750 kVA olie-Isolatie van ondergedompelde transformatoren: ontwerp en testen

 

A Olie-ondergedompelde distributietransformator van 750 kVA-is een compacte machine: één tank, één kern en drie wikkelingen die tientallen jaren lang de volledige nominale stroom moeten kunnen dragen. Het onderdeel dat de levensduur beperkt is vrijwel altijd de isolatie. Koper, kernstaal en de tank kunnen de eenheid overleven, maar het cellulosepapier en de olie die de geleiders omringen verouderen voortdurend onder hitte, vocht en elektrische spanning.

 

Distributietransformatoren zijn normaal gesproken ontworpen voor een levensduur van 20 tot 30 jaar. Dat cijfer komt voort uit het thermische verouderingsgedrag van papierisolatie, gemodelleerd in de laadgids IEC 60076-7 als functie van de temperatuur en het vochtgehalte van de wikkeling. Wanneer een koper aanbiedingen vergelijkt, zijn de verschillen die er toe doen zelden de kVA-waarde - maar de isolatiematerialen, de temperatuurstijgingsmarge, de vochtbeheersing tijdens de verwerking en de tests die bewijzen dat de unit op de juiste manier is gebouwd en gedroogd.

 

GNEE-fabrieksvloer met professionele assemblage van 750 kVA-distributietransformatoren.

 

 

Het isolatiesysteem van een vloeistof-ondergedompelde distributietransformator combineert een vloeibaar diëlektricum (de olie) met een vast diëlektricum (papier, karton en andere celluloseproducten). De olie vervult twee taken tegelijk - elektrische isolatie en koeling - terwijl de vaste materialen mechanische ondersteuning bieden en de primaire barrière vormen tussen geleiders met verschillende potentiaal.

 

Onderdeel	Materiaal	Functie	Typische eigenschappen / opmerkingen
Isolerende olie	Naftenische minerale olie (IEC 60296)	Vloeibaar diëlektricum tussen fasen en naar aarde; koelmedium	De doorslagspanning van verwerkte nieuwe olie is doorgaans 60 kV of meer over een opening van 2,5 mm (acceptatie volgens IEC 60296 en de aankoopspecificatie); watergehalte laag gehouden tijdens verwerking
Dirigent omwikkeling	Thermisch geüpgraded kraftpapier	Draai-om-draai en breng een laag-om-isolatie aan op de wikkelingen	Hoge diëlektrische sterkte, lage vochtopname; thermische opwaardering vertraagt ​​de veroudering bij hogere temperaturen
Stevige barrières	Voor-gecomprimeerd persbord	Hoofdisolatie tussen HV- en LV-wikkelingen en naar aarde	Dimensionale stabiliteit en mechanische sterkte onder klemdruk; moet volledig olie-geïmpregneerd zijn
Laag isolatie	Papier- of kartonstroken tussen wikkellagen	Verdeelt de spanningsspanning tussen de-lagen gelijkmatig	De dikte en het aantal lagen volgen het isolatieniveau van de unit
Isolatie van kabels en aansluitingen	Met papier-verpakte leads met kruipbarrières	Draagt ​​de wikkelverbindingen veilig van spoel naar bus	Kruippad en speling afgestemd op de systeemspanning
Bussen	Behuizingen van porselein of composiet, isolatie met olie-gevuld of met hars-geïmpregneerd papier (RIP)	Leidt HV- en LV-geleiders door de tankwand	Externe kruipafstand afgestemd op de vervuilingsklasse van de locatie
Impregnatie	Olie-impregnatie onder vacuüm	Vult holtes in de vaste isolatie	Leegtes die ongevuld blijven, worden plaatsen van gedeeltelijke ontlading

Het verwerken van details is net zo belangrijk als de materiaalkeuze. Nieuwe olie wordt vóór injectie ontgast en gedroogd onder vacuüm; het wikkel- en kernsamenstel wordt gedroogd zodat het restvocht in het papier laag blijft. Er wordt toezicht gehouden op het water in de olie, tegen de richtlijnen van IEC in. 60422 - Een typisch verwerkingsdoel voor een distributie-klasse-eenheid is minder dan ongeveer 20 mg/kg in nieuwe olie. Vocht verlaagt de doorslagspanning van de olie en versnelt de veroudering van het papier. Daarom is de droogcyclus een van de meest nauwlettend in de gaten gehouden stappen in de fabriek.

 

Twee cijfers worden voortdurend verward in discussies over transformatoren: de thermische klasse van het materiaal en de temperatuur-stijgingslimiet. Het zijn verschillende hoeveelheden, en het verschil is van belang voor de specificatie en voor de werking.

