Transformatoare etanșate vs transformatoare cu conservator: alegerea sistemului potrivit de conservare a uleiului

Un manager al operațiunilor de la o companie de utilități de coastă din Filipine ne-a trimis, în aprilie, o fotografie a unui respirator de transformator. Gelul de silicium din interior devenise roz — epuizat — iar echipa sa îl înlocuise deja de două ori în acel trimestru. Umiditatea de la postul de transformare rămâne peste 80 % pe parcursul majorității anului, iar de fiecare dată când unitatea „respira”, absorbea direct umiditate în conservator. Întrebarea sa este una pe care o auzim frecvent de la cumpărătorii din zonele cu climă umedă: «De ce avem nevoie de această conductă și de acest respirator? Nu puteți construi un transformator care să nu respire?»

Răspunsul scurt este da — această unitate se numește transformator ermetic sigilat transformator etanșat ermetic transformator cu conservator este un conservarea uleiului pentru transformatoare o decizie, nu o decizie de preț. Dacă greșiți, fie plătiți întreținerea dispozitivului de respirație pe care nu ați planificat-o niciodată, fie renunțați la protecția prin releu de gaze pe care presupuneați că o aveți. Iată cum se deosebesc, de fapt, cele două tipuri de proiectare și cum să alegeți.

 

De ce conservarea uleiului pentru transformatoare determină durata de funcționare

Uleiul dintr-un transformator Imers în Ulei îndeplinește două funcții — izolare electrică și transfer termic — dar transportă, de asemenea, apă și oxigen în locurile unde acestea provoacă deteriorări. Aproximativ 99% din apa din interiorul unui transformator se află în hârtia de celuloză înfășurată în jurul înfășurărilor, nu în ulei, motiv pentru care o mostră de ulei care pare „uscată” poate ascunde un sistem de izolație umed. Apa și oxigenul accelerează îmbătrânirea hârtiei, măresc riscul descărcărilor parțiale și scurtăzează curba de durată de viață pe care cifrele de pierderi din raportul dumneavoastră de testare le promiteau.

Căldura transformă problema într-o problemă mecanică. Uleiul mineral se dilată aproximativ cu 4 la sută când un transformator trece de la o temperatură rece de oprire de 20 °C la o temperatură a uleiului de la partea superioară de 75 °C la sarcină completă și se contractă din nou în fiecare noapte. Un rezervor rigid, etanș, nu poate ignora această variație de volum. Proiectarea trebuie să ofere uleiului în expansiune un spațiu unde să se poată deplasa — un conservator — sau să absoarbă ciclurile de presiune și vid în interiorul unui rezervor etanș. Această singură alegere mecanică definește întreaga poveste de întreținere a unității pentru următorii 25 de ani.

Partea de întreținere este documentată în Ghidul IEEE C57.93-2019 privind instalarea și întreținerea , care acoperă întreținerea dispozitivelor de respirație, verificările de conservare a uleiului și controlul umidității pentru transformatoarele imersate în lichid. Cerințele generale privind rezervoarele și accesoriiile sunt prevăzute în IEEE C57.12.00-2021 iEEE C57.12.00-2015

 

Proiectarea transformatorului cu conservator: Respirație prin proiectare

A transformator cu conservator are un mic rezervor cilindric de expansiune montat deasupra rezervorului principal și conectat la acesta printr-o conductă. Când uleiul din rezervorul principal se dilată sub sarcină, acesta urcă în rezervorul de expansiune, iar aerul de deasupra uleiului este evacuat printr-un dispozitiv de respirație umplut cu gel de siliciu, care usucă aerul intrant în ciclul următor. Volumul rezervorului de expansiune este de obicei dimensionat la 8–10% din volumul total de ulei din rezervorul principal, acoperind astfel domeniul de dilatare de la oprirea completă în timpul iernii până la temperatura maximă a uleiului la sarcină nominală.

Această configurație își merită locul pe unitățile de clasă substație din trei motive. În primul rând, permite utilizarea releei de gaze Buchholz: releul este montat în conducta dintre rezervor și conservator, unde se acumulează gazele generate de defecte, motiv pentru care transformatoarele de putere cu protecție prin gaze sunt, în mod obișnuit, de tip conservator. În al doilea rând, nivelul uleiului este vizibil și completarea este simplă — uleiul se adaugă la conservator fără a deschide rezervorul principal. În al treilea rând, presiunea internă rămâne scăzută și stabilă, ceea ce reduce solicitarea asupra garniturilor, a indicatorului de nivel al uleiului și a etanșării capacului.

