Che cos'è un trasformatore di potenza in bagno d'olio OLTC a doppio avvolgimento?

I. Definizione del prodotto e interpretazione del modello

Il trasformatore di potenza in olio a bagno d'olio con regolazione della tensione sotto carico a doppio avvolgimento si riferisce a:

• Doppio avvolgimento: contiene solo due serie di avvolgimenti ad alta e bassa tensione. La struttura è più semplice di quella a tre avvolgimenti ed è adatta alla conversione di un unico livello di tensione.

• Regolazione della tensione sotto carico: dotato di un commutatore sotto carico (OLTC), che può commutare la presa per regolare il rapporto di trasformazione e stabilizzare la tensione di uscita quando il trasformatore funziona sotto carico senza interrompere l'alimentazione.

• Tipo a bagno d'olio: il corpo del dispositivo è immerso in olio isolante. L'olio ha le funzioni di isolamento, dissipazione del calore ed estinzione dell'arco. Di solito adotta un serbatoio dell'olio ondulato o una struttura di conservazione dell'olio.

Esempio di modello tipico: SZ11-31500/35

• S: trifase

• Z: Regolazione della tensione sotto carico (senza questa lettera normalmente significa regolazione della tensione senza eccitazione)

• 11: Codice del livello di prestazione (corrispondente ai livelli di efficienza energetica come S13/S20/S22 e altre iterazioni)

• 31500: Capacità nominale (kVA)

• 35: Tensione nominale lato alta tensione (kV)

II. Composizione della struttura centrale

La struttura di questo prodotto può essere suddivisa nei seguenti sistemi principali:

1. Componenti del corpo

• Nucleo di ferro: adotta lamiere di acciaio al silicio laminate a freddo a grani orientati ad alta permeabilità magnetica e una struttura impilata con giunti completamente obliqui per ridurre la perdita a vuoto e il rumore.

• Avvolgimento: struttura concentrica a doppio avvolgimento, l'avvolgimento di alta tensione è dotato di più gruppi di prese che conducono al commutatore; l'avvolgimento a bassa tensione utilizza principalmente un foglio di rame o un filo di rame privo di ossigeno per migliorare la resistenza meccanica e la resistenza ai cortocircuiti.

2. Dispositivo di regolazione della pressione (differenza fondamentale)

• Commutatore sotto carico (OLTC): contiene selettore, deviatore, resistenza di transizione o ampolla sotto vuoto. Dispone di strutture indipendenti di estinzione dell'arco e camera d'olio per evitare che i carburi generati dalla commutazione contaminino l'olio isolante del serbatoio principale. Ha un processo di transizione "prima crea e poi rompe" per garantire la continuità della corrente.

3. Serbatoio del carburante e sistema dell'olio

• Serbatoio del carburante: è diviso in serbatoio del carburante ondulato (completamente sigillato, esente da manutenzione, espansione e contrazione con la temperatura dell'olio) o serbatoio del carburante con conservatore dell'olio (dotato di assorbitore di umidità e indicatore di livello dell'olio).

• Olio isolante: svolge il ruolo di mezzo isolante e mezzo di raffreddamento. La tensione di rottura e il contenuto di tracce di acqua devono essere monitorati regolarmente.

4. Sistema di protezione e controllo ausiliario

• Dotato di relè del gas (protezione del gas), valvola limitatrice di pressione, termometro (temperatura superiore dell'olio/punto caldo dell'avvolgimento) e regolatore automatico di tensione (AVC) opzionale per ottenere la regolazione automatica o remota della marcia.

III. Principio di funzionamento: come realizzare la "regolazione della tensione in tensione"?

Il suo principio di base si basa ancora sulla legge dell'induzione elettromagnetica (U_1/U_2 = N_1/N_2). Il nocciolo della regolazione della tensione è modificare il numero effettivo di spire N_1 dell'avvolgimento ad alta tensione:

• Quando la tensione è bassa: il controller ordina al commutatore di presa di funzionare, aumenta il numero di giri sul lato ad alta tensione (passaggio a una marcia bassa) e aumenta il rapporto di trasformazione, aumentando così la tensione di uscita del lato secondario.

• Quando la tensione è alta: ridurre il numero di spire sul lato ad alta tensione (passare a un livello alto), ridurre il rapporto di trasformazione e ridurre la tensione sul lato secondario.

