Transformatory z dielektrykiem ciekłym: jak działają?

Transformatory zanurzone w cieczy stają się najbardziej ekonomiczną, bezpieczną i zrównoważoną technologią dla sieci elektroenergetycznych.

Transformatory są kluczowym elementem sieci elektroenergetycznej, który, w zależności od rodzaju, oferuje szereg korzyści w zakresie modyfikacji energii elektrycznej w możliwie najbardziej efektywny sposób. Jeśli niedawno dowiedzieliśmy się…jak działały te elementyDzisiaj zagłębimy się w działanie i zalety jednej z najpopularniejszych alternatyw: transformatorów zanurzonych w cieczy, zwanych również transformatorami zanurzeniowymi. Testy techniczne wykazały, że ten typ transformatora jest najbardziej konkurencyjny, ale dlaczego? Najpierw przyjrzyjmy się pokrótce, jak działa i jakie są jego główne cechy.

Główną cechą charakterystyczną tego urządzenia elektrycznego jest to, że znaczna część jego wewnętrznych elementów jest całkowicie zanurzona w ciekłym dielektryku (w niektórych przypadkach w oleju organicznym), który działa jako jeden z materiałów izolacyjnych, przenosząc energię w procesie indukcji elektromagnetycznej, w wyniku którego energia elektryczna jest przetwarzana zgodnie z zapotrzebowaniem sieci. W ten sposób ciecz ta spełnia trzy główne właściwości izolacyjne:

• Izolacja elektrycznaCiekły dielektryk wbudowany w elementy transformatora charakteryzuje się wysoką wytrzymałością dielektryczną, która pomaga zapobiegać zwarciom, działając jako separator między uzwojeniami (obwodem elektrycznym) a rdzeniem transformatora. Ponadto, ponieważ nie zawiera żrącej siarki ani kwasów nieorganicznych, zapobiega zużyciu przewodów i metalowych elementów transformatora.
• Izolacja termicznaInną funkcją izolacyjną jest działanie jako czynnik chłodzący, który odprowadza ciepło wytwarzane podczas pracy, zmniejszając ryzyko przegrzania tego elementu. Wynika to z niskiej lepkości, która umożliwia efektywne odprowadzanie ciepła na zewnątrz.
• Izolacja środowiskowaCo więcej, ciekły dielektryk doskonale sprawdza się w wydłużaniu żywotności transformatora, a tym samym w eksploatacji sieci elektroenergetycznej, chroniąc jego cewki przed czynnikami środowiskowymi, takimi jak wilgoć i kurz. Jego odporność na emulsje wodne zapobiega utlenianiu i tworzeniu się osadów wewnętrznych. Dodatkowo, olej zapobiega uszkodzeniom sieci elektroenergetycznej spowodowanym niskimi temperaturami, ponieważ ten rodzaj cieczy izolacyjnej ma niską temperaturę krzepnięcia.

Wśród rodzajów dielektryków ciekłych wyróżnia się związki silikonowe, mineralne, estrowe i roślinne; ich rodzaj różni się w zależności od wymagań technicznych instalacji na kilka sposobów. Dlatego też, ze względu na różnorodność stosowanych w nich cieczy izolacyjnych, często nazywa się je transformatorami zanurzonymi.

Główne zalety transformatorów zanurzeniowych

Teraz, gdy wiemy, co wyróżnia ten typ transformatorów, przeanalizujmy jego główne zalety – niektóre już zaobserwowaliśmy – według najistotniejszych kryteriów przy wyborze tej czy innej technologii do obsługi sieci.

Transformatory z ciekłym dielektrykiem i kryteria bezpieczeństwa

Jednym z najważniejszych kryteriów efektywności operacyjnej sieci elektroenergetycznej jest bezpieczeństwo, zarówno samej sieci, jak i osób z nią współpracujących. Energia elektryczna jest codziennym elementem naszego życia, który wymaga stosowania istotnych środków bezpieczeństwa. W tym względzie transformatory zanurzone w cieczy okazały się najlepszym możliwym rozwiązaniem, co widać na poniższej infografice.

