A villamos energia világában létezik egyfajta berendezés, amely az erőművek, alállomások és városi elosztóhálózatok minden szegletében csendben és hűségesen létezik. Nem olyan figyelemfelkeltő-, mint egy generátor, és nem is olyan tornyos, mint egy erőátviteli torony. Azonban minden feszültségnövekedés és -csökkenés, valamint minden kilowattnyi elektromos energia nagy távolságra történő átvitele nem választható el a magtartótól - ez egy olajba merülő-transzformátor. Az olaj-bemerült transzformátorok több mint egy évszázada fejlődtek azóta, hogy az ásványolajat először 1885 elején, kísérleti transzformátorok vezették be a szigetelésvédelembe, és még mindig a globális teljesítménytranszformátor-piac több mint 60 százalékát teszik ki.pl. Mi teszi az ilyen típusú olajat szigetelő- és hűtőközegként használó berendezéseket, hogy megtartsák pótolhatatlan vezető pozíciót az új termékek, például a száraz típusú transzformátorok megjelenésében? A kérdés megválaszolásához a szerkezeti elvből, a teljesítmény előnyeiből és a széles körű alkalmazási forgatókönyvekből kell kiindulnunk, hogy megtaláljuk a választ.
Hogy megértsük az alapjátolaj{0}}merített transzformátor, először is ismerje fel a transzformátorolaj kettős mag szerepét.Olajba merülő-transzformátorokfő szigetelő- és hűtőközegként ásványolajat vagy szintetikus olajat használjon, és a tervezési koncepció lényege, hogy ugyanazt a közeget használják két különböző funkció megvalósítására. Egyrészt a transzformátorolaj kiváló elektromos szigetelési teljesítménnyel és a levegőnél jóval nagyobb dielektromos szilárdsággal rendelkezik, ami hatékonyan elválasztja a nagyfeszültségű tekercset az alacsony feszültségű tekercstől, megakadályozza az ívletörést és magas feszültségszintet biztosít korlátozott helyen. Másrészt az olaj nagy fajlagos hőkapacitása hatékony hőleadó közeggé teszi. Amikor a mag és a tekercs hőt termel az áthaladó áram miatt, a hő először a környező transzformátorolajba kerül, az olaj sűrűsége felmelegedés után megnő, és a hő hőkonvekción keresztül a tartály falára és a radiátorra kerül, majd a külső légkörbe kerül. Példaként egy szabványos S13 olajba merülő -transzformátort veszünk, a hullámkarton olajtartály hőleadási területe pontosan úgy van megtervezve, hogy a legtöbb munkakörülmény mellett további ventilátorok használata nélkül is megfeleljen a hűtési követelményeknek.
Szerkezeti összetétele alapján a teljes olaj{0}}transzformátorkészlet "öt piszkos alkatrész"-ként írható le. A transzformátortest fő része egy nagy áteresztőképességű szilíciumacél lemezekkel laminált vasmagból, egy kis-feszültségű és nagy-feszültségű tekercsből rézfóliával vagy rézvezetővel, valamint egy olaj-papír kompozit szigetelőrendszerből áll, amely szigetelő kartonból, kábelpapírból és transzformátorolajból áll. A ház egy precíziós hegesztésű transzformátortartály, amely teljesen körülveszi a transzformátor testet. E mag körül egy sor kulcsfontosságú tartozék is van konfigurálva: az olajkonzervátor a szigetelőolaj hőmérséklet-változás miatti térfogatnövekedésének és összehúzódásának kompenzálására szolgál; a légzőkészülék a nedvességelnyelőn keresztül megszűri az olajtartályba belépő levegőt, hogy megakadályozza a nedvesség behatolását; a gázrelé valós időben figyeli az olajáramlás sebességét, és belső hiba esetén riasztást küld; a nyomáscsökkentő szelep gyorsan leengedi a nyomást, ha az olajtartály belső nyomása rendellenesen megemelkedik a berendezés biztonsága érdekében; a radiátor és a hűtő különböző hűtési módok szerint (természetes hűtés, léghűtés vagy olajkeringtetéses hűtés) vállalja a hőcsere feladatot. Ez az interoperábilis komponens együttes egy olyan csomagot alkot, amely hosszú ideig stabilan működik zord kültéri környezetben.
