Was sind flüssigkeitsgetauchte Transformatoren?
Flüssigkeitsgetauchte Transformatoren werden seit vielen Jahren eingesetzt und sind der bevorzugte Transformator-Typ für viele Anwendungen. Die Hauptvorteile dieser Transformatoren sind ihre hohe Effizienz und geringe Verluste. Darüber hinaus bieten sie hervorragende Zuverlässigkeit und erfordern wenig Wartung. Es gibt zwei Haupttypen von flüssigkeitsgetauchten Transformatoren:
- Hermetisch
- Mit Ausdehnungsgefäß
Dieser Artikel behandelt hermetische Transformatoren im Detail. Bitte lesen Sie unseren Artikel über Transformatoren mit Ausdehnungsgefäß, um mehr über diesen Typ zu erfahren.
Montierte elektrische Transformatoren
Hermetisch abgedichtete Transformatoren
Ein hermetischer Transformator ist ein Transformator, der hermetisch abgedichtet und mit einem dielektrischen Fluid wie Mineralöl, Siliconöl oder synthetischem Öl gefüllt ist. Sie werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, bei denen es notwendig ist, Feuchtigkeit, Sauerstoff oder andere Verunreinigungen vom Eindringen in den Transformatorbehälter und der Verunreinigung des Isolieröls (dielektrische Flüssigkeit) abzuhalten; dies führt zu einer längeren Lebensdauer des Transformators und verbesserter Zuverlässigkeit. Hermetische Transformatoren können entweder luftgekühlt oder flüssigkeitsgekühlt sein und werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen der Transformator in einer gefährlichen Umgebung betrieben werden muss. Im Gegensatz zu Transformatoren mit Ausdehnungsgefäß haben hermetische Transformatoren keinen Ausdehnungsbehälter und sie können mit einem Druckentlastungsventil ausgestattet sein oder nicht.
Hermetische Transformator-Designs bieten hervorragende Kühlleistung. Das Isolieröl sorgt für eine effiziente Kühlung der Transformatorwicklungen und des Kerns, was hilft, thermische Verluste zu reduzieren und die Lebensdauer des Transformators zu verlängern. Über 95% der flüssigkeitsgetauchten Transformatoren verwenden Mineralöl als dielektrisches Isolierfluid.
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Hermetisches Design
In der Elektrotechnik ist ein hermetisches Design der Prozess der Gestaltung von Geräten und Systemen, die gegen äußere Einflüsse wie Staub, Wasserdampf und andere luftgetragene Verunreinigungen resistent sind. Der Begriff "hermetisch" stammt vom griechischen Wort für "versiegelt". Hermetische Geräte werden typischerweise in kritischen Anwendungen eingesetzt, bei denen Zuverlässigkeit von größter Bedeutung ist, wie in der Luft- und Raumfahrt und in medizinischen Geräten. Das hermetische Design beinhaltet die Schaffung einer Barriere zwischen dem Gerät und seiner Umgebung, typischerweise durch die Verwendung eines Dichtmittels oder einer Dichtung. Diese Barriere kann viele Formen annehmen, muss jedoch stark genug sein, um den Kräften der Natur standzuhalten und das Eindringen unerwünschter Elemente in das Gerät zu verhindern. Hermetisches Design ist ein wesentlicher Bestandteil vieler Transformator-Designs, da es sicherstellt, dass der Transformator auch unter rauen Bedingungen ordnungsgemäß funktioniert.
Verschiedene Arten von Ölen, die in hermetisch abgedichteten Transformatoren verwendet werden
Die Art des verwendeten Öls kann einen erheblichen Einfluss auf die Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Transformators haben. Es gibt vier Hauptarten von Ölen, die in hermetisch abgedichteten Transformatoren verwendet werden:
- Mineralöl - die häufigste Art von Transformatoröl. Es ist ein hochwirksames Dielektrikum und hat hervorragende thermische Eigenschaften.
- Siliconöl - ebenfalls eine beliebte Wahl für hermetisch abgedichtete Transformatoren. Es hat sehr gute dielektrische Eigenschaften und kann extremen Temperaturen standhalten. Es ist vergleichsweise teuer.
- Natürliche Ester - eine weitere Option für hermetisch abgedichtete Transformatoren. Sie haben eine hervorragende thermische Stabilität und sind umweltfreundlich.
- Synthetische Ester - die teuerste Art von Transformatoröl, bieten jedoch die beste Leistung in Bezug auf die dielektrische Festigkeit und thermische Stabilität.
Die Art des in einem hermetisch abgedichteten Transformator verwendeten Öls ist wichtig zu berücksichtigen, wenn ein Transformator für Anwendungen in der Stromverteilung ausgewählt wird, da es seine elektrischen Eigenschaften beeinflusst. Jede Art von Öl hat ihre eigenen Vor- und Nachteile, die berücksichtigt werden sollten.
