Una guía completa de los principios básicos de los-transformadores de potencia llenos de aceite

En los sistemas de energía,transformadores de potencia llenos de aceite- son equipos centrales indispensables que cumplen las funciones críticas de conversión de voltaje y transmisión de energía. Ampliamente utilizados en redes eléctricas, aplicaciones industriales y plantas de energía renovable, sirven como "puente de energía" que conecta las plantas de energía con los usuarios finales.

Desde garantizar el funcionamiento estable de las redes eléctricas urbanas hasta mantener un suministro de energía continuo para la producción industrial y facilitar la integración en la red de proyectos de energía renovable, los transformadores de potencia llenos de aceite-desempeñan un papel irremplazable.

 

Este artículo proporciona un desglose completo de los conocimientos básicos sobre los transformadores de potencia sumergidos en aceite-. Desde su composición básica hasta los componentes clave, analiza sus principios operativos y características estructurales uno por uno, ofreciendo a los lectores una comprensión-profunda de los misterios centrales detrás de este "héroe de poder".

 

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Elegir un transformador de potencia sumergido en aceite-de alta-calidad y altamente confiable-puede ayudarlo a evitar pérdidas-relacionadas con fallas, reducir los costos operativos y de mantenimiento, y ahorrarle tiempo y esfuerzo. ¿Quiere saber cómo elegir un transformador que se adapte a sus necesidades específicas y al mismo tiempo ofrezca rendimiento y valor?

 

Con años de experiencia en la industria, GNEE Electric se especializa en la investigación y el desarrollo y la producción de transformadores de potencia sumergidos en aceite-. Aprovechando nuestra experiencia técnica y riguroso control de calidad, brindamos soluciones personalizadas. Primero, comprenda lo esencial y luego seleccione el equipo adecuado.-¡Siga leyendo para conocer todos los conocimientos prácticos!

 

 

 

Los grandes transformadores de potencia sumergidos en aceite- presentan una estructura compleja y precisa. Su composición básica consta de siete componentes principales, que trabajan en conjunto para garantizar un funcionamiento estable y eficiente. Los dos primeros componentes son las partes centrales fundamentales, responsables de la función central de conversión de energía.

 

Asamblea central: Compuesto por columnas y yugos fabricados con láminas de acero laminadas al silicio, junto con sus mecanismos de sujeción, forma el núcleo del circuito magnético del transformador y sirve como medio para la transferencia de energía.
Conjunto de bobinado: Esto incluye los devanados de cada fase y sus cables de conexión. Como núcleo del circuito eléctrico del transformador, constituye el circuito eléctrico para la entrada y salida de energía eléctrica.
Sistema de aislamiento: Esto abarca el aislamiento de aceite y papel entre los componentes, así como dentro del propio transformador. Su función principal es aislar partes vivas, prevenir cortocircuitos, garantizar la seguridad operativa y extender la vida útil del equipo.
Sistema de tanque: Además del cuerpo del tanque, incluye el depósito de aceite y los soportes. Sirve como contenedor principal para albergar el núcleo y el aceite del transformador, al mismo tiempo que protege los componentes internos y ayuda a la disipación del calor.
Sistema de enfriamiento: Compuesto por enfriadores o radiadores, bombas de aceite, ventiladores y tuberías de conexión, su función principal es disipar el calor generado durante el funcionamiento del transformador, evitando daños al equipo por sobrecalentamiento.
Instrumentos de medición: Incluyendo termómetros de señal, transformadores de corriente y medidores de nivel de aceite, estos se utilizan para monitorear el estado operativo del transformador en tiempo real y proporcionar información rápidamente sobre datos críticos como temperatura, corriente y nivel de aceite.
Dispositivos de protección: Estos incluyen dispositivos de alivio de presión, relés de gas y absorbentes de humedad. Sirven como la "línea de defensa de seguridad" del transformador, activando mecanismos de protección rápidamente cuando ocurren anomalías para evitar la escalada de fallas.

 

 

Entre estos, el núcleo y los devanados se denominan circuito magnético y circuito eléctrico, respectivamente. Forman la base para la conversión de energía del transformador y su funcionamiento coordinado es un requisito previo para el funcionamiento normal del transformador.

