مخزن روغن ترانسفورماتور: ساختار، الزامات و ملاحظات طراحی

وقتی مردم در مورد یک ترانسفورماتور غوطه‌ور شده در روغن صحبت می‌کنند، معمولاً روی هسته، سیم‌پیچ‌ها، عایق یا سیستم خنک‌کننده تمرکز می‌کنند. رامخزن روغن ترانسفورماتورهمیشه به یک اندازه توجه نمی شود اما در عمل، بخش بسیار مهمی از کل ترانسفورماتور است.

مخزن روغن عایق را نگه می دارد، از قسمت فعال محافظت می کند، تجهیزات خنک کننده و لوازم جانبی را پشتیبانی می کند و باید بارهای مکانیکی را در حین کار و حمل و نقل تحمل کند. برای ترانسفورماتورهای بزرگتر، طراحی آن می تواند به طرز شگفت آوری پیچیده شود.

بسته به کاربرد، مخازن روغن ترانسفورماتور ممکن است برای ترانسفورماتورهای رتبه بندی شده استفاده شودترانسفورماتور مبدل 6kV، 10kV، 35kV و 66kV به 110kV، 220kV، 330kV، 500kV و ±500kV. اصول طراحی مشابه برای راکتورهای موازی 330 کیلوولت و 500 کیلوولت نیز اعمال می شود.

بنابراین، یک مخزن روغن ترانسفورماتور خوب چیست؟ بیایید نگاه دقیق تری بیندازیم.

الزامات اساسی برای مخازن روغن ترانسفورماتور

واضح ترین کار مخزن روغن ترانسفورماتور این است کهحاوی روغن ترانسفورماتور بوده و از هسته و سیم پیچ ها محافظت می کند. هرچند این تنها بخشی از داستان است.

مخزن همچنین نیاز به تامین استحکام مکانیکی کافی، حفظ آب بندی قابل اعتماد، کار با سیستم خنک کننده انتخابی و پایدار ماندن در هنگام بلند کردن و حمل و نقل دارد.

الزامات طبیعتاً با افزایش ولتاژ و ظرفیت ترانسفورماتور سخت تر می شوند.

یک نکته قابل ذکر این استمقاومت در برابر خلاء. در طول ساخت ترانسفورماتور، مخزن ممکن است تحت عملیات خلاء برای خشک کردن و پر کردن روغن قرار گیرد. مخزنی که در فشار معمولی جوی به اندازه کافی قوی است ممکن است در خلاء عملکرد خوبی نداشته باشد اگر ساختار آن به درستی طراحی نشده باشد.

به همین دلیل است که سختی مخزن، سفت کننده ها، ساخت فلنج و کیفیت جوش همه چیز اهمیت دارد.

طبقه بندی و ساختار مخازن نفت ترانسفورماتور

روش های مختلفی برای طبقه بندی مخازن روغن ترانسفورماتور وجود دارد. دو مورد از کاربردی ترین آنها توسطروش خنک کنندهو توسطشکل مخزن.

طبقه بندی مخازن روغن ترانسفورماتور با روش خنک سازی

سیستم خنک کننده تأثیر مستقیمی بر طراحی مخزن دارد.

در یک ترانسفورماتور که به طور طبیعی خنک می شود، گرما از هسته و سیم پیچ ها به روغن عایق منتقل می شود و سپس از طریق سطح مخزن، رادیاتورها یا دیواره های موجدار آزاد می شود.

ترانسفورماتورهای بزرگتر اغلب از گردش اجباری روغن استفاده می کنند. در اینجا پمپ ها و خنک کننده های خارجی اضافه می شوند و مخزن نیاز به اتصالات ورودی و خروجی روغن با طراحی مناسب دارد. در داخل مخزن، روغن نیز به جای گردش تصادفی، نیاز به حرکت در مناطق مناسب دارد.