Prețul acestor beneficii este o interfață de respirație care trebuie întreținută de cineva. Gelul de silicagel din dispozitivul de respirație se saturează în timp — schimbarea culorii de la albastru la roz este semnul de avertizare — iar într-un mediu umed, de coastă sau tropical, acest lucru poate însemna înlocuirea cartușelor trimestrial, nu anual. Cuptorul cu ulei situat sub dispozitivul de respirație trebuie să rămână umplut, altfel dispozitivul încetează să usuce aerul și începe să funcționeze ca o deschidere ventilată. La transformatoarele electrice de mare putere, rezervorul de expansiune este adesea livrat separat, cu plăci de obturare, ceea ce adaugă o etapă suplimentară de conectare pe teren în timpul instalării.

 

Ce face diferit un transformator etanșat ermetic

A transformator ermetic sigilat nu are conservator și nu are respirator. Rezervorul este conceput pentru a absorbi întreaga expansiune a uleiului în interior, într-unul dintre cele trei moduri: un amortizor de gaz comprimabil deasupra uleiului (tip rezervor etanșat sau cu amortizor de gaz), o diafragmă flexibilă sau o membrană de cauciuc care separă uleiul de volumul de gaz, sau o flexibilitate a pereților rezervorului integrată în construcția acestuia. Deoarece aparatul nu „respiră” niciodată, aerul exterior — și umezeala pe care acesta o conține — nu pătrunde niciodată în interior. Gelul de siliciu, sigiliile cu ulei și întreținerea respiratorului dispar complet din programul de întreținere.

Aceasta este motivul pentru care designul etanșat domină transformatoare montate pe pod și unități mai mici de distribuție în America de Nord, unde unitățile cu rezervor etanșate certificate UL și CSA sunt norma, iar echipajele de întreținere pot vizita o unitate doar o dată pe an. Este, de asemenea, o soluție excelentă pentru site-uri izolate, instalații din deșert sau de coastă și orice proiect în care echipajul local nu poate fi considerat sigur că va înlocui cartușul de respirație la intervalul programat. Unitățile cu rezervor etanșat sunt construite în mod obișnuit pentru umplere în vid complet, ceea ce elimină umezeala reziduală la fabrică, iar pachetul inhibitor din ulei durează mai mult, deoarece oxidarea este privată de oxigen proaspăt.

Compromisurile sunt importante. Fără conservator, un releu clasic de gaz Buchholz nu poate fi montat — gazul nu are unde să se acumuleze — astfel încât construcțiile etanșe se bazează pe dispozitive de eliberare a presiunii și, opțional, pe relee pentru creșterea rapidă a presiunii sau pe monitorizarea bazată pe analiza gazelor dizolvate (DGA). Eșantionarea uleiului și completarea acestuia necesită mai multă atenție, deoarece lucrăm împotriva presiunii interne, nu împotriva unui rezervor deschis. În plus, rezervorul în sine suportă sarcini reale de presiune și vid: sudurile capacului, garniturile și racordurile trebuie să reziste presiunii de proiectare pe întreaga durată de viață a unității, motiv pentru care construcțiile cu rezervor etanș cer sudare riguroasă și un test documentat de etanșeitate înainte de vopsire.

 

Conservator versus etanș: comparație directă

Punct de comparație	Transformator cu conservator	Transformator ermetic sigilat
Gestionarea expansiunii uleiului	Rezervor extern de expansiune, situat deasupra rezervorului principal	Cusătură de gaz internă, diafragmă sau înveliș flexibil al rezervorului
Respirație / pătrunderea umidității	Respiră prin respirator cu gel de siliciu; risc de umiditate dacă respiratorul este neglijat	Nu respiră niciodată; pătrunderea umidității este minimă
Releu de gaz (Buchholz)	Poate fi montat — standard pe transformatoarele de putere	Nu este montat în formă clasică; în schimb se folosesc relee de eliberare a presiunii și relee RPR
Întreținere de rutină	Verificări și înlocuire a gelului de silică, indicator al nivelului de ulei	Verificare a presiunii și a manometrului; nu există desicant de înlocuit
Completare cu ulei / prelevare de eșantioane de ulei	Simplu, prin rezervorul de expansiune	Posibil, dar necesită o procedură de gestionare a presiunii
Aplicații tipice	Substații de distribuție, transformatoare de putere, unități OLTC, proiecte IEC și din Orientul Mijlociu/Asia de Sud-Est	Unități montate pe platformă și unități de distribuție, America de Nord (UL/CSA), locații îndepărtate și umede
Transport și amprentă de carbon	Mai înalt; conservatorul poate fi expediat separat pentru unitățile mari	Compact, profil mai scăzut, înveliș etanș unic
Factor determinant al costurilor pe durata de viață	Manoperă și consumabile pentru întreținere	Calitatea rezervorului și a sudurilor la fabricație

