Transformerolietank: struktur, krav og designovervejelser

Når folk taler om en-olienedsænket transformer, fokuserer de normalt på kernen, viklingerne, isoleringen eller kølesystemet. Detransformer olietankfår ikke altid den samme opmærksomhed. Men i praksis er det en ret vigtig del af hele transformatoren.

Tanken rummer isoleringsolien, beskytter den aktive del, understøtter køleudstyr og tilbehør og skal håndtere mekaniske belastninger under drift og transport. For større transformere kan dens design blive overraskende kompliceret.

Afhængigt af applikationen kan transformerolietanke bruges til transformere klassificeret fra6kV, 10kV, 35kV og 66kV til 110kV, 220kV, 330kV, 500kV og ±500kV konverter transformere. Lignende designprincipper gælder også for 330kV og 500kV parallelle reaktorer.

Så hvad gør en god transformerolietank? Lad os se nærmere.

Grundlæggende krav til transformerolietanke

Den mest oplagte opgave for en transformerolietank er atindeholde transformatorolien og beskytte kernen og viklingerne. Det er dog kun en del af historien.

Tanken skal også give tilstrækkelig mekanisk styrke, opretholde pålidelig tætning, arbejde med det valgte kølesystem og forblive stabil under løft og transport.

Kravene bliver naturligvis mere krævende i takt med at transformatorspændingen og kapaciteten øges.

En ting der er værd at påpege ervakuum modstand. Under transformerfremstillingen kan tanken udsættes for vakuumbehandling til tørring og oliepåfyldning. En tank, der er stærk nok under normalt atmosfærisk tryk, fungerer muligvis ikke godt under vakuum, hvis dens struktur ikke er designet korrekt.

Derfor betyder tankens stivhed, afstivninger, flangekonstruktion og svejsekvalitet alt sammen.

Klassificering og struktur af transformatorolietanke

Der er flere måder at klassificere transformerolietanke på. To af de mest praktiske er vedkølemetodeog aftankens form.

Klassificering af transformatorolietanke efter kølemetode

Kølesystemet har direkte indflydelse på tankens design.

I en naturligt afkølet transformer overføres varme fra kernen og viklingerne til isoleringsolien og frigives derefter gennem tankoverfladen, radiatorer eller korrugerede vægge.

Større transformere bruger ofte tvungen oliecirkulation. Her tilføjes pumper og eksterne kølere, og tanken har brug for korrekt udformede olieindløbs- og udløbstilslutninger. Inde i tanken skal olien også bevæge sig gennem de rigtige områder i stedet for blot at cirkulere tilfældigt.

Almindelige transformatorkølingsmetoder omfatter:

ONAN- Olie Naturlig Luft Naturlig

ONAF- Oil Natural Air Forced

OFAF- Oil Forced Air Force

OFWF- Oil Forced Water Forced

Tanken og kølesystemet bør være udformet som ét system. At forsøge at behandle dem som helt separate komponenter kan føre til dårlig oliefordeling, unødvendige tryktab eller lokale hot spots.

Klassificering efter tankform

Tankform er en anden almindelig måde at klassificere transformerolietanke på.

Flade-vægge tankebruges almindeligvis til små og mellemstore-transformatorer. De er relativt enkle og kan kombineres med eksterne radiatorer.

Bølgeformede-vægtankebrug korrugerede stålpaneler for at øge køleoverfladen. De korrugerede vægge kan også optage ændringer i olievolumen forårsaget af temperaturvariationer.

For store krafttransformatorer,klokke-type eller aftagelige-dækseltankeer meget brugt. Den øverste tanksektion kan løftes væk fra den nederste sektion, hvilket giver ingeniører adgang til kernen og viklingerne under montering, inspektion og vedligeholdelse.

Der er ikke én tankform, der er bedst for hver transformer. Det rigtige valg afhænger af kapacitet, spænding, kølemetode, transportgrænser og vedligeholdelseskrav.

Almindelige transformatorolietankstrukturer

Små og mellemstore-transformatorolietanke

Strukturen af ​​en lille eller mellemstor-størrelsetransformer olietanker normalt ret ligetil.