روش های متداول خنک کننده ترانسفورماتور عبارتند از:

اونان- روغن طبیعی هوای طبیعی

ONAF- نیروی هوایی طبیعی نفت

OFAF- نیروی هوایی اجباری نفت

OFWF- آب اجباری نفت

مخزن و سیستم خنک کننده باید به صورت یک سیستم طراحی شوند. تلاش برای در نظر گرفتن آنها به عنوان اجزای کاملاً جداگانه می تواند منجر به توزیع ضعیف روغن، افت فشار غیر ضروری یا نقاط داغ محلی شود.

طبقه بندی بر اساس شکل مخزن

شکل مخزن یکی دیگر از روش های رایج برای طبقه بندی مخازن روغن ترانسفورماتور است.

مخازن-دیواری تختمعمولاً برای ترانسفورماتورهای کوچک و متوسط- استفاده می شود. آنها نسبتا ساده هستند و می توان آنها را با رادیاتورهای خارجی ترکیب کرد.

مخازن دیواری{0}}راه راهاز پانل های فولادی راه راه برای افزایش سطح خنک کننده استفاده کنید. دیوارهای موجدار همچنین می توانند تغییرات حجم روغن ناشی از تغییرات دما را در خود جای دهند.

برای ترانسفورماتورهای قدرت بزرگ،مخازن پوششی زنگ{0}}نوع یا قابل جابجایی-به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. بخش بالایی مخزن را می توان از قسمت پایینی جدا کرد و به مهندسان امکان دسترسی به هسته و سیم پیچ ها در هنگام مونتاژ، بازرسی و نگهداری را می دهد.

یک شکل مخزن که برای هر ترانسفورماتور بهترین باشد وجود ندارد. انتخاب مناسب به ظرفیت، ولتاژ، روش خنک کننده، محدودیت های حمل و نقل و نیازهای تعمیر و نگهداری بستگی دارد.

ساختار مخزن روغن ترانسفورماتور رایج

مخازن روغن ترانسفورماتور کوچک و متوسط{0}

ساختار یک کوچک یا متوسط-مخزن روغن ترانسفورماتورمعمولاً نسبتاً ساده است.

ممکن است از صفحات فولادی جوش داده شده، پوشش مخزن، گیره های بالابر، نقاط زمین، اتصالات رادیاتور، تخلیه روغن و اجزای پرکننده، رابط های دماسنج و دهانه های بوش تشکیل شده باشد.

برای ترانسفورماتورهای توزیع فشرده، خود مخزن نیز می تواند به میزان قابل توجهی در اتلاف گرما کمک کند. به عنوان مثال، دیوارهای راه راه، بدون نیاز به تعداد زیادی پانل رادیاتور خارجی، فضای خنک کننده اضافی را فراهم می کنند.

با این حال، ساده به معنای بی اهمیت نیست.

جوشکاری ضعیف، تغییر شکل فلنج یا سطوح ناهموار می تواند باعث مشکلات آب بندی شود. یک نشت کوچک روغن ممکن است در ابتدا جدی به نظر نرسد، اما در نهایت می تواند اجازه دهد رطوبت وارد ترانسفورماتور شود یا سطح روغن را کاهش دهد.

مخازن روغن ترانسفورماتور بزرگ

ترانسفورماتورهای قدرت بزرگ داستان متفاوتی هستند.

یک مخزن بزرگ ممکن است شامل بدنه مخزن اصلی، پوشش مخزن، بخش فوقانی زنگ-، رادیاتورها، پمپ های روغن، خنک کننده ها، اتصالات نگهدارنده، دستگاه های کاهش فشار{1}، برجک های بوش، جعبه کابل، سازه های بالابر و وسایل حمل و نقل باشد.

و همه این بخش ها باید با هم کار کنند.

مخزن باید توده بسیار بزرگی را با حفظ دقت ابعادی تحمل کند. همچنین باید لرزش در حین حمل و نقل، نیروهای بالابر در هنگام نصب و شرایط فشار یا خلاء در طول ساخت و بهره برداری را تحمل کند.