Mi a lényeges különbség az olaj{0}}merült transzformátor és a száraz- típusú transzformátor között, amely az utóbbi években egyre népszerűbb a sok transzformátortípus között? Az alapvető különbség a szigetelő- és hűtőközeg közötti különbségben rejlik: a száraz-típusú transzformátorok szilárd szigetelést (pl. epoxigyanta) és levegőt használnak hűtőközegként, míg az olajos-transzformátorok folyékony szigetelőolajat használnak. Az ilyen közegbeli különbségek közvetlenül vezetnek különféle teljesítménybeli különbségekhez. Hőelvezetési képességét tekintve az olajba merülő transzformátorok az olajos közeg kiváló hővezető képessége miatt képesek nagyobb terhelési sűrűséget elviselni és stabil működést tartani hosszú távon, teljes terhelés mellett, míg a száraz típusú transzformátorokat a szilárd szigetelőanyagok hővezető képessége korlátozza, így a hűtőrendszerek további hőleadása általában korlátozott. A rövidzárlati ellenállás szempontjából az olajba merülő transzformátor szigetelő közege nagy rövidzárlati ellenállással rendelkezik, amely nagyobb rövidzárlati áramot is képes ellenállni a szigetelés károsodása nélkül, így jelentősen javítja a rendszer biztonságát és megbízhatóságát extrém hibahelyzetek esetén. Költségszinten, különösen a nagy kapacitás és a nagy feszültség specifikációjában, az olajba merülő transzformátor gyártási költsége általában alacsonyabb, mint az azonos kapacitású száraz típusú transzformátoré, így nyilvánvaló előnyei vannak a költséghatékonyság terén. Ezenkívül az olajba merülő transzformátor működés közben alacsony zajszinttel rendelkezik, a szigetelőolaj pedig pufferelő szerepet játszik a szilikon acéllemezek között, így csendesebbé teszi a berendezést. Természetesen az olajba merülő transzformátorok-nem tökéletesek, - rendszeres időközönként mintát kell venni a szigetelőolajból az ellenőrzéshez, az olajromlás megfigyeléséhez és az időben történő utánpótláshoz vagy cseréhez, szivárgás esetén a környezetszennyezés kockázatához, valamint szigorúbb tűzbiztonsági előírások betartását. Röviden: a száraz{23}}típusú transzformátor jobb tűzbiztonságot és egyszerű karbantartást tesz lehetővé, alkalmas beltéri és magas környezetvédelmi követelményeket támasztó helyekre; Az olajba merülő transzformátor azonban kiváló hőelvezetési hatékonyságot, rövidzárlat-ellenállást, nagy kapacitású alkalmazkodóképességet és átfogó gazdaságosságot nyújt, ami alkalmasabb kültéri és hosszú távú, nagy terhelésű{25}}üzemre.