Parameter	Waarde	Basis
Isolatie thermische klasse (materiaal)	Klasse A - 105 graad maximale continue hotspot-temperatuur van het materiaal	IEC 60085
Referentie omgevingstemperatuur	40 graden	IEC 60076-2
Gemiddelde temperatuurstijging-in de wind	65 K	IEC 60076-2
Bovenste-olietemperatuur-stijgingslimiet	60 K	IEC 60076-2
Heetste-plaatstemperatuur-stijgingstoeslag	78 K	IEC 60076-2
Optioneel verminderde stijging (verlies-verminderde ontwerpen)	55 K wikkelgemiddelde (voorbeeld aangeboden waarde)	Fabrikantoptie, geen standaardvereiste

Bij de standaard omgevingstemperatuur van 40 graden zorgt een gemiddelde stijging van 65 K ervoor dat de gemiddelde wikkelingstemperatuur 105 graden bedraagt ​​- hetzelfde cijfer als de klasse A-classificatie. Dat toeval is de reden waarom de twee cijfers zo vaak door elkaar worden gehaald. De heetste plek ligt hoger dan het kronkelende gemiddelde; de toegestane 78 K in IEC 60076-2 dekt de gradiënt tussen het gemiddelde en het heetste punt. Met andere woorden: 105 graden is waar de materiaalfamilie bestand tegen is, 65 K is hoeveel de wikkeling boven een omgevingstemperatuur van 40 graden kan stijgen, en de twee vallen alleen numeriek samen onder standaardomstandigheden.

Voor projecten die in China of volgens Chinese specificaties worden opgeleverd, zijn twee extra documenten van belang. GB/T 6451 stelt de technische parameters en verlieswaarden vast voor in olie-ondergedompelde stroomtransformatoren van de 10 kV-klasse, die de nominale waarde van 750 kVA dekken. GB 20052-2020 definieert drie niveaus van energie-efficiëntie; de nullast- en belastingsverliezen van een 750 kVA-eenheid worden geselecteerd op basis van het niveau dat vereist is door de bestemmingsmarkt en zijn stimuleringsregeling.

 

 

De isolatiekwaliteit is van buitenaf niet zichtbaar en moet daarom door middel van een proef worden aangetoond. Elke 750 kVA-unit verlaat de fabriek met een routinetestrapport; de beslissende diëlektrische cijfers volgen IEC 60076-3.

 

Diëlektrische routinetests

• Isolatieweerstand (megger).Gemeten tussen wikkelingen en naar aarde met een 2,5 kV of 5 kV isolatietester. Een gebruikelijk acceptatiecriterium voor een eenheid uit de 10 kV-klasse is 100 MΩ of meer bij 20 graden; de polarisatie-index (aflezing van 10-minuten gedeeld door de aflezing van 1 minuut) zou doorgaans 1,5–2,0 moeten bedragen. Dit zijn praktische veldcriteria: de bindende waarden komen uit het fabriekstestrapport van het apparaat en de aankoopspecificatie.
• Diëlektrische dissipatiefactor (tan δ).Gemeten met een brug op een netfrequentie, doorgaans 10 kV voor een eenheid uit de 10 kV-klasse. Een nieuwe eenheid toont gewoonlijk tan δ onder ongeveer 0,5% bij 20 graden; limieten worden vastgelegd in de technische specificatie, en een stijgende trend over jaren is betekenisvoller dan een enkele meting.
• Vermogensfrequentie-doorstaat test.Voor een eenheid uit de 10 kV-klasse (hoogste spanning voor apparatuur U_m= 12 kV), is de toegepaste spanningstest van korte-duur- 28 kV rms gedurende 60 seconden volgens IEC 60076-3.
• Blikseminpulstest.Dezelfde klasse eenheden wordt geverifieerd met een 1,2/50 µs volledige golfimpuls van 75 kV piek volgens IEC 60076-3, toegepast op de lijnterminals.
• Geïnduceerde spanningstest.Controleert de isolatie tussen de -windingen en de- lagen tussen de fasen door de spanning tussen de fasen te verhogen, conform IEC 60076-3.
• Bestand tegen temperatuur-stijging en kortsluiting- zijn typetests (IEC 60076-2 en IEC 60076-5), uitgevoerd op een representatieve eenheid van het ontwerp in plaats van op elk onderdeel. Een typetestcertificaat voor de temperatuurstijgingsprestaties is het document dat de ontwerplimiet van 65 K verbindt met de werkelijkheid.

 

 

Analyse van opgeloste gassen (DGA)

Zodra de transformator in bedrijf is, wordt de olie zelf het monitoringinstrument. Elektrische en thermische storingen ontleden de olie en het papier in karakteristieke gassen die in de olie oplossen; een periodiek oliemonster, geanalyseerd door middel van gaschromatografie, onthult welk type fout zich ontwikkelt lang voordat er een storing optreedt. De interpretatie volgt IEC 60599 voor met minerale-olie-apparatuur en IEEE C57.104 voor evaluatierichtlijnen.