بنابراین برای ترانسفورماتورهای 220 کیلوولت، 330 کیلوولت و 500 کیلوولت، مخزن فقط یک جعبه فولادی ساخته شده نیست. این یک ساختار مکانیکی با دقت مهندسی شده است.

ملاحظات کلیدی طراحی برای ساختار مخزن روغن ترانسفورماتور

تعدادی از جزئیات می تواند بر قابلیت اطمینان مخزن ترانسفورماتور تأثیر بگذارد. نادیده گرفتن برخی از آنها در مراحل اولیه طراحی آسان است.

ساختار لبه مخزن

لبه های مخزن، به ویژه در اطراف فلنج، هم برای استحکام و هم برای آب بندی مهم هستند.

فلنج به سختی کافی برای جلوگیری از تغییر شکل بیش از حد در هنگام سفت شدن پیچ ها نیاز دارد. اگر فلنج خم شود، فشرده سازی واشر ممکن است ناهموار شود و نشتی ایجاد شود.

مخازن بزرگ ممکن است به لبه های تقویت شده یا سفت کننده های اضافی نیاز داشته باشند. روش های جوشکاری نیز باید به دقت کنترل شوند زیرا گرمای جوشکاری می تواند باعث تغییر شکل شود.

ساختار تعلیق

ترانسفورماتورهای بزرگ به سازه های بالابر و تعلیق قوی و قابل اعتماد نیاز دارند.

تیغه های بالابر و نقاط جک باید مطابق با مرکز ثقل ترانسفورماتور و بارهای بالابر مورد انتظار قرار گیرند. طراحی نباید تنها وزن ساکن را در نظر بگیرد. بارهای دینامیکی در حین جابجایی و حمل و نقل نیز باید در نظر گرفته شود.

برای ترانسفورماتورهای بسیار بزرگ، حمل و نقل می تواند بخش عمده ای از کار مهندسی باشد. مخزن ممکن است در طول حمل و نقل جاده ای یا ریلی دچار لرزش و شتاب شود، بنابراین ساختار باید مطابق با آن طراحی شود.

ساختار اتصال فلنج

فلنج ها برای پوشش مخازن، رادیاتورها، شیرها، محافظ ها، بوشینگ ها و سایر اجزاء استفاده می شوند.

اتصال فلنجی{0}}که به خوبی طراحی شده باشد باید استحکام کافی داشته باشد و مهمتر از آن، فشرده سازی واشر یکنواخت در طول زمان حفظ شود.

طراحی فلنج معمولاً موارد زیر را در نظر می گیرد:

 استحکام مکانیکی

 ظرفیت پیچ

 فشرده سازی واشر

 دقت جوشکاری

 تلورانس های ماشینکاری

 عملکرد آب بندی طولانی مدت-

خود واشر نیز باید با روغن ترانسفورماتور و دمای عملیاتی مورد انتظار سازگار باشد.

آب بندی ترانسفورماتور

نشت روغن یکی از مواردی است که سازندگان ترانسفورماتور قطعا می خواهند از آن اجتناب کنند.

نقاط نشت احتمالی شاملفلنج های پوشش مخزن-اتصالات رادیاتور، شیرها، رابط بوش، پوشش های بازرسی و اتصالات لوله.

به همین دلیل، آب بندی باید از ابتدای فرآیند طراحی مخزن در نظر گرفته شود. نباید به عنوان جزئیات مونتاژ نهایی در نظر گرفته شود.

کیفیت جوش در اینجا نیز مهم است. جوش های ضعیف می توانند به نقاط نشتی تبدیل شوند، به خصوص زمانی که مخزن تحت فشار روغن، تغییرات دما یا شرایط خلاء قرار می گیرد.

آب بندی خوب همچنین به حفظ رطوبت از ترانسفورماتور کمک می کند. این امر به ویژه برای ترانسفورماتورهای{1} ولتاژ بالا مهم است زیرا رطوبت می تواند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد عایق و پیری داشته باشد.

