Transformatoroljetank: struktur, krav og designhensyn

Når folk snakker om en-oljenedsenket transformator, fokuserer de vanligvis på kjernen, viklingene, isolasjonen eller kjølesystemet. Detransformatoroljetankfår ikke alltid den samme oppmerksomheten. Men i praksis er det en ganske viktig del av hele transformatoren.

Tanken holder isolasjonsoljen, beskytter den aktive delen, støtter kjøleutstyr og tilbehør, og må håndtere mekaniske belastninger under drift og transport. For større transformatorer kan designen bli overraskende komplisert.

Avhengig av applikasjonen kan transformatoroljetanker brukes til transformatorer klassifisert fra6kV, 10kV, 35kV og 66kV til 110kV, 220kV, 330kV, 500kV og ±500kV transformatorer. Lignende designprinsipper gjelder også for 330kV og 500kV parallelle reaktorer.

Så, hva gjør en god transformatoroljetank? La oss ta en nærmere titt.

Grunnleggende krav til transformatoroljetanker

Den mest åpenbare jobben til en transformatoroljetank er åinneholde transformatoroljen og beskytte kjernen og viklingene. Det er bare en del av historien.

Tanken må også gi nok mekanisk styrke, opprettholde pålitelig tetning, arbeide med det valgte kjølesystemet og forbli stabil under løfting og transport.

Kravene blir naturlig nok mer krevende ettersom transformatorspenning og kapasitet øker.

En ting som er verdt å påpeke ervakuum motstand. Under produksjon av transformatorer kan tanken utsettes for vakuumbehandling for tørking og oljefylling. En tank som er sterk nok under normalt atmosfærisk trykk kan ikke fungere godt under vakuum hvis strukturen ikke er riktig utformet.

Det er derfor tankstivhet, stivere, flenskonstruksjon og sveisekvalitet betyr noe.

Klassifisering og struktur av transformatoroljetanker

Det er flere måter å klassifisere transformatoroljetanker på. To av de mest praktiske er vedkjølemetodeog avtankens form.

Klassifisering av transformatoroljetanker etter kjølemetode

Kjølesystemet har direkte innflytelse på tankens design.

I en naturlig avkjølt transformator overføres varme fra kjernen og viklingene til isolasjonsoljen og frigjøres deretter gjennom tankoverflaten, radiatorer eller korrugerte vegger.

Større transformatorer bruker ofte tvungen oljesirkulasjon. Her er pumper og eksterne kjølere lagt til, og tanken trenger riktig utformede oljeinntaks- og utløpskoblinger. Inne i tanken må oljen også bevege seg gjennom de riktige områdene i stedet for å sirkulere tilfeldig.

Vanlige transformatorkjølingsmetoder inkluderer:

ONAN- Olje Naturlig Luft Naturlig

ONAF- Oil Natural Air Force

OFAF- Oil Forced Air Force

OFWF- Oil Forced Water Forced

Tank og kjølesystem bør utformes som ett system. Å prøve å behandle dem som helt separate komponenter kan føre til dårlig oljefordeling, unødvendig trykktap eller lokale hot spots.

Klassifisering etter tankform

Tankform er en annen vanlig måte å klassifisere transformatoroljetanker.

Flate-tankerbrukes ofte for små og mellomstore-transformatorer. De er relativt enkle og kan kombineres med eksterne radiatorer.

Korrugerte-veggtankerbruk korrugerte stålpaneler for å øke kjøleoverflaten. De korrugerte veggene kan også ta imot endringer i oljevolum forårsaket av temperaturvariasjoner.

For store krafttransformatorer,klokke- eller avtakbare-dekseltankerer mye brukt. Den øvre tankseksjonen kan løftes vekk fra den nedre seksjonen, noe som gir ingeniører tilgang til kjernen og viklingene under montering, inspeksjon og vedlikehold.

Det er ikke én tankform som er best for hver transformator. Det riktige valget avhenger av kapasitet, spenning, kjølemetode, transportgrenser og vedlikeholdskrav.

Vanlige transformatoroljetankstrukturer

Små og mellomstore-transformatoroljetanker

Strukturen til en liten eller mellomstor-størrelsetransformatoroljetanker vanligvis ganske grei.