 

 

El núcleo es el componente fundamental de un transformador y consta de conductores magnéticos y dispositivos de sujeción. Tiene propósitos tanto funcionales como estructurales y actúa como medio clave para la conversión de energía en un transformador.

 

Desde una perspectiva funcional, los conductores magnéticos del núcleo forman el núcleo del circuito magnético del transformador, responsable de convertir la energía eléctrica del circuito primario en energía magnética, y luego convertir esa energía magnética nuevamente en energía eléctrica para el circuito secundario, completando así la transmisión y conversión de energía eléctrica.

 

Estructuralmente, el núcleo soporta todos los componentes internos del transformador, como el cuerpo y los cables, sirviendo como el "esqueleto" de todo el dispositivo.

El núcleo del transformador adopta una estructura cerrada en forma de caja-, en la que la parte envuelta con devanados se llama columnas del núcleo, mientras que la parte no envuelta con devanados y que sirve solo para cerrar el circuito magnético se llama yugo del núcleo. Sus componentes etiquetados incluyen principalmente: pieza de sujeción superior, columnas principales, placas de sujeción, pieza de sujeción inferior, yugo de núcleo superior y yugo de núcleo inferior.

 

Tipos de núcleos

 

Según las posiciones relativas de los devanados y el núcleo, los núcleos se pueden clasificar en términos generales en dos tipos: tipo de núcleo-y tipo de cubierta-. Entre estos, el núcleo de tipo núcleo-se utiliza más ampliamente en transformadores de potencia sumergidos en aceite-; Esta sección se centra en las formas estructurales de los núcleos de tipo núcleo-.

 

• Paratransformadores monofásicos-, el núcleo se presenta principalmente en varias formas estructurales, como dos columnas y dos yugos, una columna y cuatro yugos, y dos columnas y cuatro yugos, para adaptarse a diferentes requisitos de suministro de energía monofásico-.

 

• Paratransformadores trifásicos-, las configuraciones principales incluyen dos-columnas-dos-yugos (trifásicos-, tres-columnas) y tres-columnas-cuatro-yugos (trifásicos-, cinco-columnas), que se utilizan principalmente para la conversión de energía en sistemas de energía trifásicos.

 

 

La selección de configuraciones centrales requiere una consideración integral de varios factores, incluida la racionalidad de la disposición del devanado, la eficiencia del material y las restricciones de altura de transporte, para garantizar que el transformador cumpla con los requisitos operativos y al mismo tiempo lograr un equilibrio entre rentabilidad-y practicidad. Los componentes relacionados incluyen: yugo, yugo del lado de la columna y yugo del núcleo inferior.

 

 

Los devanados constituyen el circuito eléctrico a través del cual un transformador ingresa y emite energía eléctrica; También son uno de los componentes principales del transformador. Fabricados con conductores planos de cobre (o aluminio) y equipados con diversos componentes aislantes, la calidad de su diseño determina directamente la estabilidad operativa y la vida útil del transformador. En términos de diseño, los devanados deben cumplir tres requisitos fundamentales-resistencia eléctrica, resistencia térmica y resistencia mecánica-todos ellos indispensables.

 

1. Requisitos de resistencia eléctrica

Los devanados deben poseer suficiente resistencia eléctrica para soportar diversas sobretensiones, incluyendo principalmente la tensión soportada de impulso de rayo, la tensión soportada de impulso de conmutación y la tensión soportada de frecuencia industrial. Esto evita daños en el aislamiento causados ​​por sobretensiones, que podrían provocar fallos de cortocircuito-.

 

2. Requisitos de resistencia térmica

Bajo los efectos térmicos generados por las corrientes operativas-a largo plazo, la vida útil del aislamiento de la bobina no debe ser inferior a 20 años. Además, durante la operación del transformador, si ocurre un cortocircuito repentino en cualquier terminal, la bobina debe poder soportar los efectos térmicos de la corriente del cortocircuito-sin sufrir daños, garantizando la seguridad del equipo en condiciones extremas.