Det kan bestå af svejste stålplader, et tankdæksel, løfteøjer, jordingspunkter, radiatorforbindelser, olieaftapnings- og påfyldningskomponenter, termometergrænseflader og bøsningsåbninger.

For kompakte distributionstransformere kan tanken i sig selv også bidrage væsentligt til varmeafledning. Bølgede vægge giver for eksempel yderligere køleareal uden at kræve et stort antal eksterne radiatorpaneler.

Alligevel betyder simpelt ikke uvæsentligt.

Dårlig svejsning, flangedeformation eller ujævne overflader kan forårsage tætningsproblemer. En lille olielækage ser måske ikke alvorlig ud i starten, men den kan i sidste ende tillade fugt at trænge ind i transformeren eller reducere olieniveauet.

Store transformatorolietanke

Store strømtransformere er en anden historie.

En stor tank kan omfatte hovedtankens krop, tankdæksel, klokke-oversektion, radiatorer, oliepumper, kølere, konservatorforbindelser, tryk-aflastningsanordninger, bøsningstårne, kabelbokse, løftekonstruktioner og transportarmaturer.

Og alle disse dele skal arbejde sammen.

Tanken skal understøtte en meget stor masse og samtidig opretholde dimensionsnøjagtighed. Den skal også modstå vibrationer under transport, løftekræfter under installation og tryk- eller vakuumforhold under fremstilling og drift.

For 220kV, 330kV og 500kV transformatorer er tanken derfor ikke kun en fabrikeret stålkasse. Det er en omhyggeligt konstrueret mekanisk struktur.

Nøgledesignovervejelser for transformatorolietankstruktur

En række detaljer kan påvirke pålideligheden af ​​en transformertank. Nogle er nemme at overse i den tidlige designfase.

Tankkantstruktur

Tankens kanter, især omkring flangen, er vigtige for både styrke og tætning.

En flange har brug for tilstrækkelig stivhed til at forhindre overdreven deformation, når boltene spændes. Hvis flangen bøjer, kan pakningens kompression blive ujævn, og der kan opstå lækage.

Store tanke kan have brug for forstærkede kanter eller ekstra afstivninger. Svejseprocedurer bør også kontrolleres omhyggeligt, fordi svejsevarme kan forårsage deformation.

Ophængsstruktur

Store transformatorer har brug for stærke og pålidelige løfte- og ophængskonstruktioner.

Løfteøjer og donkraftspunkter skal placeres i henhold til transformatorens tyngdepunkt og forventede løftebelastninger. Designet skal ikke kun tage hensyn til den statiske vægt. Der skal også tages højde for dynamiske belastninger under håndtering og transport.

For meget store transformere kan transport være en stor del af ingeniørarbejdet. Tanken kan opleve vibrationer og acceleration under vej- eller jernbanetransport, så strukturen skal designes i overensstemmelse hermed.

Flangeforbindelsesstruktur

Flanger bruges til tankdæksler, radiatorer, ventiler, konservatorer, bøsninger og andre komponenter.

En vel-designet flangeforbindelse bør give tilstrækkelig styrke og, endnu vigtigere, opretholde ensartet pakningskompression over tid.

Flangedesignet overvejer normalt:

 Mekanisk styrke

 Boltkapacitet

 Pakningskompression

 Svejse nøjagtighed

 Bearbejdningstolerancer

 Langsigtet-forseglingsydelse

Selve pakningen skal også være kompatibel med transformerolie og den forventede driftstemperatur.

Transformer tætning

Olielækage er en af ​​de ting, som transformatorproducenter absolut vil undgå.

Potentielle lækagepunkter inkluderertank-dækselflanger, radiatorforbindelser, ventiler, bøsningsgrænseflader, inspektionsdæksler og rørsamlinger.

Af den grund bør tætning overvejes fra begyndelsen af ​​tankdesignprocessen. Det bør ikke behandles som en slutmonteringsdetalje.

Svejsekvalitet betyder også noget her. Dårlige svejsninger kan blive lækagepunkter, især når tanken udsættes for olietryk, temperaturændringer eller vakuumforhold.

God tætning hjælper også med at holde fugt ude af transformeren. Dette er især vigtigt for højspændingstransformatorer-, fordi fugt kan have en betydelig effekt på isoleringsydelse og ældning.