Den kan bestå av sveisede stålplater, et tankdeksel, løfteører, jordingspunkter, radiatorforbindelser, oljeavløp og påfyllingskomponenter, termometergrensesnitt og gjennomføringsåpninger.

For kompakte distribusjonstransformatorer kan selve tanken også bidra betydelig til varmeavledning. Korrugerte vegger gir for eksempel ekstra kjøleareal uten å kreve et stort antall utvendige radiatorpaneler.

Likevel, enkelt betyr ikke uviktig.

Dårlig sveising, flensdeformasjon eller ujevne overflater kan forårsake tetteproblemer. En liten oljelekkasje ser kanskje ikke alvorlig ut med det første, men den kan til slutt tillate fuktighet å komme inn i transformatoren eller redusere oljenivået.

Store transformatoroljetanker

Store krafttransformatorer er en annen historie.

En stor tank kan omfatte hovedtankkroppen, tankdekselet, den øvre delen av klokketypen, radiatorer, oljepumper, kjølere, konservatorkoblinger, trykk-avlastningsanordninger, bøssingtårn, kabelbokser, løftekonstruksjoner og transportarmaturer.

Og alle disse delene må fungere sammen.

Tanken må støtte en veldig stor masse samtidig som dimensjonsnøyaktigheten opprettholdes. Den må også tåle vibrasjoner under transport, løftekrefter under installasjon og trykk- eller vakuumforhold under produksjon og drift.

For 220kV, 330kV og 500kV transformatorer er tanken derfor ikke bare en fabrikkert stålboks. Det er en nøye konstruert mekanisk struktur.

Viktige designhensyn for transformatoroljetankstruktur

En rekke detaljer kan påvirke påliteligheten til en transformatortank. Noen er lette å overse i det tidlige designstadiet.

Tankkantstruktur

Kantene på tanken, spesielt rundt flensen, er viktig for både styrke og tetning.

En flens trenger nok stivhet for å forhindre overdreven deformasjon når boltene strammes. Hvis flensen bøyer seg, kan pakningens kompresjon bli ujevn og lekkasje kan oppstå.

Store tanker kan trenge forsterkede kanter eller ekstra avstivninger. Sveiseprosedyrer bør også kontrolleres nøye fordi sveisevarme kan forårsake deformasjon.

Suspensjonsstruktur

Store transformatorer trenger sterke og pålitelige løfte- og opphengskonstruksjoner.

Løfteører og jekkepunkter bør plasseres i henhold til transformatorens tyngdepunkt og forventede løftebelastninger. Designet bør ikke bare vurdere den statiske vekten. Dynamiske laster under håndtering og transport må også tas i betraktning.

For veldig store transformatorer kan transport være en stor del av ingeniørarbeidet. Tanken kan oppleve vibrasjoner og akselerasjon under vei- eller jernbanetransport, så strukturen må utformes deretter.

Flensforbindelsesstruktur

Flenser brukes til tankdeksler, radiatorer, ventiler, konservatorer, foringer og andre komponenter.

En godt-utformet flensforbindelse bør gi tilstrekkelig styrke og, enda viktigere, opprettholde jevn pakningskompresjon over tid.

Flensdesignet vurderer vanligvis:

 Mekanisk styrke

 Boltkapasitet

 Pakningskompresjon

 Sveisenøyaktighet

 Maskineringstoleranser

 Langsiktig-forseglingsytelse

Selve pakningen skal også være kompatibel med transformatorolje og forventet driftstemperatur.

Transformatorforsegling

Oljelekkasje er en av tingene transformatorprodusenter absolutt ønsker å unngå.

Potensielle lekkasjepunkter inkluderertank-dekselflenser, radiatorforbindelser, ventiler, gjennomføringsgrensesnitt, inspeksjonsdeksler og rørskjøter.

Av den grunn bør tetting vurderes fra begynnelsen av tankdesignprosessen. Det bør ikke behandles som en sluttmonteringsdetalj.

Sveisekvalitet er også viktig her. Dårlige sveiser kan bli lekkasjepunkter, spesielt når tanken utsettes for oljetrykk, temperaturendringer eller vakuumforhold.

God tetting bidrar også til å holde fuktighet ute av transformatoren. Dette er spesielt viktig for høyspenningstransformatorer fordi fuktighet kan ha en betydelig effekt på isolasjonsytelse og aldring.