ساختار مکان یابی بدنه تانک

قسمت فعال باید در موقعیت صحیح داخل مخزن بماند.

این امر به ویژه در هنگام حمل و نقل اهمیت پیدا می کند. ترانسفورماتورهای بزرگ می توانند بارهای ارتعاش، شتاب و ضربه را تجربه کنند و مجموعه هسته و سیم پیچ نباید بی جهت حرکت کنند.

سازه های موقعیت یابی، مهار مکانیکی را فراهم می کنند در حالی که از فشار بیش از حد بر روی قسمت فعال جلوگیری می کنند.

ساختار نیز باید کاربردی باشد. باید امکان مونتاژ و نگهداری را بدون ایجاد مشکل غیر ضروری ترانسفورماتور فراهم کند.

ساختار راهنمای روغن برای خنک کردن اجباری روغن

برای ترانسفورماتورهایی که از گردش اجباری روغن استفاده می کنند، روغن باید به مکان های مناسب برسد.

نصب یک پمپ و فرض حل مشکل خنک کننده کافی نیست.

توزیع ضعیف روغن داخلی می‌تواند باعث شود که برخی مناطق سیم‌پیچ به اندازه کافی خنک نشده و نقاط داغ محلی را حتی زمانی که نرخ جریان کلی روغن قابل قبول به نظر می‌رسد ایجاد کند.

برای هدایت روغن در مناطق مورد نیاز می توان از صفحات راهنما، پارتیشن ها و کانال های جریان استفاده کرد. طراحی آنها باید با محاسبات حرارتی ترانسفورماتور هماهنگ شود.

در حالت ایده‌آل، سیستم باید توزیع روغن خوبی را ارائه دهد و در عین حال تلفات فشار را تحت کنترل نگه دارد.

محافظ مغناطیسی تانک

نشتی شار مغناطیسی از سیم پیچ ها می تواند وارد مخزن فولادی شود. این می تواند جریان های گردابی را در دیواره های مخزن ایجاد کند که منجر به تلفات اضافی و گرمایش موضعی شود.

این مشکل در ترانسفورماتورهای-ظرفیت بزرگ آشکارتر می شود.

محافظ مغناطیسی را می توان در مناطقی که شار نشتی به ویژه قوی است نصب کرد. محافظ مناسب به کاهش تلفات سرگردان و جلوگیری از افزایش بیش از حد دمای مخزن کمک می کند.

با این حال، محافظ صرفاً اضافه کردن صفحات فلزی در هر جایی که شار نشتی وجود دارد، نیست. هندسه، مواد، موقعیت و ترتیب زمین همگی باید به دقت در نظر گرفته شوند.

محافظ الکترومغناطیسی مخزن

محافظ الکترومغناطیسی ارتباط نزدیکی با محافظ مغناطیسی دارد، اما این دو دقیقاً یکسان نیستند.

سرنخ‌های{0}}جریان بالا، بوشینگ‌ها، انتهای سیم‌پیچ و سایر اجزا می‌توانند میدان‌های الکترومغناطیسی متمرکز ایجاد کنند. این زمینه ها باید در طراحی مخزن و سیستم محافظ آن در نظر گرفته شود.

برای ترانسفورماتورهای قدرت بزرگ، شبیه‌سازی الکترومغناطیسی می‌تواند برای شناسایی مناطق با چگالی شار بالا و مشکلات گمراهی بالقوه مفید باشد.

برای مثال، تجزیه و تحلیل{0}}المان محدود می‌تواند به مهندسان کمک کند تا قبل از ساخت مخزن تنظیمات را انجام دهند. این معمولاً بسیار ساده تر از تلاش برای رفع مشکل گرمایش پس از ساخته شدن ترانسفورماتور است.

ساختار عایق صدا و کاهش نویز مخزن

نویز ترانسفورماتور از چندین منبع، از جمله مغناطیسی هسته، نیروهای الکترومغناطیسی و ارتعاش مکانیکی ناشی می شود.