A to ze względu na transformatory wypełnione olejem.Lepiej sprawdzają się przy dużych obciążeniach elektrycznych.Pozwala im to reagować pomimo potencjalnych przepięć w sieci. Co więcej, ich izolacja zapewnia większą odporność na przegrzanie spowodowane naprężeniami termicznymi, co przekłada się również na większą trwałość, ponieważ lepiej znoszą zarówno przeciążenia, jak i skoki napięcia.

Transformatory z ciekłym dielektrykiem oraz koszty instalacji i konserwacji

Równie istotny, jak poprzedni punkt, jest koszt instalacji i utrzymania krytycznego elementu sieci, takiego jak transformator, dla operatorów i użytkowników sieci. Pod tym względem transformatory zanurzone w cieczy są wyraźnie bardziej konkurencyjne niż ich odpowiedniki suche. Fakt, że nie wymagają one obudowy ochronnej, znacznie obniża ich koszt już na samym początku; dotyczy to również faktu, że dzięki braku konieczności stosowania akcesoriów chłodzących – ze względu na właściwości termiczne oleju – zapewniają lepsze chłodzenie i odprowadzanie ciepła przy niższych kosztach.

Z drugiej strony, tego typu transformatory są niezwykle łatwe w montażu i konserwacji w warunkach zewnętrznych, gdzie nie wymagają dodatkowych obudów chroniących je przed czynnikami atmosferycznymi, co przekłada się na dłuższą żywotność przy wymianie płynu dielektrycznego (w modelach dużej mocy) i mniejsze wymagania konserwacyjne ze względu na niski współczynnik strat izolacji w trakcie eksploatacji.

Ze wszystkich tych powodów,Całkowity koszt posiadaniaCałkowity koszt posiadania transformatora z izolacją cieczową jest znacznie niższy niż w przypadku jego suchych odpowiedników, które są droższe i bardziej kosztowne w utrzymaniu.

Transformatory z płynem dielektrycznym i kryteria zrównoważonego rozwoju

Jednak jeśli chodzi o istotne kryteria, to zrównoważony rozwój i względy środowiskowe należą do najważniejszych. Elektryfikacja naszej gospodarki musi opierać się na zrównoważonych i wydajnych sieciach elektroenergetycznych, do czego przyczynia się konstrukcja transformatorów.

W związku z tym obserwujemy, że transformatory zanurzone generują mniejszy hałas podczas pracy dzięki niższemu poziomowi indukcji wymaganemu przez olej, co w mniejszym stopniu wpływa na otaczające środowisko. Podobnie, w związku z gwałtownymi zjawiskami pogodowymi spowodowanymi zmianami klimatu, transformatory te są mniej wrażliwe na środowisko, co znacznie zmniejsza ryzyko uszkodzeń spowodowanych powodziami lub burzami. To czyni je szczególnie konkurencyjnymi w tych sektorach.obszary o dużym ryzyku powodzi.

Jeżeli poświęcimy czas na analizę cyklu życia produktu, która pozwoli nam dowiedzieć się, czy rozwiązanie technologiczne będzie nam towarzyszyć w sposób zrównoważony, transformatory zanurzone mają LCA (analizę cyklu życia) z mniejszym wpływem na główną kategorięPotencjał globalnego ocieplenia (ślad węglowy)Co więcej, charakteryzuje się większą wydajnością w fazie użytkowania, co stanowi główny wpływ analizy cyklu życia (90%), a także wyższymi rekordami obciążenia niż te wskazane przez sam indeks, co przekłada się na jeszcze większą wydajność z punktu widzenia efektywności energetycznej.

Z tych wszystkich powodów transformatory zanurzone stały się standardem w sieciach energetycznych. Czy chcesz dowiedzieć się więcej o technicznych zaletach tego rodzaju izolacji?Skontaktuj się z nami, abyśmy mogli pomóc Ci w Twoim projekcie: