In de wereld van elektrische energie bestaat er een soort apparatuur die stil en trouw in elke hoek van elektriciteitscentrales, onderstations en stedelijke distributienetwerken aanwezig is. Hij is niet zo opvallend- als een generator, en ook niet zo hoog als een elektriciteitstransmissietoren. Elke spanningsstijging en -daling, en de overdracht over lange-afstanden van elke kilowatt aan elektrische energie, kan echter niet los worden gezien van de kernondersteuning. - Dit is een in olie-ondergedompelde transformator. In olie-ondergedompelde transformatoren zijn al meer dan een eeuw geëvolueerd sinds minerale olie begin 1885 voor het eerst werd geïntroduceerd in isolatiebescherming door experimentele transformatoren en vertegenwoordigen nog steeds meer dan 60 procent van de mondiale markt voor energietransformatoren.g. Wat zorgt ervoor dat dit soort apparatuur met olie als isolatie- en koelmedium een onvervangbare leidende positie behoudt bij de opkomst van nieuwe producten zoals droge-type transformatoren? Om deze vraag te beantwoorden, moeten we uitgaan van het structurele principe, de prestatievoordelen en de brede toepassingsscenario's om het antwoord te vinden.
Om de basis van te begrijpenolie-ondergedompelde transformatorErken allereerst de dubbele rol van transformatorolie.In olie-ondergedompelde stroomtransformatorengebruik minerale olie of synthetische olie als het belangrijkste isolatie- en koelmedium, en de essentie van het ontwerpconcept is om hetzelfde medium te gebruiken om twee verschillende functies te realiseren. Aan de ene kant heeft transformatorolie uitstekende elektrische isolatieprestaties en een diëlektrische sterkte die veel hoger is dan die van lucht, waardoor de hoogspanningswikkeling effectief kan worden geïsoleerd van de laagspanningswikkeling, boogdoorslag kan worden voorkomen en een hoog spanningsniveau in een beperkte ruimte kan worden gegarandeerd. Aan de andere kant maakt de hoge specifieke warmtecapaciteit van de olie het een efficiënt warmteafvoermedium. Wanneer de kern en de wikkeling warmte genereren als gevolg van de stroom die erdoorheen gaat, wordt de warmte eerst overgedragen aan de omringende transformatorolie, neemt de dichtheid van de olie toe na verhitting, en wordt de warmte via thermische convectie overgedragen naar de tankwand en radiator, en vervolgens uitgestoten naar de externe atmosfeer. Als we een standaard S13 olie-transformator als voorbeeld nemen, is het warmtedissipatiegebied van de gegolfde olietank nauwkeurig ontworpen om onder de meeste werkomstandigheden aan de koelvereisten te voldoen, zonder het gebruik van extra ventilatoren.
Op basis van de structurele samenstelling kan een complete set olie-ondergedompelde transformatoren worden omschreven als 'vijf vuile onderdelen'. Het hoofdgedeelte van het transformatorlichaam bestaat uit een ijzeren kern gelamineerd met siliciumstaalplaten met hoge permeabiliteit, een laag{2}}spannings- en hoogspanningswikkeling-gewikkeld met koperfolie of koperen geleider, en een olie-papiercomposietisolatiesysteem bestaande uit isolerend karton, kabelpapier en transformatorolie. De behuizing is een nauwkeurig gelaste transformatortank, die het transformatorlichaam volledig omsluit. Rond deze kern is ook een reeks belangrijke accessoires geconfigureerd: de olieconservator wordt gebruikt om de volume-uitzetting en -contractie van isolatieolie als gevolg van temperatuurveranderingen te compenseren; het gasmasker filtert de lucht die de olieconservator binnendringt door het vochtabsorberende middel om het binnendringen van vocht te voorkomen; het gasrelais bewaakt de oliestroomsnelheid in realtime en verzendt een alarmsignaal bij een interne storing; de overdrukklep voert snel de druk af wanneer de interne druk van de olietank abnormaal stijgt om de veiligheid van de apparatuur te garanderen; de radiator en de koeler voeren de warmtewisselingstaak uit volgens verschillende koelmodi (natuurlijke koeling, geforceerde luchtkoeling of geforceerde oliecirculatiekoeling). Samen vormt deze reeks interoperabele componenten een pakket dat langdurig stabiel kan functioneren in een ruige buitenomgeving.
Wat is het substantiële verschil tussen een in olie-ondergedompelde transformator en een droge- transformator, die de laatste jaren steeds populairder wordt bij veel transformatortypen? Het fundamentele verschil ligt in het verschil tussen isolatie- en koelmedia: droge-transformatoren gebruiken vaste isolatie (bijvoorbeeld epoxyhars) en lucht als koelmedia, terwijl in olie-ondergedompelde transformatoren vloeibare isolatieolie gebruiken. Dergelijke verschillen in het medium leiden direct tot een verscheidenheid aan prestatieverschillen. In termen van warmtedissipatiecapaciteit zijn in olie-ondergedompelde transformatoren bestand tegen een hogere belastingsdichtheid en behouden ze een stabiele werking onder langdurige- volledige belasting- omstandigheden vanwege de uitstekende thermische geleidbaarheid van oliemedium, terwijl droge- transformatoren worden beperkt door de thermische geleidbaarheid van vaste isolatiematerialen, waardoor het warmtedissipatie-effect relatief beperkt is en er meestal extra koelsystemen nodig zijn. In termen van kortsluitweerstand heeft het isolatiemedium van een in olie ondergedompelde transformator een hoge kortsluitweerstand, die grotere kortsluitstromen kan weerstaan zonder schade aan de isolatie, waardoor de veiligheid en betrouwbaarheid van het systeem onder extreme foutomstandigheden aanzienlijk worden verbeterd. Op kostenniveau, vooral bij de specificatie van grote capaciteit en hoge spanning, zijn de productiekosten van een in olie-ondergedompelde transformator over het algemeen lager dan die van een droge-transformator met dezelfde capaciteit, waardoor deze duidelijke voordelen heeft op het gebied van de kostenprestaties. Bovendien heeft de in olie-ondergedompelde transformator een laag geluidsniveau tijdens bedrijf, en speelt de isolerende olie een bufferende rol tussen siliciumstaalplaten, waardoor de apparatuur stiller wordt. Natuurlijk zijn in olie-ondergedompelde transformatoren niet perfect - ze vereisen periodieke bemonstering van isolatieolie voor inspectie, monitoring van olieverslechtering en tijdige aanvulling of vervanging, risico's voor milieuvervuiling in het geval van lekkage, en hogere normen voor brandveiligheidscontrole. Kortom, de droge-transformator is beter wat betreft brandveiligheid en eenvoudig onderhoud, geschikt voor binnen en op plaatsen met hoge eisen op het gebied van milieubescherming; De in olie-ondergedompelde transformator is echter superieur wat betreft warmtedissipatie-efficiëntie, kortsluitvastheid, aanpasbaarheid van grote capaciteit en uitgebreide zuinigheid, wat meer geschikt is voor gebruik buitenshuis en op lange- termijn met hoge belasting.
Vanwege deze structurele en technische voordelen bestrijkt de rol van in olie-ondergedompelde transformatoren in energiesystemen vrijwel de gehele keten, van opwekking tot consumptie. Aan de kant van de energieopwekking verhogen-opvoerende transformatoren in waterkrachtcentrales, thermische energiecentrales en kerncentrales de spanning bij de generatoruitgang van ongeveer 10 kV naar een ultra-hoogspanningsniveau van 200 kV, 500 kV of zelfs 1000 kV, om stroomtransmissie over lange- afstanden en- verliesarme energietransmissies te realiseren. In een groot project als het Three Gorges Hydropower Station kan de capaciteit van een enkele 500 kV olie-ondergedompelde transformator 334 MVA bereiken, en deze voert de cruciale taak uit om bijna 7 miljoen kilowatt aan stroom naar het laadcentrum duizenden kilometers verderop te transporteren. In de stroomtransmissieverbinding realiseert de olie--ondergedompelde transformator die wordt gebruikt in de UHV-wisselstroomlijn de dynamische spanningsaanpassing via de -laadaftakking-wisselaar, en het aftakkingsbereik kan plus of min 20% bereiken, waardoor de stabiliteit van de ontvangende klemspanning in realtime kan worden gehandhaafd op basis van de belastingsschommelingen van het elektriciteitsnet. Wanneer we het distributieniveau bereiken, zal de 10 kV-olie-distributietransformator de hoogspanning verlagen tot 400 V extra-laagspanning en rechtstreeks leveren aan de fabriek, commerciële gebouwen en woonwijken. Bij de nieuwe generatie olie-ondergedompelde distributietransformatoren, vertegenwoordigd door de S13 hoogefficiënte energie-besparende transformator, is het nullastverlies met meer dan 28% verminderd in vergelijking met de traditionele S9-transformator, en is het belastingsverlies met 15% verminderd, wat tijdens de jaarlijkse werking veel CO2-uitstoot kan verminderen. Op industrieel gebied vertrouwen industrieën met een hoog energieverbruik, zoals de staalsmelterijen, de petrochemische industrie en grote mijnen, ook op de stabiele stroomvoorziening van in olie ondergedompelde transformatoren voor het regelen van spanning en stroom onder complexe elektrische omstandigheden. Bovendien speelt de in olie-ondergedompelde transformator, met de grootschalige constructie van nieuwe energieprojecten zoals de opwekking van PV-energie, windenergie en energieopslagcentrales, ook een sleutelrol bij het stimuleren en verzamelen, het lokaal opwaarderen van de gedecentraliseerde energie naar het middenspanningsniveau en de convergentie ervan in het elektriciteitsnet.
Natuurlijk kan apparatuur niet los worden gezien van bepaalde onderhoudsondersteuning, en voor de betrouwbare werking op de lange- termijn van een in olie-ondergedompelde transformator moet ook een standaard onderhoudssysteem worden opgezet. Tijdens de dagelijkse patrouille moet de dienstdoende man controleren of er sporen van olielekkage zijn op de afdichting van de behuizing, of de indicatie van de oliepeilmeter binnen het redelijke bereik van 1/4 tot 3/4 van de oliewijzer ligt, en de bovenste olietemperatuur registreren - deze mag tijdens normaal bedrijf niet hoger zijn dan 85 graden en moet onder extreme belastingsomstandigheden binnen een hoek van 95 graden worden geregeld. Het beheer van de oliekwaliteit vormt de kern van de onderhoudswerkzaamheden: er moeten jaarlijks monsters worden genomen voor de weerstandsspanningstest, de diëlektrische verliesfactortest en de zuurwaardetest. Als de doorslagspanning aanzienlijk daalt of het totale koolwaterstofgehalte de norm overschrijdt, wordt de olie gefilterd of vervangen door nieuwe olie. Voeg bij het bijvullen van isolatieolie producten toe van hetzelfde merk en dezelfde kwaliteit als de originele uitrusting, en laat de luchtbellen enkele uren na het bijvullen van de olie staan, anders zullen de resterende luchtbellen de isolatiesterkte aanzienlijk verminderen. Bovendien moet er elk half jaar een isolatieweerstandstest worden uitgevoerd, moet er elk jaar een chromatografische analyse van opgelost gas in olie worden uitgevoerd om te beoordelen of er sprake is van gedeeltelijke ontlading of oververhitting, en moet de revisie van de zwevende kern en de vervanging van verouderde onderdelen elke vijf tot tien jaar worden uitgevoerd, wat de standaardpraktijk is om ervoor te zorgen dat de apparatuur de ontwerplevensduur bereikt (meestal drie tot vier jaar).