Tankkroppens positioneringsstruktur

Den aktive del skal forblive i den korrekte position inde i tanken.

Dette bliver særligt vigtigt under transport. Store transformatorer kan opleve vibrationer, acceleration og stødbelastninger, og kerne- og viklingssamlingen bør ikke bevæge sig unødigt.

Positioneringsstrukturer giver mekanisk tilbageholdenhed og undgår samtidig overdreven belastning af den aktive del.

Strukturen skal også være praktisk. Det skal tillade montering og vedligeholdelse uden at gøre transformeren unødvendigt svær at arbejde på.

Olieføringsstruktur til tvungen oliekøling

For transformere, der bruger tvungen oliecirkulation, skal olien nå de rigtige steder.

Det er ikke nok at installere en pumpe og antage, at køleproblemet er løst.

Dårlig intern oliefordeling kan efterlade visse snoede områder utilstrækkeligt afkølet, hvilket skaber lokale hot spots, selv når den samlede oliestrømshastighed synes acceptabel.

Styreplader, skillevægge og strømningskanaler kan bruges til at lede olie gennem de nødvendige områder. Deres design bør koordineres med transformatorens termiske beregninger.

Ideelt set bør systemet give en god oliefordeling og samtidig holde tryktabet under kontrol.

Tank magnetisk afskærmning

Lækagemagnetisk flux fra viklingerne kan komme ind i ståltanken. Dette kan skabe hvirvelstrømme i tankvæggene, hvilket fører til yderligere tab og lokal opvarmning.

Problemet bliver mere mærkbart i transformatorer med stor-kapacitet.

Magnetisk afskærmning kan installeres i områder, hvor lækagefluxen er særlig kraftig. Korrekt afskærmning hjælper med at reducere herreløse tab og forhindre overdreven temperaturstigning i tanken.

Afskærmning er dog ikke blot et spørgsmål om at tilføje metalplader, hvor der er lækageflux. Geometrien, materialet, positionen og jordingsarrangementet skal alle overvejes nøje.

Tank elektromagnetisk afskærmning

Elektromagnetisk afskærmning er tæt forbundet med magnetisk afskærmning, men de to er ikke helt det samme.

Høj-strømledninger, bøsninger, viklingsender og andre komponenter kan producere koncentrerede elektromagnetiske felter. Disse felter skal tages i betragtning, når tanken og dens afskærmningssystem designes.

For store strømtransformatorer kan elektromagnetisk simulering være nyttig til at identificere områder med høj fluxtæthed og potentielle problemer med omstrejfende-tab.

Finite-elementanalyse kan f.eks. hjælpe ingeniører med at foretage justeringer, før tanken bliver fremstillet. Det er normalt meget nemmere end at prøve at løse et varmeproblem, efter at transformatoren allerede er blevet bygget.

Tank lydisolering og støjreduktionsstruktur

Transformerstøj kommer fra flere kilder, herunder kernemagnetostriktion, elektromagnetiske kræfter og mekanisk vibration.

Tanken kan overføre denne vibration og udstråle det som hørbar støj.

Dette kan blive en reel bekymring, når transformere installeres tæt på beboelsesbygninger, hospitaler, kommercielle faciliteter, datacentre eller andre støjfølsomme områder.-

Tankstivhed, afstivningsarrangement og vibrationstransmissionsveje bør derfor tages i betragtning under designfasen.

Støjreduktion betyder ikke nødvendigvis, at tanken bliver ekstremt tyk. I mange tilfælde kan et smartere strukturelt design kontrollere vibrationer uden at tilføje unødvendig vægt.

Bøsning stigrør og rørsamlingsdesign

Bøsninger og rørsamlinger er vigtige grænseflader mellem transformatortanken og eksternt udstyr.

Et bøsningsrør skal give tilstrækkelig mekanisk støtte og samtidig opretholde de nødvendige elektriske isolationsafstande. Det skal også tage højde for installationstolerancer og termisk udvidelse.

Rørsamlinger til radiatorer, konservatorer, kølere og ventiler bør arrangeres, så installation og vedligeholdelse forbliver praktisk.