Procedura di commutazione sotto carico (chiave):

Al momento della commutazione, il circuito di transizione (incluso il resistore di transizione) collega due prese adiacenti, limitando la corrente circolante e completando l'estinzione dell'arco, realizzando un trasferimento ininterrotto della corrente di carico senza interruzione di corrente durante l'intero processo.

IV. Caratteristiche tecniche ae vantaggi

• Elevata continuità dell'alimentazione: a differenza della regolazione della tensione di non eccitazione (che richiede la regolazione dell'interruzione dell'alimentazione), la regolazione della tensione sotto carico realizza una correzione dinamica della tensione, particolarmente adatta per carichi sensibili alla tensione o che non possono essere spenti (come linee di produzione di semiconduttori e ospedali).

• Qualità della tensione controllabile: l'intervallo di regolazione della tensione è solitamente ±10% o ±15% (ad esempio 35±3×2,5%), che può compensare efficacemente le cadute di tensione di linea e le fluttuazioni della rete elettrica.

• Forte dissipazione del calore e capacità di sovraccarico: la struttura immersa nell'olio è abbinata a un radiatore a chip o raffreddamento ad aria (ONAF), adatto per il funzionamento a lungo termine di capacità medie e grandi (come 800~31500 kVA o anche maggiori).

• Aggiornamento dell'efficienza energetica: la maggior parte dei prodotti moderni è conforme allo standard di efficienza energetica GB 20052-2020 (livello S22/S20) e la perdita a vuoto è significativamente inferiore a quella dei modelli precedenti (S9/S11).

V. Scenari applicativi tipici

1. Sottostazione regionale e rete di distribuzione: trasformatore della sottostazione principale da 35 kV/10 kV o 110 kV/10 kV, utilizzato per regolare la tensione di alimentazione per garantire la qualità dell'elettricità residenziale e commerciale.

2. Imprese industriali e minerarie e industrie pesanti: scenari di carico d'impatto come acciaio, prodotti chimici e alluminio elettrolitico richiedono una frequente regolazione della tensione per compensare gli offset di tensione causati da forti fluttuazioni del carico.

3. Nuovo collegamento alla rete energetica (fotovoltaica/eolica): la tensione sul lato della produzione di energia oscilla notevolmente a causa degli influssi ambientali. La regolazione della tensione sotto carico può stabilizzare la tensione del bus della stazione booster e soddisfare le specifiche di connessione alla rete.

4. Trasformazione della rete elettrica rurale: il raggio di alimentazione è lungo e la tensione terminale è bassa. I problemi di bassa tensione vengono migliorati attraverso la regolazione della tensione sotto carico, sostituendo i vecchi trasformatori di distribuzione ad alte perdite.

VI. Punti chiave nella selezione, nel funzionamento e nella manutenzione

• Capacità e impedenza di cortocircuito: è necessario calcolare il margine di carico (si consiglia di lasciare 10%~15%) e l'impedenza di cortocircuito deve corrispondere al livello di corrente di cortocircuito del sistema (solitamente 4%~10%).

• Intervallo di selezione e tipo di interruttore: selezionare un intervallo di ±10% o più ampio in base alla fluttuazione della tensione della rete elettrica locale; confermare se il meccanismo operativo è manuale, elettrico o con controllo SCADA remoto.

• Focus sul funzionamento e sulla manutenzione: concentrarsi sul monitoraggio dell'analisi cromatografica dell'olio (DGA) del commutatore sotto carico e prestare attenzione alla presenza di acetilene (pericolo di scarica); controllare regolarmente il numero di operazioni dell'interruttore e l'usura dei contatti ed eseguire la manutenzione del sollevamento del nucleo o del cambio dell'olio secondo le norme del produttore.

Riepilogo:I trasformatori di potenza in bagno d'olio OLTC a doppio avvolgimento sono ancora l'apparecchiatura principale nell'attuale campo della distribuzione di energia a media e alta tensione grazie alla loro elevata affidabilità, capacità di regolazione continua della tensione e tecnologia matura di isolamento dell'olio. Con il miglioramento degli standard di efficienza energetica e lo sviluppo dell’intelligenza (monitoraggio online, regolazione automatica della tensione), il suo ruolo di supporto della tensione nei nuovi sistemi energetici diventerà più importante.