 

3. Requisitos de resistencia mecánica

La bobina debe poseer suficiente resistencia mecánica para soportar fuerzas electromagnéticas, vibraciones y otras tensiones generadas durante la operación, evitando deformaciones o daños a la bobina, salvaguardando la integridad del circuito y asegurando la normal entrada y salida de energía eléctrica.

 

 

Marcas de la estructura de la bobina y notas de configuración del devanado

Las marcas estructurales de la bobina incluyen principalmente: canales de aceite de refrigeración, particiones guía, espaciadores y configuración de devanado.

 

Entre ellos, el cambio de fase es un proceso crítico en el diseño de la bobina, como se explica a continuación: Cuando la corriente del transformador es alta, las espiras de la bobina constan de múltiples conductores paralelos. Para garantizar una distribución uniforme de la corriente entre los conductores paralelos-es decir, para garantizar longitudes de conductor iguales y enlaces de flujo magnético iguales con el campo magnético de fuga-las posiciones de los conductores paralelos deben intercambiarse. Esta operación, denominada "desplazamiento de fase", es un proceso crucial para garantizar el funcionamiento normal de la bobina y evitar el sobrecalentamiento local.

 

 

El núcleo del transformador se forma ensamblando el núcleo de hierro y las bobinas de varios niveles de voltaje, asegurándolos con dispositivos de sujeción y soldando los cables. En pocas palabras, el núcleo del transformador sirve como soporte integrado para los componentes del núcleo, como el núcleo de hierro y las bobinas. Generalmente consta de dos partes: el conjunto de sujeción del núcleo de hierro y el conjunto de sujeción de la bobina, y funciona como el conjunto del núcleo responsable de la conversión de energía dentro del transformador.

 

Sus componentes etiquetados incluyen principalmente: placas terminales, devanados, cables, núcleo, placas de sujeción, cambiadores de tomas bajo carga, abrazaderas de conductores y placas de soporte. Estos componentes trabajan en conjunto para garantizar la estabilidad estructural del núcleo y la conversión eficiente de energía eléctrica.

 

 

El tanque del transformador es el contenedor central que alberga el conjunto central y el aceite del transformador. Cumple simultáneamente múltiples funciones, incluida la disipación de calor, la protección del aislamiento, el secado del aislamiento, la provisión de una base y la facilitación del transporte. Es un componente indispensable y vital del transformador, y su desempeño afecta directamente la estabilidad operativa y la vida útil del transformador.

 

Funciones principales del tanque

• Almacenamiento de aceite: Almacena aceite de transformador, proporcionando un medio de aislamiento y disipación de calor;
• Disipación de calor: funciona en conjunto con el sistema de enfriamiento para disipar el calor generado durante la operación del transformador;
• Protección del aislamiento: Aísla los componentes del aislamiento de la atmósfera, evitando la absorción de humedad y gases e inhibiendo el envejecimiento del aceite del transformador;
• Secado de aislamiento: actúa como un "tanque de vacío" durante la extracción al vacío a temperatura ambiente en-el sitio;
• Base: Proporciona soporte estable para todo el transformador;
• Transporte: Facilita el manejo e instalación general del transformador.

 

Tipos de tanques de petróleo

Hay dos tipos básicos de tanques de aceite para transformadores: tanques de tipo barril-y tanques de tipo campana-. Estos dos tipos tienen ventajas y desventajas opuestas y son adecuados para diferentes escenarios de aplicación.

 

• Tanques tipo barril-: Consta de una tapa del tanque y un cuerpo del cañón. Su ventaja es su apariencia simple y solo es necesario drenar una pequeña cantidad de aceite del transformador al levantar el tanque; La desventaja es que, en el caso de transformadores-de gran capacidad,-el mantenimiento in situ requiere una grúa con suficiente capacidad de elevación; por lo tanto, es adecuado para transformadores de pequeña- y mediana-capacidad.

 

• Tanque en forma de campana-:Consta de una sección superior e inferior, sus ventajas y desventajas son opuestas a las del tanque tipo barril-. La ventaja es que los transformadores-de gran capacidad se pueden mantener sin una grúa grande; la desventaja es que se debe drenar una gran cantidad de aceite del transformador al levantar el cuerpo del tanque, y su apariencia es relativamente compleja. Es adecuado para transformadores de gran-capacidad.