Plasseringsstruktur for tankkropp

Den aktive delen må holde seg i riktig posisjon inne i tanken.

Dette blir spesielt viktig under transport. Store transformatorer kan oppleve vibrasjon, akselerasjon og støtbelastninger, og kjerne- og viklingsenheten skal ikke bevege seg unødvendig.

Posisjoneringsstrukturer gir mekanisk tilbakeholdenhet samtidig som man unngår overdreven belastning på den aktive delen.

Strukturen må også være praktisk. Den skal tillate montering og vedlikehold uten å gjøre transformatoren unødvendig vanskelig å jobbe med.

Oljeføringsstruktur for tvungen oljekjøling

For transformatorer som bruker tvungen oljesirkulasjon, må oljen nå de riktige stedene.

Det er ikke nok å installere en pumpe og anta at kjøleproblemet er løst.

Dårlig intern oljedistribusjon kan etterlate visse viklingsområder utilstrekkelig avkjølt, og skape lokale hot spots selv når den totale oljestrømningshastigheten virker akseptabel.

Føringsplater, skillevegger og strømningskanaler kan brukes til å lede olje gjennom de nødvendige områdene. Designet deres bør koordineres med transformatorens termiske beregninger.

Ideelt sett skal systemet gi god oljefordeling samtidig som trykktapet holdes under kontroll.

Tank magnetisk skjerming

Lekkasjemagnetisk fluks fra viklingene kan komme inn i ståltanken. Dette kan skape virvelstrømmer i tankveggene, noe som fører til ytterligere tap og lokal oppvarming.

Problemet blir mer merkbart i transformatorer med stor-kapasitet.

Magnetisk skjerming kan installeres i områder hvor lekkasjefluksen er spesielt sterk. Riktig skjerming bidrar til å redusere bortkommen tap og forhindre overdreven temperaturøkning i tanken.

Skjerming er imidlertid ikke bare et spørsmål om å legge til metallplater der det er lekkasjefluks. Geometri, materiale, posisjon og jordingsarrangement må alle vurderes nøye.

Tank elektromagnetisk skjerming

Elektromagnetisk skjerming er nært knyttet til magnetisk skjerming, men de to er ikke akkurat det samme.

Høy-strømledninger, bøssinger, viklingsender og andre komponenter kan produsere konsentrerte elektromagnetiske felt. Disse feltene må tas i betraktning når du designer tanken og dens skjermingssystem.

For store krafttransformatorer kan elektromagnetisk simulering være nyttig for å identifisere områder med høy flukstetthet og potensielle problemer med å tape-.

Finite-elementanalyse kan for eksempel hjelpe ingeniører med å gjøre justeringer før tanken produseres. Det er vanligvis mye enklere enn å prøve å fikse et varmeproblem etter at transformatoren allerede er bygget.

Tank lydisolasjon og støyreduksjonsstruktur

Transformatorstøy kommer fra flere kilder, inkludert kjernemagnetostriksjon, elektromagnetiske krefter og mekanisk vibrasjon.

Tanken kan overføre denne vibrasjonen og utstråle den som hørbar støy.

Dette kan bli en reell bekymring når transformatorer installeres nær boligbygg, sykehus, kommersielle anlegg, datasentre eller andre støyfølsomme områder.

Tankstivhet, avstivningsarrangement og vibrasjonsoverføringsveier bør derfor vurderes under designstadiet.

Støyreduksjon betyr ikke nødvendigvis å gjøre tanken ekstremt tykk. I mange tilfeller kan en smartere strukturell design kontrollere vibrasjoner uten å legge til unødvendig vekt.

Bøssing stigerør og rørskjøt design

Gjennomføringer og rørskjøter er viktige grensesnitt mellom transformatortanken og eksternt utstyr.

Et bøsningsstigerør må gi tilstrekkelig mekanisk støtte samtidig som de nødvendige elektriske isolasjonsavstandene opprettholdes. Den må også ta hensyn til installasjonstoleranser og termisk ekspansjon.

Rørskjøter for radiatorer, konservatorer, kjølere og ventiler bør ordnes slik at installasjon og vedlikehold forblir praktisk.

På store transformatorer påvirker denne utformingen også transportdimensjonene. En kobling som fungerer perfekt inne i fabrikken kan skape problemer når transformatoren skal gjennom en smal transportvei.