Ambele variante sunt legitime și apar în cataloagele tuturor producătorilor serioși transformator Imers în Ulei fabrica. Întrebarea este care dintre ele se potrivește site-ului dumneavoastră, echipei dumneavoastră și filozofiei dumneavoastră de protecție.

 

 

Alegerea sistemului potrivit de conservare a uleiului pentru proiectul dumneavoastră

Începeți cu standardul și schema de protecție specifice destinației, deoarece acestea elimină variantele mai repede decât orice preferință. Un transformator montat pe suport specificat conform IEEE C57.12.20 sau C57.12.22 pentru piața din SUA sau Canada va fi, cu siguranță, de tip rezervor etanș și va avea certificare UL sau CSA — dacă specificați un rezervor în acest caz, veți plăti pentru o deviere personalizată. Un transformator de substație de 15 MVA cu protecție diferențială și Buchholz va fi de tip rezervor; încercarea de a-l face etanș implică redesenarea întregii filozofii de protecție. Între aceste două extreme, puneți-vă patru întrebări:

• Clima și umiditatea. Site-urile situate în zone costale, tropicale sau afectate de praf din deșert, cu acces limitat pentru întreținere, orientează clar către un transformator ermetic sigilat .
• Capacitatea echipajului. Dacă verificările cu gel de siliciu vor fi, în practică, omise, un design care nu le necesită este mai sigur decât un program de întreținere care nu va fi respectat.
• Filozofia de monitorizare. Dacă proiectul prevede analiza gazelor dizolvate (DGA) și monitorizarea în timp real, rezervoarele etanșe funcționează bine; dacă schema de protecție presupune un releu Buchholz, alegeți transformator cu conservator .
• Standardizarea flotei. Un instrument care standardizează un singur tip de rezervor pe sute de unități, valorificând consistența mai mult decât orice optimizare la nivelul unui singur sit.

Ryan Electric produce ambele configurații în aceeași instalație de 120.000 m², în cadrul parteneriatului cu Eaton, început în 2023, având în portofoliu certificate UL, CSA, IEEE, DEKRA și CNAS. Ceea ce transmitem cumpărătorilor este exact același lucru pe care inginerii noștri îl comunică între ei: sistemul de conservare a uleiului este determinat de sit și de schema de protecție, nu de fișa de vânzare. Trimiteți-ne clasa de tensiune, kVA, climatul și planul de întreținere — recomandarea privind tipul de rezervor derivă din aceste patru date de intrare, iar raționamentul va fi documentat în propunerea tehnică.

 

Consultați-ne înainte de a finaliza specificația rezervorului

Costul schimbării tipului de rezervor după aprobarea desenelor este mult mai mare decât costul punerii unei singure întrebări în stadiul incipient. Dacă specificați un transformator Imers în Ulei — clasă de distribuție sau de putere, orice piață — trimiteți-ne taxele dvs. și condițiile de amplasament prin intermediul paginii de contact nostru și vă vom oferi o recomandare privind tipul de rezervor, o proiecție a întreținerii pentru primii cinci ani și un calendar realist de livrare. Decizia corectă este o conversație pe o singură pagină. Salvează ani întregi de cartușe pentru aerisire sau ani întregi în care v-ați dori să aveți un releu de gaz. conservarea uleiului pentru transformatoare decizie

Despre autor : Acest ghid a fost scris de echipa de inginerie și export a Ryan Electric, un producător de transformatoare înființat în 2007 în Jiangsu, China, și partener într-o afacere comună cu Eaton din 2023. Echipa susține cumpărătorii din domeniul utilităților, EPC și industrial din America de Nord, Asia de Sud-Est, Orientul Mijlociu și Africa, oferind inginerie de aplicație, sprijin pentru certificări și documentație privind testele de fabrică.