På store transformere påvirker dette layout også transportdimensioner. En forbindelse, der fungerer perfekt inde på fabrikken, kan skabe problemer, når transformatoren skal igennem en smal transportvej.

Så igen, mekaniske, elektriske og transportkrav bør overvejes sammen.

Nøgledesignfaktorer for transformerolietanke

Designet af entransformer olietankinvolverer meget mere end at vælge den rigtige stålpladetykkelse.

Mekanisk styrke, termisk ydeevne, olieflow, tætning, elektromagnetiske effekter, vibrationer og fremstillingsprocesser er alle forbundet.

For højspændingstransformatorer bliver disse faktorer endnu tættere forbundet. En ændring i tankstrukturen kan påvirke olieflowet. En ændring i bøsningsarrangementet kan påvirke isoleringsafstande og transportdimensioner. En ændring i afskærmningsarrangementet kan påvirke herreløse tab.

Med andre ord er tankdesign en del af transformatordesignet-ikke en eftertanke.

Transformerolietankdesign til højspændingstransformatorer.-

Efterhånden som transformerens kapacitet og spænding stiger, bliver olietanken en mere krævende teknisk komponent.

En 500kV transformer kan for eksempel indeholde en stor mængde isoleringsolie og have meget store dimensioner. Tanken skal muligvis rumme flere radiatorer eller kølere, oliepumper, bøsninger, tryk-aflastningsudstyr, konservatorforbindelser og transportarmaturer.

Samtidig kan høje strømniveauer øge lækageflux og herreløse tab. Områder nær snoede ender og høje-strømledninger kan derfor have behov for yderligere elektromagnetisk analyse og afskærmning.

For±500kV konverter transformere, kravene er endnu mere krævende. Disse transformere er typisk meget store, og deres tankdesign skal tage højde for isoleringskoordinering, køleydelse, termisk belastning, mekanisk styrke og transportforhold.

Det samme gælder for330kV og 500kV parallelle reaktorer. Deres olietanke skal håndtere elektromagnetiske effekter, vibrationer, køling, forsegling og transportbelastninger, samtidig med at den nødvendige mekaniske styrke opretholdes.

Transformer Oil Tank Manufacturing Quality

Selv en vel-designet tank kan give problemer, hvis produktionskvaliteten ikke er god nok.

Stålpladekvalitet, skærenøjagtighed, svejseprocedurer, flangebearbejdning, dimensionelle tolerancer, lækagetest og overfladebehandling har alle en direkte indflydelse på det færdigetransformer tank.

Svejsning fortjener særlig opmærksomhed. For meget varme kan forårsage deformation, mens utilstrækkelig gennemtrængning eller dårlig svejsekvalitet kan føre til lækage.

Efter fremstillingen kan transformatortanke gennemgå lækagetest, dimensionsinspektioner og andre kvalitetstjek. Disse inspektioner hjælper med at verificere, at tanken er egnet til den aktive del, radiatorer, bøsninger og andre komponenter.

For store eksporttransformere bør transportdimensioner også kontrolleres omhyggeligt. Løftepunkter, løftepunkter og transportarmaturer skal designes til den faktiske rute og håndteringsmetode-ikke blot tilføjes ved slutningen af ​​produktionen.

Yawei Transformer Oil Tank Solutions

Yawei Transformerdesigner og fremstiller olie-transformatorer og understøttende tankkonstruktioner til forskellige spændingsniveauer og anvendelser.

Detransformer olietankkan designes efter transformerkapacitet, spændingsklasse, kølemetode, installationsmiljø, transportforhold og kundekrav.

For mindre distributionstransformere er fokus typisk på kompakt konstruktion, effektiv køling og pålidelig tætning. For store krafttransformatorer bliver designet mere omfattende og dækker mekanisk styrke, olieflow, elektromagnetisk afskærmning, støjkontrol, løft og transport.

Fra standardtransformatortanke til tilpassede strukturer til transformatorer med høj-spænding og stor-kapacitet, skal tanken fungere som en del af det komplette transformersystem.

Til din næstetransformer olietank, olie-nedsænket transformer eller højspændingstransformatorprojekt-, kan Yawei Transformer yde ingeniør- og produktionssupport baseret på applikationens specifikke tekniske krav.

Kontakt nu