 

Accesorios para tanques

Los accesorios del tanque son componentes esenciales que aseguran el correcto funcionamiento del tanque.

 

Los componentes principales incluyen: elevador, placa base, placa de refuerzo, marco base, soporte del gato, depósito de aceite, soporte del depósito de aceite, argolla de elevación y accesorios de tubería del sistema de enfriamiento. Cada accesorio cumple una función específica para garantizar la seguridad del tanque.rendimiento de sellado, estabilidad y funcionalidad.

 

 

Cambiador de tomas: el "componente central" de la regulación de voltaje

Según el estado operativo del transformador durante la regulación de voltaje, el ajuste de voltaje se puede dividir en dos tipos: la regulación de voltaje realizada cuando el devanado secundario está descargado y el devanado primario está desconectado de la red (regulación de voltaje sin suministro de energía) se denomina regulación de voltaje des-desenergizado (sin-carga); La regulación de voltaje realizada mientras el transformador está bajo carga cambiando la posición de la toma del devanado se denomina -regulación de voltaje de carga. Por lo tanto, los cambiadores de tomas con transformador también se dividen en dos categorías: cambiadores de tomas sin-carga y cambiadores de tomas con-carga (etiquetas de ilustración: cambiador de tomas con-carga, cambiador de tomas sin-carga).

 

Componentes del transformador-En-Cargar cambiador de tomas

 

El cambiador de tomas en carga es uno de los componentes principales clave de un transformador. Su función principal es cambiar las posiciones de las tomas mientras el transformador está bajo carga y sin interrumpir el suministro de energía, alterando así la relación de voltaje del transformador para regular con precisión el voltaje de salida. Esto aborda los problemas de inestabilidad de voltaje en los sistemas de energía causados ​​por fluctuaciones de carga y desviaciones de voltaje de la red, garantizando el funcionamiento normal de los equipos eléctricos. Es ampliamente utilizado en escenarios que requieren un suministro de energía continuo y estable.

 

 

En comparación con los cambiadores de tomas sin-energía, la mayor ventaja de los cambiadores de tomas con-carga es la "regulación de voltaje sin interrupción de energía". Permiten completar el ajuste de voltaje sin interrumpir el suministro eléctrico, evitando así paradas de producción y molestias a los usuarios causadas por cortes de energía durante el ajuste de voltaje. Son particularmente adecuados para escenarios con requisitos extremadamente altos para la continuidad del suministro de energía, como la red principal de sistemas eléctricos, líneas de producción industrial a gran-escala y redes de distribución de energía en edificios de gran-altura.

 

Su funcionamiento principal se basa en la acción coordinada del "circuito de transición" y el "mecanismo de conmutación". Durante la conmutación de tomas, esto garantiza el flujo continuo de corriente de carga, evitando arcos y caídas de voltaje, protegiendo así los devanados del transformador y el equipo de la red contra daños.

 

Los cambiadores de tomas bajo carga tienen requisitos operativos más estrictos y deben poseer un excelente rendimiento de aislamiento, capacidad de carga de corriente-y capacidades de extinción de arco-. También son necesarios mantenimiento e inspecciones regulares, incluidos controles de la calidad del aceite aislante, la flexibilidad del mecanismo de conmutación y la integridad de las resistencias de transición, para evitar daños al transformador o cortes de energía causados ​​por fallas del interruptor. Además, el rango de regulación de voltaje de los cambiadores de tomas con carga suele ser más amplio que el de los cambiadores de tomas sin carga, lo que generalmente permite un ajuste de voltaje dentro de un rango de ±10 % o más, lo que permite una mejor adaptación a las fluctuaciones en el voltaje de la red.

Componentes del transformador-Cambiador de tomas desenergizado

La función principal de un cambiador de tomas desenergizado es cambiar la posición de la toma del transformador sin aplicar voltaje al transformador, alterando así la relación de voltaje. Es adecuado para escenarios donde la regulación de voltaje no requiere que el transformador esté bajo carga.