مخزن می تواند این ارتعاش را منتقل کند و آن را به صورت صدای قابل شنیدن ساطع کند.

هنگامی که ترانسفورماتورها در نزدیکی ساختمان‌های مسکونی، بیمارستان‌ها، تأسیسات تجاری، مراکز داده یا سایر مناطق حساس به صدا نصب می‌شوند، این می‌تواند به یک نگرانی واقعی تبدیل شود.

بنابراین صلبیت مخزن، آرایش سخت‌کننده و مسیرهای انتقال ارتعاش باید در مرحله طراحی در نظر گرفته شود.

کاهش صدا لزوماً به معنای ضخیم کردن مخزن نیست. در بسیاری از موارد، یک طراحی ساختاری هوشمندتر می تواند ارتعاش را بدون اضافه کردن وزن غیر ضروری کنترل کند.

بوشینگ رایزر و طراحی مفصل لوله

بوش ها و اتصالات لوله رابط های مهم بین مخزن ترانسفورماتور و تجهیزات خارجی هستند.

یک رایزر بوشینگ باید پشتیبانی مکانیکی کافی را در عین حفظ فواصل عایق الکتریکی مورد نیاز ارائه دهد. همچنین باید تحمل نصب و انبساط حرارتی را در نظر بگیرد.

اتصالات لوله برای رادیاتورها، نگهدارنده ها، خنک کننده ها و شیرها باید به گونه ای تنظیم شود که نصب و نگهداری عملی باشد.

در ترانسفورماتورهای بزرگ، این طرح بر ابعاد حمل و نقل نیز تأثیر می گذارد. اتصالی که در داخل کارخانه به خوبی کار می کند ممکن است زمانی که ترانسفورماتور باید از یک مسیر حمل و نقل باریک عبور کند، مشکلاتی ایجاد کند.

بنابراین، دوباره، الزامات مکانیکی، الکتریکی و حمل و نقل باید با هم در نظر گرفته شوند.

عوامل کلیدی طراحی مخازن نفت ترانسفورماتور

طراحی یکمخزن روغن ترانسفورماتوربسیار بیشتر از انتخاب ضخامت ورق فولادی مناسب است.

استحکام مکانیکی، عملکرد حرارتی، جریان روغن، آب بندی، اثرات الکترومغناطیسی، ارتعاش و فرآیندهای تولید همگی به هم مرتبط هستند.

برای ترانسفورماتورهای{0} ولتاژ بالا، این عوامل حتی بیشتر به هم متصل می شوند. تغییر در ساختار مخزن می تواند بر جریان روغن تأثیر بگذارد. تغییر در آرایش بوش می تواند بر روی فاصله عایق و ابعاد حمل و نقل تأثیر بگذارد. تغییر در آرایش محافظ می تواند بر ضررهای سرگردان تأثیر بگذارد.

به عبارت دیگر، طراحی مخزن بخشی از طراحی ترانسفورماتور است-نه یک فکر بعدی.

طراحی مخزن روغن ترانسفورماتور برای-ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا

با افزایش ظرفیت و ولتاژ ترانسفورماتور، مخزن روغن به یک جزء مهندسی سخت‌تر تبدیل می‌شود.

به عنوان مثال، یک ترانسفورماتور 500 کیلوولت می تواند حاوی مقدار زیادی روغن عایق باشد و ابعاد بسیار قابل توجهی داشته باشد. مخزن ممکن است نیاز به قرار دادن چند رادیاتور یا خنک کننده، پمپ روغن، بوشینگ، تجهیزات فشار{2}}، اتصالات محافظ و وسایل حمل و نقل داشته باشد.

در عین حال، سطوح بالای جریان می تواند شار نشتی و تلفات سرگردان را افزایش دهد. بنابراین، نواحی نزدیک به انتهای سیم‌پیچ‌ها و سیم‌های{1}}جریان بالا ممکن است به تحلیل و محافظ الکترومغناطیسی اضافی نیاز داشته باشند.

