1. مقدمه
ترانسفورماتورهای قدرت غوطه ور در روغن 11 کیلو ولتتجهیزات ضروری برای شبکه های توزیع شهری و روستایی، پارک های صنعتی، سیستم های فتوولتائیک توزیع شده و پروژه های برق رسانی خارج از کشور هستند. آنها وظایف اصلی از جمله کاهش قدرت ولتاژ متوسط، انتقال انرژی و تثبیت ولتاژ بار را بر عهده دارند. در مقایسه با ترانسفورماتورهای نوع خشک، ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن دارای اتلاف گرما بهتر، ظرفیت اضافه بار قوی‌تر، هزینه کمتر و سازگاری گسترده‌تر در فضای باز هستند که آنها را به محبوب‌ترین تجهیزات توزیع برق متوسط و کم ولتاژ در سراسر جهان تبدیل می‌کند.
اکثر پرسنل تدارکات، مهندسان برق و کارکنان تعمیر و نگهداری در محل، تنها عملکرد اصلی ترانسفورماتورها را درک می کنند، بدون دانش سیستماتیک ازفرآیند کار گام به گام ترانسفورماتورهای قدرت غوطه ور در روغن 11 کیلوولت، اصول تبدیل الکترومغناطیسی، اتلاف گرما در گردش روغن و منطق پیوند حفاظتی. این مقاله مکانیسم کار کامل ترانسفورماتورهای غوطه ور روغنی 11 کیلوولت را در مراحل دقیق، مطابق با استانداردهای IEC و بهینه سازی برای سئوی مستقل وب سایت، ارائه راهنمایی های فنی قابل اعتماد برای ساخت و ساز EPC در خارج از کشور و نگهداری روزانه توزیع برق توضیح می دهد.
2. ساختار هسته ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن 11 کیلوولت
برای درک کامل فرآیند کار، تسلط بر توابع اجزای اصلی ضروری است. قطعات اصلی ساختاری شامل هسته فولادی سیلیکونی، سیم پیچ ولتاژ بالا، سیم پیچ ولتاژ پایین، روغن عایق، رادیاتور، مخزن روغن، بوش های عایق و دستگاه های حفاظتی است. هسته آهنی از ورق های فولادی سیلیکونی با نفوذپذیری بالا استفاده می کند تا یک مدار مغناطیسی بسته را تشکیل دهد که از دست دادن مغناطیسی را کاهش می دهد و انتقال شار مغناطیسی پایدار را تضمین می کند. سیم پیچ های فشار قوی و ولتاژ پایین از سیم های مسی عایق ساخته شده اند و نسبت چرخش آنها نسبت تبدیل ولتاژ را تعیین می کند.
روغن عایق به عنوان محیط اصلی، سه عملکرد کلیدی را انجام می دهد: عایق بندی، اتلاف حرارت و سرکوب قوس. این به طور موثر از شکست اتصال کوتاه بین سیم پیچ ها جلوگیری می کند، گرمای کار را از بین می برد و قوس های داخلی کوچک را سرکوب می کند. مخزن روغن مهر و موم شده از اجزای داخلی محافظت می کند و روغن عایق را ذخیره می کند. رادیاتورها تبادل گرما را از طریق همرفت طبیعی یا خنک کننده هوای اجباری انجام می دهند، در حالی که بوش ها سیم کشی خارجی ایمن را تضمین می کنند. سنسورها و رله‌های داخلی وضعیت عملکرد را کنترل می‌کنند و در صورت بروز ناهنجاری، اقدامات حفاظتی را فعال می‌کنند.