Så igjen, mekaniske, elektriske og transportkrav bør vurderes sammen.

Nøkkeldesignfaktorer for transformatoroljetanker

Utformingen av entransformatoroljetankinnebærer mye mer enn å velge riktig stålplatetykkelse.

Mekanisk styrke, termisk ytelse, oljestrøm, forsegling, elektromagnetiske effekter, vibrasjoner og produksjonsprosesser henger sammen.

For høyspenningstransformatorer blir disse faktorene enda tettere forbundet. En endring i tankstrukturen kan påvirke oljestrømmen. En endring i gjennomføringsarrangementet kan påvirke isolasjonsklaringer og transportdimensjoner. En endring i skjermingsarrangementet kan påvirke bortkommen tap.

Tankdesign er med andre ord en del av transformatordesignet-ikke en ettertanke.

Transformatoroljetankdesign for-høyspenttransformatorer

Ettersom transformatorkapasiteten og spenningen øker, blir oljetanken en mer krevende ingeniørkomponent.

En 500kV transformator kan for eksempel inneholde store mengder isolasjonsolje og ha svært store dimensjoner. Tanken må kanskje ha plass til flere radiatorer eller kjølere, oljepumper, bøssinger, trykk-avlastningsutstyr, konservatorkoblinger og transportarmaturer.

Samtidig kan høye strømnivåer øke lekkasjefluks og bortkommen tap. Områder nær svingende ender og høy-strømledninger kan derfor trenge ytterligere elektromagnetisk analyse og skjerming.

Til±500kV omformer transformatorer, kravene er enda mer krevende. Disse transformatorene er vanligvis veldig store, og tankdesignen deres må ta hensyn til isolasjonskoordinering, kjøleytelse, termisk belastning, mekanisk styrke og transportforhold.

Det samme gjelder for330kV og 500kV parallelle reaktorer. Oljetankene deres må håndtere elektromagnetiske effekter, vibrasjoner, kjøling, forsegling og transportbelastninger mens de opprettholder den nødvendige mekaniske styrken.

Produksjonskvalitet for transformatoroljetank

Selv en godt-utformet tank kan forårsake problemer hvis produksjonskvaliteten ikke er god nok.

Stålplatekvalitet, skjærenøyaktighet, sveiseprosedyrer, flensbearbeiding, dimensjonstoleranser, lekkasjetesting og overflatebehandling har alle en direkte innvirkning på det ferdige.transformator tank.

Sveising fortjener spesiell oppmerksomhet. For mye varme kan forårsake deformasjon, mens utilstrekkelig penetrering eller dårlig sveisekvalitet kan føre til lekkasje.

Etter fabrikasjon kan transformatortanker gjennomgå lekkasjetester, dimensjonale inspeksjoner og andre kvalitetskontroller. Disse inspeksjonene bidrar til å verifisere at tanken er egnet for den aktive delen, radiatorer, foringer og andre komponenter.

For store eksporttransformatorer bør også transportdimensjoner kontrolleres nøye. Løftepunkter, jekkepunkter og transportutstyr må utformes for den faktiske ruten og håndteringsmetoden-ikke bare legges til ved slutten av produksjonen.

Yawei Transformer Oil Tank Solutions

Yawei Transformerdesigner og produserer olje-senkede transformatorer og støttetankkonstruksjoner for ulike spenningsnivåer og bruksområder.

Detransformatoroljetankkan utformes i henhold til transformatorkapasitet, spenningsklasse, kjølemetode, installasjonsmiljø, transportforhold og kundekrav.

For mindre distribusjonstransformatorer er fokus typisk på kompakt konstruksjon, effektiv kjøling og pålitelig forsegling. For store krafttransformatorer blir designet mer omfattende, og dekker mekanisk styrke, oljestrøm, elektromagnetisk skjerming, støykontroll, løfting og transport.

Fra standard transformatortanker til tilpassede strukturer for transformatorer med høy-spenning og stor-kapasitet, tanken må fungere som en del av det komplette transformatorsystemet.

For din nestetransformatoroljetank, olje-nedsenket transformator eller høyspenningstransformatorprosjekt, kan Yawei Transformer tilby ingeniør- og produksjonsstøtte basert på de spesifikke tekniske kravene til applikasjonen.

Ta kontakt nå