برایترانسفورماتور مبدل ± 500 کیلو ولت، الزامات حتی بیشتر خواستار هستند. این ترانسفورماتورها معمولاً بسیار بزرگ هستند و طراحی مخزن آنها باید هماهنگی عایق، عملکرد خنک کننده، بارگذاری حرارتی، مقاومت مکانیکی و شرایط حمل و نقل را در نظر بگیرد.

همین امر در موردراکتورهای موازی 330 کیلوولت و 500 کیلوولت. مخازن نفت آنها باید اثرات الکترومغناطیسی، ارتعاش، خنک کننده، آب بندی و بارهای حمل و نقل را با حفظ استحکام مکانیکی مورد نیاز تحمل کنند.

کیفیت ساخت مخزن روغن ترانسفورماتور

اگر کیفیت ساخت به اندازه کافی خوب نباشد، حتی یک مخزن خوب-طراحی شده نیز می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند.

کیفیت ورق فولادی، دقت برش، روش‌های جوشکاری، ماشین‌کاری فلنج، تحمل‌های ابعادی، آزمایش نشتی و عملیات سطح همگی تأثیر مستقیمی بر روی تمام شده دارند.مخزن ترانسفورماتور.

جوشکاری سزاوار توجه ویژه است. گرمای بیش از حد می تواند باعث تغییر شکل شود، در حالی که نفوذ ناکافی یا کیفیت ضعیف جوش می تواند منجر به نشتی شود.

پس از ساخت، مخازن ترانسفورماتور ممکن است تحت آزمایش های نشت، بازرسی ابعاد و سایر بررسی های کیفیت قرار گیرند. این بازرسی ها به بررسی مناسب بودن مخزن برای قسمت فعال، رادیاتورها، بوش ها و سایر اجزا کمک می کند.

برای ترانسفورماتورهای صادراتی بزرگ، ابعاد حمل و نقل نیز باید به دقت بررسی شود. نقاط بالابر، نقاط جک و وسایل حمل و نقل باید برای مسیر واقعی و روش جابجایی طراحی شوند-نه اینکه به سادگی در پایان تولید اضافه شوند.

راه حل های مخزن روغن ترانسفورماتور Yawei

ترانسفورماتور Yaweiترانسفورماتورهای غوطه‌ور شده در روغن و ساختارهای مخزن پشتیبان برای سطوح و کاربردهای مختلف ولتاژ طراحی و تولید می‌کند.

رامخزن روغن ترانسفورماتورمی تواند با توجه به ظرفیت ترانسفورماتور، کلاس ولتاژ، روش خنک کننده، محیط نصب، شرایط حمل و نقل و نیاز مشتری طراحی شود.

برای ترانسفورماتورهای توزیع کوچکتر، تمرکز معمولاً بر روی ساختار فشرده، خنک کننده موثر و آب بندی قابل اعتماد است. برای ترانسفورماتورهای قدرت بزرگ، طراحی جامع تر می شود و مقاومت مکانیکی، جریان روغن، محافظ الکترومغناطیسی، کنترل نویز، بلند کردن و حمل و نقل را پوشش می دهد.

مخزن باید به عنوان بخشی از سیستم کامل ترانسفورماتور از مخازن ترانسفورماتور استاندارد گرفته تا ساختارهای سفارشی شده برای ترانسفورماتورهای-ولتاژ بالا و- با ظرفیت بالا کار کند.

برای بعدی شمامخزن روغن ترانسفورماتور، ترانسفورماتور غوطه ور روغنی یا پروژه ترانسفورماتور قدرت ولتاژ بالا{{1}، Yawei Transformer می تواند پشتیبانی مهندسی و ساخت را بر اساس الزامات فنی خاص برنامه ارائه دهد.

اکنون تماس بگیرید