3. فرآیند کار گام به گام ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن 11 کیلوولت
مرحله 1: ورودی برق ولتاژ بالا و تولید میدان مغناطیسی
پس از اتصال به شبکه، جریان متناوب ولتاژ متوسط 11 کیلو ولت از طریق بوشینگ های عایق فشار قوی وارد سیم پیچ فشار قوی می شود. جریان متناوب یک میدان مغناطیسی متناوب متناوب در داخل هسته فولادی سیلیکونی ایجاد می کند. طبق قانون القای الکترومغناطیسی، ولتاژ متناوب به شار مغناطیسی متناوب تبدیل می شود و یک مسیر مغناطیسی در گردش بسته را در داخل هسته تشکیل می دهد. در این حالت بدون بار، تنها تلفات برانگیختگی هسته با مصرف انرژی بسیار کم اتفاق می‌افتد و پایه‌ای را برای تبدیل ولتاژ بعدی ایجاد می‌کند.
مرحله 2: القای الکترومغناطیسی و تبدیل ولتاژ
شار مغناطیسی متناوب که به سیم پیچ ولتاژ پایین نفوذ می کند، ولتاژ متناوب جدیدی را القا می کند. نسبت چرخش ثابت بین سیم پیچ های ولتاژ بالا و ولتاژ پایین سطح ولتاژ خروجی را تعیین می کند. برای ترانسفورماتورهای توزیع استاندارد 11kV/0.4kV، سمت ولتاژ بالا دارای پیچ های بیشتری با ولتاژ بالا و جریان کم است، در حالی که سمت ولتاژ پایین دارای پیچ های کمتری با ولتاژ پایین و جریان بالا است. از طریق تطبیق دقیق نسبت چرخش، تجهیزات به طور پایدار ولتاژ متوسط 11 کیلو ولت را به ولتاژ پایین 0.4 کیلو ولت برای مصرف برق پایانه های شهری و صنعتی تبدیل می کند. کل فرآیند تبدیل الکترومغناطیسی کارآمد و پایدار است و با نوسانات بار شبکه معمولی سازگار است.
مرحله 3: خروجی برق ولتاژ پایین پایدار
پس از کاهش ولتاژ، برق فشار ضعیف از طریق سیم‌پیچ‌ها و بوش‌های فشار ضعیف به کابینت‌های توزیع فشار ضعیف خروجی می‌شود و در نهایت به ساختمان‌های مسکونی، کارخانه‌ها و تجهیزات الکتریکی عرضه می‌شود. در محدوده بار نامی، ترانسفورماتور ولتاژ خروجی متعادلی را حفظ کرده و نوسانات شبکه را تثبیت می کند. این ترانسفورماتور مجهز به گروه برداری Dyn11 که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، می تواند بارهای نامتعادل سه فاز را متعادل کند و هارمونیک های سوم را سرکوب کند و کیفیت کلی توان را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
مرحله 4: عایق کردن گردش روغن و اتلاف گرما
تحریک هسته و تولید برق سیم پیچ به طور مداوم در طول عملیات گرما تولید می کند. دمای بیش از حد، پیری عایق را تسریع می‌کند و عمر مفید تجهیزات را کاهش می‌دهد و اتلاف گرما در گردش را به یک روش کاری ضروری تبدیل می‌کند. اکثر ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن 11 کیلوولت از حالت خنک کننده ONAN (روغن طبیعی هوای طبیعی) استفاده می کنند. هنگامی که دمای تجهیزات افزایش می یابد، روغن داغ با چگالی کمتر به سمت بالا به رادیاتورهای خارجی جریان می یابد. پس از تبادل گرما با هوای محیط، روغن خنک شده با چگالی بالاتر به پایین مخزن روغن برمی گردد و یک گردش طبیعی مداوم ایجاد می کند تا گرمای داخلی را از بین ببرد. برای سناریوهای بار سنگین، سیستم‌های خنک‌کننده ONAF فن‌های کمکی را فعال می‌کنند تا همرفت هوا را تسریع کنند و راندمان اتلاف گرما را افزایش دهند.
