Nowoczesne transformatory suche i agresywne czynniki zewnętrzne

Nowoczesne suche transformatory wyróżniają się dość wysoką niezawodnością działania, ale podobnie jak inne urządzenia elektryczne, czynniki zewnętrzne wpływają na ich żywotność.

Agresywne czynniki środowiskowe

Należy wziąć pod uwagę agresywne czynniki zewnętrzne, w wyniku których może dojść do uszkodzenia i awarii transformatora.

Transformatory suche podlegają różnym atakom chemicznym i fizycznym, w zależności od jakości środowiska. Potencjalne zagrożenia są następujące:

• wilgotność;

• zanieczyszczenie fizyczne i chemiczne;

• wiatr.

Przechowywanie suchych transformatorów

Podczas przechowywania temperatura transformatora jest równa temperaturze otoczenia. W tym okresie jego izolacja jest narażona na działanie wilgoci: wnikanie w izolację i skraplanie się pary wodnej na powierzchni, co może powodować wyładowania („nakładki”) po przyłożeniu napięcia. Z tego powodu zaleca się przechowywanie suchego transformatora przy wilgotności względnej nie wyższej niż 90% i upewnienie się, że przed użyciem nie dochodzi do kondensacji.

Eksploatacja transformatorów suchych

Suchy transformator podczas pracy może być narażony na różne agresywne wpływy.

Wysoka wilgotność

Chociaż temperatura pracy cewek jest wyższa niż temperatura otoczenia, bardzo wysoka wilgotność może spowodować wnikanie wilgoci w materiał cewki i pogorszenie właściwości izolacyjnych.

Pył przewodzący

Pola elektrostatyczne przyciągają cząstki pyłu osadzające się na powierzchni cewek WN. Zmniejsza to odporność na powierzchniowe prądy upływu, zwiększając prawdopodobieństwo nakładania się izolacji transformatora.

Lotne węglowodory: opary oleju itp.

Pary węglowodorów przyciągane elektrostatycznie mogą osadzać się na powierzchni cewek. Następnie, pod wpływem temperatury, węglowodory mogą ulec chemicznej przemianie tworząc osady półprzewodnikowe lub przewodzące. Może to spowodować zamknięcie izolacji lub zakłócenie rozkładu pola elektrycznego na powierzchni, przyczyniając się do gromadzenia się przewodzącego pyłu.

Zanieczyszczenie chemiczne

Niektóre substancje powodują korozję materiałów izolacyjnych (jej szybkość zależy od wilgotności i temperatury) oraz pogorszenie właściwości dielektrycznych.

Kurz, piasek, sól

Stopień oddziaływania tych czynników zależy od obecności wiatru. Dostępne są następujące opcje:

• pogorszenie parametrów elektrycznych: jakość styków, odporność na prądy upływowe;

• zatkanie wentylatorów;

• działanie ścierne na powierzchnię izolatorów i zmniejszenie rezystancji powierzchniowej; • gromadzenie się przewodzącego pyłu na cewkach WN;

• zablokowane otwory wentylacyjne.

Drobny pył jest higroskopijny, co dodatkowo przyczynia się do tworzenia warstwy przewodzącej na powierzchni izolatora.

Dopuszczalne stężenie

Dla transformatorów suchych pracujących na terenach zurbanizowanych z obiektami przemysłowymi lub ruchem o dużym natężeniu ruchu, a także na terenach niezabezpieczonych przed zapyleniem (z wyjątkiem miejsc w pobliżu źródeł pyłu) należy przestrzegać następujących ograniczeń:

• względna wilgotność powietrza, nie więcej niż 90%;

• stężenie SO2, nie większe niż 0,1 mg/m3;

• stężenie NOx nie większe niż 0,1 mg/m3;

• stężenie pyłu i piasku, nie więcej niż 0,2 mg / m3;

• stężenie soli morskiej, nie więcej niż 0,3 g / m3;

Uwaga: Zalecenia podano zgodnie z normą IEC 60721.

Uwzględniając te ograniczenia, zachowana jest oczekiwana żywotność drogich transformatorów, która wynosi kilkadziesiąt lat.

Warunki termiczne transformatora

Termiczny tryb pracy transformatora jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na starzenie się izolacji, a co za tym idzie, na jej żywotność. Zaleca się przestrzeganie poniższych warunków, aby zapewnić odpowiednie chłodzenie, niezależnie od wielkości pomieszczenia i stopnia ochrony transformatora suchego (obudowy). Zalecenia te dotyczą również innych typów urządzeń elektrycznych.

