сухих трансформаторах використовуються високоефективні системи твердої ізоляції, віднесені до визнаних теплових класів, зокрема класу F і класу H , щоб витримувати постійні підвищені робочі температури.

Оскільки в сухих трансформаторах відсутній рідкий ізоляційний матеріал, їх надійність повністю залежить від якості та теплових характеристик твердих ізоляційних матеріалів. Основним стандартом ізоляції для промислових сухих трансформаторів є клас F , тоді як клас H доступний для особливих вимог щодо навколишнього середовища або експлуатації при високих температурах.

• Ізоляція класу F (стандартна вимога): розроблено для допустимої максимальної робочої температури 105°C (межа підвищення температури 105K за стандартних умов експлуатації). Матеріали класу F, переважно з епоксидної смоли та високоякісних скловолоконних сумішей, забезпечують надійну механічну міцність і винятковий електричний опір для загального промислового застосування.

• Ізоляція класу H (спеціальна вимога): Розроблено для підвищеної максимальної межі робочої температури 150°C (межа підвищення температури 150K за суворих робочих циклів). Використовуючи передові листи з арамідного нетканого матеріалу та силіконові матеріали для просочування, системи класу H забезпечують чудовий термічний запас для високих вимог до перевантаження, у місцях із високою температурою навколишнього середовища або в умовах суворих гармоній.

Огляд термічної класифікації

• Клас F (стандартна вимога): Межа робочої температури: 105°C | Типовий склад: епоксидна смола, попередньо просочене скловолокно, композитні ламінати

• Клас H (Особливі вимоги): Межа робочої температури: 150°C | Типовий склад: арамідний папір (Nomex), силіконова смола, високотемпературне структурне скловолокно

Які основні типи сухих трансформаторів?

Двома домінуючими конструкціями промислових сухих трансформаторів, виготовлених за 30-річною перевіреною технологією, є трансформатори сухого типу з литої смоли (CRT), які інкапсулюють обмотки в епоксидну смолу, і трансформатори з вакуумним просоченням (VPI), які використовують високотемпературне проникнення ізоляційного лаку під вакуумним тиском.

1. Трансформатори сухого типу (CRT).

Трансформатори з литої смоли мають високовольтні первинні котушки, які повністю інкапсульовані всередині високоякісної епоксидної смоли в умовах точного вакууму. Процес лиття забезпечує повну фізичну герметизацію без повітряних кишень або порожнеч, що забезпечує високу механічну міцність на зсув і самозатухаючу вогнезахисну дію. Вторинні обмотки низької напруги, як правило, намотані безперервними провідниками з фольги та з’єднані, щоб витримувати сильні термічні та електромагнітні навантаження при короткому замиканні.

Оскільки провідники повністю загерметизовані всередині щільного твердого бар’єру з епоксидної смоли, атмосферна волога, хімічні пари, промисловий пил і соляний туман не можуть проникнути в обмотку. Ця тверда інкапсуляція забезпечує винятково низькі рівні часткового розряду, усуваючи мікродуги та забезпечуючи безпечну експлуатацію в діапазоні потужностей від 30 кВА до 31 500 кВА при первинних рівнях напруги 6,6 кВ і вище.

2. Трансформатори з вакуумним просоченням (VPI).

Трансформатори, просочені вакуумним тиском, використовують високотемпературну арамідну паперову ізоляцію між витками обмоток, які потім поміщають у герметичний вакуумний резервуар під тиском. Посудина проходить цикл глибокого вакууму для видалення залишків вологи та повітря, після чого вводиться високотемпературний ізоляційний лак для глибокого покриття кожного шару. Потім вузол піддається термічному твердінню, утворюючи цілісну, вологостійку структурну одиницю, придатну для добре провітрюваних установок розподілу всередині приміщень.

Які переваги пропонують сухі трансформатори?

• Висока безпека та нульова пожежна небезпека: епоксидна смола та тверді діелектричні матеріали є вогнезахисними та самозагасаючими, що виключає ризики вибуху.

• Екологічність: не містить токсичних діелектричних рідин або мінеральних масел, що запобігає забрудненню землі та витоку рідини.

• Гнучке та економічно ефективне встановлення: можна встановлювати безпосередньо поблизу центрів навантаження в приміщенні, не вимагаючи спеціальних резервуарів для збору масла чи брандмауерів.

• Низькі вимоги до технічного обслуговування: усуває процедури тестування масла, очищення та заміни прокладок, вимагаючи лише основної періодичної перевірки пилу та перевірки затяжки.

• Широка ємність і напруга: стандартизовані параметри потужності від 30 кВА до 31 500 кВА з можливістю високої напруги 6,6 кВ і вище, з підтримкою векторної групи, включаючи Dyn11, Yyn0, Ynd11, Ynyn0 і Yd11.

Де зазвичай використовуються сухі трансформатори?

Використовуючи 30-річний промисловий досвід, сухі трансформатори широко застосовуються в середовищах, де безпека людей, запобігання пожежам і охорона навколишнього середовища є найважливішими:

• Висотні комерційні центри, лікарні та будинки громадської інфраструктури.

• Станції метро, ​​підземні комунікації та термінали аеропорту.

• Підводні морські платформи, офшорні вітрові електростанції та суднобудівні проекти.

• Хімічні заводи, металургійні заводи та системи розподілу важкої промисловості.