 

Los cambiadores de tomas reguladores de voltaje-se pueden clasificar en tipos monofásicos-y trifásicos-según el número de fases; Según la ubicación de la regulación de voltaje, se pueden dividir en tres tipos: regulación de voltaje de punto-neutro, regulación de voltaje de punto-medio y regulación de voltaje de extremo-de línea (pie de ilustración: interruptor de tipo tambor-).

 

Su estructura es relativamente simple y consta principalmente de posiciones de toma, componentes de conmutación y un mecanismo operativo. No requieren componentes complejos como resistencias de derivación, lo que resulta en menores costos de fabricación y un mantenimiento más sencillo. Dado que la energía debe cortarse durante el ajuste de voltaje, estos interruptores se utilizan principalmente en aplicaciones donde el suministro continuo de energía no es crítico, como redes de distribución rural, pequeños transformadores industriales y transformadores de distribución en edificios residenciales.

 

Por lo general, se emplean en entornos con fluctuaciones mínimas de voltaje de la red y cambios graduales de carga, donde el voltaje se calibra con precisión cambiando las posiciones de las tomas durante los cortes de energía programados.

 

Depósito de petróleo: el "centro de regulación y protección" del aceite de transformadores

 

El depósito de aceite sirve como sistema de protección de aceite para transformadores-inmersos en aceite y cambiadores de tomas bajo-carga, y su función principal está estrechamente ligada a los cambios en el volumen de aceite del transformador. Las fluctuaciones en la temperatura ambiente y las variaciones en la carga del transformador pueden causar cambios en la temperatura del aceite dentro del tanque del transformador; Simultáneamente, los cambios en la temperatura ambiente y las operaciones de conmutación del cambiador de tomas en carga también pueden causar fluctuaciones de temperatura en el aceite del transformador dentro del compartimiento de aceite del cambiador de tomas en carga.

 

Estos cambios de temperatura conducen inevitablemente a la contracción y expansión del volumen del aceite del transformador.

 

La misión principal del depósito de aceite es regular los cambios de volumen del aceite del transformador tanto en el tanque del transformador como en el compartimiento de aceite del cambiador de tomas en carga, evitando al mismo tiempo la entrada de humedad y los efectos oxidativos del aire en el aceite del transformador, garantizando así el rendimiento del aislamiento y la vida útil del aceite del transformador.

 

Clasificación de yacimientos de petróleo

 

Los yacimientos de petróleo se dividen principalmente en variedades de tipo abierto-y selladas-. Los depósitos de aceite de tipo sellado-se utilizan más ampliamente y pueden clasificarse además en tipo cápsula-, tipo diafragma-y tipo fuelle metálico-, atendiendo a los requisitos específicos de diferentes aplicaciones.

 

Estructura de los depósitos de petróleo tipo cápsula-

El conservador de aceite tipo cápsula-es un tipo común de conservador de aceite sellado. Consiste principalmente en un gabinete, una cápsula, una cámara de recolección de gas (equipada con componentes como la tubería del tanque principal, líneas de llenado y drenaje de aceite, líneas de ventilación, líneas de descarga de aceite contaminado y pequeños-tubos medidores de aceite), un desecante y tuberías asociadas, un tapón de ventilación, un tapón de drenaje y un indicador de nivel de aceite (como se indica en el diagrama esquemático: tapón de ventilación). Estos componentes trabajan juntos para brindar una protección efectiva al aceite del transformador y regular su volumen.

 

Sistema de refrigeración: la "protección de disipación de calor" para los equipos

 

Durante el funcionamiento, los transformadores generan una cantidad importante de calor debido a las pérdidas. Si este calor no se puede disipar a tiempo, puede provocar que el equipo se sobrecaliente, dañando los componentes de aislamiento, acortando la vida útil e incluso provocando fallas de seguridad. Por lo tanto, el sistema de refrigeración sirve como "protección de la disipación de calor" para los transformadores; su función principal es disipar el calor generado por las pérdidas durante el funcionamiento, asegurando que el transformador funcione de manera estable dentro de un rango de temperatura seguro.