Trakcja

Duża objętość przestrzeni nad transformatorem umożliwia lepszy przepływ ogrzanego powietrza. Ponadto skuteczność wentylacji zależy od jej zdolności do usuwania powietrza z górnej części pomieszczenia. W tym celu wlot powinien znajdować się jak najniżej, a wylot jak najwyżej i po przeciwnej stronie.

Umiejscowienie wlotu powietrza (wentylatora) nad transformatorem zapobiega wydostawaniu się z niego gorącego powietrza. Może to spowodować wzrost temperatury transformatora powyżej dopuszczalnego poziomu. W najlepszym przypadku zadziała ochrona termiczna; w najgorszym przypadku, jeśli go zabraknie, nastąpi przegrzanie i przedwczesne starzenie się izolacji.

Wymagania dotyczące pomieszczenia, w którym zainstalowany jest suchy transformator

Wymiary pokoju

Efektywna wentylacja pomieszczeń ma na celu usunięcie całego ciepła wytwarzanego przez urządzenia elektryczne (transformatory, silniki, grzałki itp.).

Przyjmuje się, że w trybie normalnym urządzenie emituje straty mocy P (kW).

Aby usunąć go za pomocą wentylacji, musisz:

• otwór czerpni zimnego powietrza o powierzchni efektywnej S (m2), zlokalizowany w dolnej części w pobliżu transformatora (powierzchnia efektywna otworu to jego powierzchnia rzeczywista, pomniejszona o wszelkie ingerencje - kratki, zawory itp.);

• wylot gorącego powietrza o efektywnej powierzchni S'(m2) umieszczony powyżej po przeciwnej stronie, jeżeli to możliwe nad transformatorem, na wysokości H(m) względem dolnego otworu.

Powierzchnię otworów określają wzory: S = (0,18 * P) / H, S '= 1,1 * S.

Przestrzeń nad transformatorem musi pozostać wolna aż do sufitu, z wyjątkiem połączeń.

Wzory te mają zastosowanie, gdy sprzęt jest zainstalowany na wysokości do 1000 m n.p.m. przy średniej rocznej temperaturze 20°C.

W przypadku braku możliwości zapewnienia ww. powierzchni otworów do wentylacji grawitacyjnej pomieszczenia należy zastosować wentylację wymuszoną z wykorzystaniem instalacji:

• w dolnym otworze — wentylator nawiewny o wydajności Q (m3/s), określonej stratami mocy według wzoru: Q = 0,1 * P;

• na otworze górnym — wentylator wyciągowy o wydajności Q'(m3/s), określonej wzorem: Q' = 0,11*P.

Jeżeli powierzchnia tylko jednego z otworów jest niewystarczająca, dopuszcza się ograniczenie montażu wentylatora tylko na nim.

Stopień ochrony

Zależy stopień ochrony (IP) oraz przezroczystości siatki na ścianach obudowy, wymagana efektywna powierzchnia otworów wentylacyjnych może być dość duża. Na przykład w obudowie IP31 suchego transformatora powierzchnia perforacji oka wynosi 50%.

Obecność innego sprzętu w pokoju. Jeżeli w pomieszczeniu zainstalowane są inne urządzenia, przy obliczaniu wentylacji moc P musi uwzględniać jej straty przy pełnym obciążeniu.

Wentylatory fanów Transformersa

Montaż wentylatorów transformatorowych w żaden sposób nie zmniejsza wymagań dotyczących wentylacji pomieszczenia! Gdy wentylatory pracują, potrzebują również zimnego powietrza, które wpływa do pomieszczenia, a gorącego powietrza musi uciekać.

Klimatyzator wokół transformatora

Pył

Nagromadzenie się kurzu na transformatorze uniemożliwia prawidłowe odprowadzanie ciepła.Jest to szczególnie prawdziwe w branżach zapylonych, takich jak przemysł cementowy. Wymagane jest regularne odkurzanie (bez dmuchania!).

Wilgotność atmosferyczna

Z punktu widzenia wentylacji transformatora i możliwości jego przegrzania wilgotność powietrza nie jest czynnikiem niebezpiecznym. Jednak przy obliczaniu wymiarów pomieszczenia i otworów wentylacyjnych należy wziąć pod uwagę obecność elementów grzejnych, które zapobiegają tworzeniu się skroplin.

Znajomość i przestrzeganie pewnych zasad i środków ostrożności chroniących transformator podczas jego przechowywania i eksploatacji przed agresywnymi czynnikami wszelkiego rodzaju jest kluczem do niezawodnej pracy transformatora w warunkach obciążeń projektowych i kontrolowanych przeciążeń.