De technologische evolutie is nooit gestopt op het gebied van in olie-ondergedompelde transformatoren. De afgelopen jaren heeft de industrie veel doorbraken geboekt op het gebied van energiebesparing en milieubescherming. De nieuwe materiaaltechnologie, vertegenwoordigd door een amorfe gelegeerde ijzeren kern, vermindert het nullastverlies van de transformator met ongeveer 60% vergeleken met de traditionele ijzeren kernproducten van siliciumstaalplaat, en wordt steeds vaker gebruikt bij de transformatie van het landelijke elektriciteitsnet en de modernisering van de stedelijke stroomdistributie in China. Op het gebied van isolatiemedia hebben sommige fabrikanten nieuwe milieuvriendelijke, in olie-ondergedompelde transformatoren ontwikkeld die plantaardige olie gebruiken (zoals natuurlijke ester-isolatievloeistof) ter vervanging van traditionele minerale olie. Meer dan 98% van deze plantaardige oliën is afkomstig van hernieuwbare grondstoffen en de biologische afbraaksnelheid in 21 dagen bedraagt meer dan 98%. Zelfs bij lekongevallen is er vrijwel geen sprake van vervuiling van de bodem en waterlichamen. Ondertussen heeft de plantaardige olie een ontstekingspunt tot 360 graden C, wat het brandrisico aanzienlijk vermindert, vooral van toepassing op gevoelige gebieden zoals schilderachtige plekjes en waterbronnen met strenge milieueisen. Op het gebied van intelligentie zijn enkele nieuwe olie-ondergedompelde transformatoren uitgerust met een olieoppervlaktetemperatuurregelaar en een wikkelingstemperatuurregelaar, die analoge signaaluitvoer ondersteunen voor het op afstand monitoren van de olietemperatuur en de belastingsstatus. Beveiligingsapparaten zoals gasrelais en overdrukventiel kunnen ook worden aangesloten op het intelligente terminalsysteem van het distributienetwerk, waardoor een snelle foutopsporing en automatische vroegtijdige waarschuwing worden gerealiseerd. Vanuit mondiaal perspectief heeft de marktomvang van olie-ondergedompelde transformatoren in 2024 de $31,5 miljard overschreden, en zal naar verwachting in 2033 bijna $5,6 miljard bereiken, waarbij het samengestelde jaarlijkse groeipercentage op 6:7 procent blijft. Deze robuuste groeitrend weerspiegelt op diepgaande wijze de mondiale groei van de vraag naar energie, de versnelde verstedelijking en de aanhoudende vraag naar apparatuur als gevolg van de constructie van nieuwe energiesystemen.
Als we kijken naar het traditionele product van een in olie-ondergedompelde transformator vanuit het perspectief van buitenlands handelspersoneel van transformatorproductiebedrijven, kunnen we zien dat het niet alleen al meer dan een eeuw de ontwikkelingsaccumulatie van energietechnologie met zich meedraagt, maar ook voortdurend nieuwe vitaliteit uitstraalt onder de impuls van nieuwe materialen, nieuwe processen en intelligentisering. Bij het communiceren van de modelkeuze met buitenlandse klanten kan het stellen van deze vragen besluitvormers helpen duidelijk te maken of het scenario voor de stroomvoorziening voornamelijk buiten plaatsvindt en onderhevig is aan extreme hitte of vochtigheid? Is er sprake van een langdurige -volledige- belasting of zelfs korte- overbelasting in de belastingscurve? Of de exploitatie- en onderhoudsmiddelen van het project op de lange- termijn voldoende zijn, en of de voorwaarden voor regelmatige inspectie en onderhoud van de oliekwaliteit aanwezig zijn? Als het antwoord op de bovenstaande vragen ja is, is een in olie-ondergedompelde transformator wellicht het meest kosteneffectieve- antwoord. Hij is misschien niet zo "schoon en milieuvriendelijk-vriendelijk" als een droge- transformator, maar dankzij zijn uitstekende warmteafvoer en bewezen betrouwbaarheid heeft hij een overweldigende plaats ingenomen in het energiesysteem. Voor netwerkbeheerders, industriële gebruikers en nieuwe energie-investeerders over de hele wereld is de keuze voor olie--ondergedompelde transformatoren in wezen een eeuw-bewezen, kosten-effectieve energieoplossing.