Ezeknek a szerkezeti és műszaki előnyöknek köszönhetően az olajos{0}}transzformátorok szerepe az energiarendszerekben szinte a teljes láncot lefedi a termeléstől a fogyasztásig. Az energiatermelési oldalon a víztakarékos erőművekben, hőerőművekben és atomerőművekben a transzformátorok fokozatos emelése kb. 10 kV-ról a 200 kV-os, 500 kV-os vagy akár 1000 kV-os ultra-magas feszültségszintre növeli, hogy hosszú{8}{9}}távolságú és alacsony veszteségű energiaátvitelt valósítson meg. Egy olyan nagy projektben, mint a Three Gorges vízierőmű, egyetlen 500 kV-os olajbemerített transzformátor teljesítménye elérheti a 334 MVA-t, és vállalja azt a kritikus feladatot, hogy közel 7 millió kilowatt energiát továbbítson a több ezer kilométerre lévő terhelési központba. Az erőátviteli összeköttetésben az UHV AC vezetékben használt olaj{16}}merített transzformátor a dinamikus feszültségszabályozást a bekapcsolt-terhelési fokozat-váltón keresztül valósítja meg, és a leágazási tartomány elérheti a plusz-mínusz 20%-ot, ami a vevőkapocs feszültségének stabilitását valós időben tudja fenntartani a hálózati terhelés ingadozása szerint. Amikor belép az elosztási szintre, a 10 kV-os olaj{22}}merített elosztótranszformátor 400 V-os extra-alacsony feszültségre csökkenti a nagyfeszültséget, és közvetlenül ellátja az üzemet, a kereskedelmi épületeket és a lakóterületeket. Az S13 nagy hatásfokú energiatakarékos transzformátor által képviselt új generációs olaj-merült elosztó transzformátor terhelési vesztesége több mint 28%-kal csökken a hagyományos S9 transzformátorhoz képest, és 15%-kal csökkent a terhelési veszteség, ami az éves működés során jelentős szén-dioxid-kibocsátást csökkenthet. Az ipari területen a nagy energiafelhasználású iparágak, mint például az acélkohászat, a petrolkémiai ipar és a nagy bányák, szintén az olajba merülő transzformátorok stabil tápellátására támaszkodnak a feszültség és áram szabályozására bonyolult elektromos körülmények között. Ezen túlmenően az új energiaprojektek, például a napelemes energiatermelés, a szélenergia-termelés és az energiatároló erőművek nagyszabású építése során az olajba merülő transzformátor kulcsfontosságú szerepet tölt be a decentralizált energia feltöltésében és összegyűjtésében, a decentralizált energia helyi szintű középfeszültségre való emelésében és az elektromos hálózatba való konvergálásában.
Természetesen semmilyen berendezést nem lehet elválasztani bizonyos karbantartási támogatástól, és az olajos-transzformátor hosszú távú megbízható működéséhez szabványos karbantartási rendszert is ki kell alakítani. A napi járőrözés során az ügyeletesnek ellenőriznie kell, hogy van-e olajszivárgás nyoma a burkolat tömítésén, hogy az olajszint-mérő jelzése az olajmutató 1/4-3/4-e ésszerű tartományon belül van-e, és rögzíti a felső olajhőmérsékletet -, amely normál üzemben nem haladhatja meg a 85 fokot, szélsőséges terhelés esetén pedig 95 fokon belül kell szabályozni. Az olajminőség-menedzsment a karbantartási munkák lényege: minden évben mintavételezést kell végezni a feszültségállóság vizsgálatához, a dielektromos veszteségtényező vizsgálatához és a savérték vizsgálathoz. Ha az áttörési feszültség jelentősen csökken, vagy az összes szénhidrogén-tartalom meghaladja a szabványt, az olajat szűrni kell, vagy új olajra kell cserélni. Szigetelőolaj utántöltéskor adjon hozzá az eredetivel megegyező márkájú és minőségű termékeket, és az olaj utántöltés után hagyja a légbuborékokat több órán keresztül, különben a maradék légbuborékok nagymértékben csökkentik a szigetelés szilárdságát. Ezen túlmenően félévente el kell végezni a szigetelési ellenállás vizsgálatát, évente el kell végezni az olajban oldott gáz kromatográfiás elemzését annak megállapítására, hogy van-e részleges kisülési vagy túlmelegedési hiba, valamint 5-10 évente el kell végezni a felfüggesztett mag nagyjavítását és az elöregedett alkatrészek cseréjét, ami a szokásos gyakorlat annak biztosítására, hogy a berendezés elérje a tervezett élettartamot (általában három-négy évet).