 

Para transformadores de potencia de 110 kV, existen dos métodos de enfriamiento principales: enfriamiento natural y enfriamiento por aire forzado. El enfriamiento natural se basa en la convección natural del aceite del transformador para disipar el calor; presenta una estructura simple y es fácil de mantener, lo que lo hace adecuado para aplicaciones con cargas más livianas y menor generación de calor. La refrigeración por aire forzado, por otro lado, utiliza ventiladores para ayudar en la disipación del calor, ofreciendo una mayor eficiencia de refrigeración. Es adecuado para aplicaciones con cargas más pesadas y mayor generación de calor, satisfaciendo mejor los requisitos de refrigeración del equipo.

 

Válvula de alivio de presión: el "dispositivo de alivio de presión de seguridad" del equipo

La válvula de alivio de presión del transformador es una válvula cargada por resorte-y sirve como uno de los principales dispositivos de protección de seguridad para transformadores, diseñada principalmente para abordar situaciones en las que la presión interna aumenta de manera anormal. Cuando la presión interna del transformador excede la fuerza de apertura del resorte, el disco actuador se mueve ligeramente hacia arriba.

 

En este punto, la presión interna se extiende inmediatamente por la superficie sellada lateral-del disco actuador, lo que hace que se abra abruptamente y libere rápidamente la presión interna. Una vez que la presión cae a un rango seguro, el resorte tira del disco actuador de regreso a la posición sellada, completando la protección de alivio de presión.

La válvula de alivio de presión puede equiparse con un interruptor de alarma y requiere reinicio manual después de la activación. También cuenta con una varilla indicadora mecánica que confirma visualmente si la válvula se ha accionado (ver ilustración: varilla indicadora mecánica, resorte).

 

 

Componentes del transformador-Cilindro de alivio de presión

El cilindro de alivio de presión del transformador es uno de los primeros tipos de dispositivo de alivio de presión para transformadores. Su estructura es relativamente simple: se instala una placa de alivio de presión (generalmente vidrio plano) en el medio del cilindro, con una protección de malla debajo para evitar que fragmentos de vidrio caigan al interior del transformador si el vidrio se rompe.

 

 

Actualmente, este tipo de cilindro de alivio de presión se ha eliminado progresivamente, aunque todavía se utiliza en algunos transformadores más antiguos; sin embargo, su rendimiento protector y su confiabilidad son muy inferiores a los de las válvulas de alivio de presión modernas.

 

 

Este artículo cubre de manera integral los conocimientos básicos sobre-los transformadores de potencia sumergidos en aceite, desde la composición básica hasta los componentes clave, y desde las características estructurales hasta las funciones funcionales. Su objetivo es ayudar a los profesionales de la industria y a los entusiastas de la energía a comprender plenamente los conocimientos básicos de los transformadores de potencia sumergidos en aceite-y comprender su papel vital en los sistemas de energía.

 

Con la mejora de los sistemas de energía y el rápido desarrollo de nuevas fuentes de energía, los transformadores de energía sumergidos en aceite-están evolucionando hacia tecnologías más ecológicas e inteligentes, y continúan brindando soporte fundamental para la estabilidad y eficiencia de la transmisión de energía.
 

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Una vez que comprenda los principios básicos de los transformadores de potencia sumergidos en aceite-, se dará cuenta de lo importante que es elegir el equipo adecuado.

 

Aprovechando años de experiencia en la industria, GNEE Electric controla estrictamente la producción y el ensamblaje de cada componente principal-desde el núcleo y los devanados hasta el sistema de enfriamiento y los dispositivos de protección-todo de acuerdo con los más altos estándares de la industria.

 

Podemos personalizar los transformadores de potencia sumergidos en aceite-adaptados a sus aplicaciones específicas (redes eléctricas, energía industrial, plantas de energía renovable, etc.), equilibrando la estabilidad, la durabilidad y la rentabilidad-.

 

Brindamos soporte técnico integral y servicio postventa-durante todo el proceso, para que nunca tengas que preocuparte por la calidad o el mantenimiento del equipo.

 

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