مرحله 5: نظارت در زمان واقعی و پیوند حفاظت ایمنی
در طول عملیات چرخه کامل، چندین دستگاه حفاظتی به طور مداوم پارامترهای عملیاتی را نظارت می کنند. سنسورهای دما دمای بالای روغن و دمای سیم پیچ را برای جلوگیری از خرابی بیش از حد گرم می کنند. رله‌های بوخهولز تغییرات گاز داخلی ناشی از اتصال کوتاه، خرابی عایق و تجزیه روغن، ایجاد آلارم یا سیگنال‌های خاموش را به موقع تشخیص می‌دهند. دستگاه های حفاظتی بیش از حد جریان و دیفرانسیل نوسانات جریان بار را برای رسیدگی به عیوب اضافه بار و اتصال کوتاه کنترل می کنند. سیستم حفاظتی یکپارچه قطع فوری برق را پس از شناسایی پارامترهای غیرعادی تضمین می‌کند و از فرسودگی تجهیزات و حوادث قطع شبکه در مقیاس بزرگ جلوگیری می‌کند.
4. سه حالت عملیاتی معمولی
ترانسفورماتورهای 11 کیلو ولت غوطه ور در روغن در سه حالت هسته کار می کنند: حالت بدون بار، حالت در بارگذاری و حالت خطا. در شرایط بدون بار، سمت ولتاژ بالا انرژی می گیرد در حالی که سمت ولتاژ پایین هیچ خروجی ندارد و تنها از دست دادن تحریک هسته است. در حالت بارگذاری معمولی، تجهیزات فرآیند کامل تبدیل الکترومغناطیسی، اتلاف گرمای گردش روغن و نظارت بر زمان واقعی را برای پشتیبانی از منبع تغذیه روزانه تکمیل می‌کنند. در حالت عیب ناشی از گرمای بیش از حد، اتصال کوتاه، نشت روغن یا تخلیه داخلی، سیستم حفاظتی بلافاصله برق را قطع می کند تا از ایمنی شبکه و تجهیزات اطمینان حاصل شود.
5. مزایای عملیاتی و سازگاری برنامه
بهره مندی از تبدیل الکترومغناطیسی بالغ و مکانیسم های اتلاف حرارت در گردش،ترانسفورماتورهای 11 کیلو ولت غوطه ور در روغنعملکرد پایدار، مقاومت در برابر اضافه بار قوی، عملکرد اتلاف حرارت عالی و نیازهای تعمیر و نگهداری کم را ارائه می دهد. آنها می توانند با محیط های خشن در فضای باز با دما، رطوبت و گرد و غبار بالا سازگار شوند. با عمر طولانی عملیات مداوم و عملکرد هزینه بالا، آنها به طور گسترده در شبکه های توزیع شهری، شبکه های برق روستایی، مناطق صنعتی و پروژه های انرژی توزیع شده قابل استفاده هستند و به تجهیزات ترجیحی برای پروژه های جهانی توزیع برق EPC در خارج از کشور تبدیل می شوند.
6. نتیجه گیری
فرآیند کار کامل یک توان غوطه ور در روغن 11 کیلو ولتترانسفورماتورشامل پنج مرحله اصلی است: تحریک مغناطیسی با ولتاژ بالا، تبدیل ولتاژ الکترومغناطیسی، خروجی برق ولتاژ پایین، اتلاف گرمای گردش روغن عایق و پیوند حفاظت ایمنی. با تکیه بر اصول القایی الکترومغناطیسی کارآمد و سیستم های خنک کننده روغن قابل اعتماد، این تجهیزات به عملکرد پایدار و ایمن طولانی مدت دست می یابد. درک واضح این مکانیسم کار گام به گام به متخصصان برق کمک می کند تا انتخاب دقیق مدل، تعمیر و نگهداری روزانه، تشخیص عیب و عملیات در محل را انجام دهند و از عملکرد ایمن و کارآمد سیستم های توزیع ولتاژ متوسط 11 کیلو ولت اطمینان حاصل کنند.