Belangrijkste gassen gedetecteerd	Fouttype aangegeven
H2(met wat CH4)	Gedeeltelijke ontlading / corona
CH4met C2H6	Thermische storing bij lage-temperatuur van de olie (onder ongeveer 300 graden)
C2H4(met CH4, C2H6)	Thermische fout van de olie in het bereik van 300–700 graden - oververhitting van geleiders of verbindingen
C2H2(met H2)	Het vormen van een boog - elektrische ontlading met hoge- energie
CO en CO2	Thermische afbraak van papier/cellulose-isolatie

 

Een gebruikelijke praktijk is een jaarlijks oliemonster, met kortere tussenpozen na een gebeurtenis zoals een storing, een blikseminslag of een periode van aanhoudende overbelasting. DGA maakt gepland onderhoud mogelijk in plaats van noodvervanging. - De gasverhoudingen geven het type fout aan, en de mate van verandering geeft de urgentie aan.

 

 

Deontwerp van isolatiesystemen en thermische stabiliteit van 750 kVA olie-ondergedompelde distributietransformatorenzijn de twee meest kritische factoren bij het bepalen van uw rendement op uw investering. Door voor GNEE te kiezen, werkt u samen met eenfabrikant van transformatorenwaarbij prioriteit wordt gegeven aan precisietechniek, hoogwaardige-materialen en rigoureuze tests. Onze transformatoren bieden lagere totale eigendomskosten door minder energieverliezen en minimale onderhoudsvereisten.

Vraag een offerte aan

 

Bent u klaar om uw energie-infrastructuur te beveiligen?Neem geen genoegen met ‘standaard’ als je ook ‘superieur’ kunt hebben.Neem vandaag nog contact op met GNEE voor een gedetailleerd technisch voorstel en een concurrerende offerte voor onze750 kVA olie-ondergedompelde distributietransformatoren.Ons team van ingenieurs staat klaar om u te helpen de perfecte oplossing voor uw project aan te passen.

 

Veelgestelde vragen

Q1. Wat is de temperatuur-stijglimiet voor een olie-ondergedompelde transformator van 750 kVA-?

Conform IEC 60076-2, voor klasse A geïsoleerde vloeistof-ondergedompelde eenheden bij een omgevingstemperatuur van 40 graden: gemiddelde stijging in kronkelende richtingen 65 K, stijging van de olie- aan de bovenkant 60 K, tolerantie voor de heetste- plekken 78 K. Ontwerpen met minder verlies kunnen worden aangeboden met een lagere stijging, bijvoorbeeld 55 K.

 

Vraag 2. Betekent "Klasse A" dat de transformator op 105 graden kan draaien?

Nee. 105 graad is de thermische klasse van het isolatiemateriaal volgens IEC 60085 - de hoogste continue temperatuur waarvoor de materiaalfamilie geschikt is. De bedrijfslimiet wordt uitgedrukt als een temperatuuropstaanboven omgevingstemperatuur: 65 K gemiddeld. Bij een omgevingstemperatuur van 40 graden ligt de gemiddelde winding rond de 105 graden en de hotspot hoger, dus het cijfer van 105 graden en de stijging van 65 K beschrijven hetzelfde ontwerppunt in twee verschillende eenheden.

 

Q3. Waarom is vochtbeheersing zo belangrijk voor transformatorisolatie?

Water verlaagt de doorslagspanning van de olie en versnelt de veroudering van papierisolatie meerdere- keer bij dezelfde temperatuur. Het wordt gecontroleerd tijdens de verwerking (ontgassing en dehydratatie onder vacuüm, met een typisch streefcijfer van minder dan ongeveer 20 mg/kg water in nieuwe olie) en tijdens het gebruik wordt er toezicht op gehouden volgens de richtlijnen van IEC 60422, ondersteund door het olie-conserveringssysteem.

 

Q4. Welke tests bewijzen de isolatiekwaliteit van een nieuwe unit?

De routinematige diëlektrische tests: isolatieweerstand en polarisatie-index, tan δ, weerstand tegen stroom-frequentie (28 kV voor een eenheid van 10 kV-klasse), bliksemimpuls (75 kV) en de test van geïnduceerde spanning - allemaal conform IEC 60076-3. De temperatuurstijgingstest volgens IEC 60076-2 verifieert het thermische ontwerp van een representatieve unit.

 

Vraag 5. Wat kan de analyse van opgeloste gassen ons vertellen?

DGA identificeert het fouttype dat zich in de tank ontwikkelt: waterstof duidt op gedeeltelijke ontlading, ethyleen duidt op thermische oververhitting van de olie, acetyleen duidt op boogvorming en koolstofoxiden duiden op papierdegradatie (IEC 60599 / IEEE C57.104). Het trenden van de gasconcentraties geeft aan hoe snel de fout groeit.

 

Vraag 6. Welke levensduur kan ik verwachten van een 750 kVA distributietransformator?

Distributietransformatoren zijn doorgaans ontworpen voor een levensduur van 20 tot 30 jaar. De werkelijke levensduur hangt af van het belastingsprofiel, de omgevingstemperatuur, de vochtregulatie, de kwaliteit van het onderhoud en hoe vaak de unit wordt gebruikt boven de nominale hotspot-temperatuur - het verouderingsmodel van IEC 60076-7 kwantificeert deze afweging.