A technológia fejlődése soha nem állt meg az olajba merülő{0}}transzformátorok területén. Az elmúlt években az ipar számos áttörést ért el az energiatakarékosság és a környezetvédelem terén. Az amorf ötvözött vasmag által képviselt új anyagtechnológia mintegy 60%-kal csökkenti a transzformátor üresjárati veszteségét a hagyományos szilícium acéllemez vasmagtermékekhez képest, és egyre szélesebb körben alkalmazzák Kínában a vidéki elektromos hálózatok átalakításában és a városi áramelosztás korszerűsítésében. Ami a szigetelőanyagot illeti, egyes gyártók új, környezetbarát olajba merülő transzformátorokat fejlesztettek ki, amelyek növényi olajat (például természetes észteres szigetelőfolyadékot) használnak a hagyományos ásványolaj helyett. Ezen növényi olajok több mint 98%-a megújuló nyersanyagból származik, és a biológiai lebomlás mértéke 21 nap alatt meghaladja a 98%-ot. Még szivárgási balesetek esetén sem szennyezik a talajt és a víztesteket. Eközben a növényi olaj akár 360 C fokos gyulladási ponttal is rendelkezik, ami jelentősen csökkenti a tűzveszélyt, különösen olyan érzékeny területeken, mint a festői helyek és a szigorú környezetvédelmi követelményeket támasztó vízforrások. Az intelligencia szempontjából néhány új olajba merülő transzformátort olajfelületi hőmérséklet-szabályozóval és tekercs hőmérséklet-szabályozóval szereltek fel, amelyek támogatják az analóg jelkimenetet az olajhőmérséklet és a terhelés állapotának távfelügyeletéhez. Az intelligens elosztóhálózati terminálrendszerhez olyan védőeszközök is csatlakoztathatók, mint a gázrelé és a nyomáscsökkentő szelep, ami megvalósítja a gyors hibakeresést és az automatikus korai figyelmeztetést. Globális szempontból az olajba merülő transzformátorok piacának mérete 2024-re meghaladta a 31,5 milliárd dollárt, és 2033-ra várhatóan eléri majd az 5,6 milliárd dollárt, miközben az összetett éves növekedési ráta 6:7 százalékos marad. Ez az erőteljes növekedési trend mélyen tükrözi a globális energiaigény növekedését, a felgyorsult urbanizációt és az új energiarendszerek építéséből adódó folyamatos berendezésigényt.
Ha a trafógyártó vállalatok külkereskedelmi személyzete szemszögéből vizsgáljuk az olaj-bemerült transzformátor hagyományos termékét, akkor látható, hogy nemcsak az energiatechnológia több mint egy évszázada tartó fejlesztési halmozódását hordozza magában, hanem folyamatosan új életerőt bocsát ki az új anyagok, új eljárások és intelligencia ösztönzésével. Amikor a modellválasztásról kommunikál a tengerentúli ügyfelekkel, ezeknek a kérdéseknek a feltevése segíthet a döntéshozóknak annak tisztázásában, hogy a tápellátási forgatókönyv elsősorban kültéri és szélsőséges hőségnek vagy páratartalomnak van kitéve? Van-e hosszú távú-teljes-terhelés vagy akár rövid-idejű túlterhelés a terhelési görbében? Elegendőek-e a projekt hosszú távú üzemeltetési és karbantartási erőforrásai, és adottak-e a feltételek a rendszeres olajminőség-ellenőrzéshez és karbantartáshoz? Ha a fenti kérdésekre igen a válasz, akkor az olajba merülő-transzformátor lehet a legköltséghatékonyabb válasz. Lehet, hogy nem olyan "tiszta és környezetbarát", mint a száraz típusú transzformátor, de kiváló hőelvezetésével és bizonyított megbízhatóságával elsöprő helyet foglalt el az energiarendszerben. A hálózatüzemeltetők, az ipari felhasználók és az új energiabefektetők számára világszerte az olaj{12}}bemerült transzformátorok választása lényegében egy évszázada-bizonyított, költséghatékony energiamegoldás.