Wie flüssigkeitsgetauchte Transformatoren funktionieren
Flüssigkeitsgetauchte Transformatoren verwenden ein flüssiges Medium, typischerweise Öl, zur Kühlung und Isolierung. Die Wicklungen und der Kern sind in die Flüssigkeit eingetaucht, die sowohl mechanische Unterstützung als auch elektrische Isolierung bietet. Die Flüssigkeit hilft auch, Wärme abzuleiten, was flüssigkeitsgetauchte Transformatoren ideal für den Einsatz in Hochleistungsanwendungen macht. Transformatoren haben typischerweise zwei oder mehr Wicklungen, die als Leiter induktiv miteinander gekoppelt sind (elektromagnetische Induktion). Dies ermöglicht es dem Transformator, Energie von einem Stromkreis auf einen anderen zu übertragen, ohne die beiden Stromkreise physisch zu verbinden. Bei einem flüssigkeitsgetauchten Transformator sind die Wicklungen um einen zentralen Kern gewickelt, der aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität (Stahllamellen) besteht; dies erhöht die Fähigkeit des Transformators, Energie in seinem Magnetfeld zu speichern, was ihn effizienter macht. Transformatorwicklungen werden typischerweise aus Kupfer oder Aluminium hergestellt (Aluminium ist billiger, benötigt jedoch mehr Platz, da seine Leitfähigkeit geringer ist als die von Kupfer).
Vorteile und Nachteile von hermetisch flüssigkeitsgetauchten Transformatoren
Hermetische Transformatoren sind fast wartungsfrei, da es keine Möglichkeiten gibt, dass Feuchtigkeit oder andere Verunreinigungen in die Einheit eindringen und Korrosion oder Ölverunreinigung verursachen. Die Wartungskosten sind niedrig, während die Lebensdauer eines hermetischen Transformators ziemlich lang sein kann (>20 Jahre). Hermetische Transformatoren sind effizient, kompakt und sehr zuverlässig.
Obwohl hermetische Transformatoren viele Vorteile bieten, haben sie auch einige Nachteile. Hermetische Einheiten sind nicht so leicht zu reparieren wie Einheiten mit Ausdehnungsgefäß, da sie versiegelt sind. Das Brechen der Versiegelung eines hermetischen Transformators ist unklug, da die Einheiten nicht wirklich wieder versiegelt werden können, ohne erheblichen Aufwand. Eine Ölanalyse eines hermetischen Transformators ist nicht möglich, es sei denn, die Versiegelung wird gebrochen (um eine Ölprobe zu entnehmen), was bedeutet, dass weniger Zustandsüberwachungstechniken für diesen Einheitentyp verfügbar sind.
Faktoren, die bei der Spezifikation von hermetisch abgedichteten Transformatoren zu berücksichtigen sind
Wenn hermetisch abgedichtete Transformatoren erforderlich sind, gibt es mehrere Faktoren zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass der richtige Transformator für die richtige Anwendung ausgewählt wird. Die hermetische Versiegelung verhindert, dass Sauerstoff, Stickstoff und andere Gase in das Transformatorgehäuse eindringen oder austreten, und wird durch Schweißen, Löten oder Hartlöten des Transformatorbehälters und der Komponenten aufrechterhalten. Die folgenden Faktoren sollten bei der Spezifikation eines hermetisch abgedichteten Transformators berücksichtigt werden:
- Umgebung - hermetisch abgedichtete Transformatoren können sowohl in Innen- als auch in Außenanwendungen eingesetzt werden. Überlegungen zu extremen Temperaturen, Feuchtigkeit, Höhe und Verschmutzungsgrad sollten bei der Auswahl eines hermetisch abgedichteten Transformators berücksichtigt werden.
- Temperatur - die minimalen und maximalen Betriebstemperaturen müssen innerhalb des spezifizierten Bereichs des Transformators liegen.
- Last - die Last muss innerhalb der spezifizierten Kapazität des Transformators liegen.
- Spannung - die Eingangs- und Ausgangsspannungen müssen innerhalb des spezifizierten Bereichs des Transformators liegen.
- Frequenz - die Eingangs- und Ausgangsfrequenzen müssen innerhalb des spezifizierten Bereichs des Transformators liegen.
- Leistung - die Eingangs- und Ausgangsleistung muss innerhalb des spezifizierten Bereichs des Transformators liegen. Elektrische Leistung wird in VA, kVA oder MVA ausgedrückt.
- Effizienz - die minimale akzeptable Effizienz muss die erforderliche Effizienz der Anwendung erfüllen oder übertreffen.
Überlegungen bei der Installation eines hermetisch abgedichteten Transformators
Hermetisch abgedichtete Transformatoren sind so konzipiert, dass sie extremen Temperaturen und Feuchtigkeit standhalten, was sie ideal für den Einsatz in rauen Umgebungen macht. Allerdings erfordern hermetische Transformatoren Wartung, um sie ordnungsgemäß funktionsfähig zu halten. Die wichtigste Wartungsaufgabe besteht darin, regelmäßig die Dichtungen und Dichtungen auf Lecks oder Beschädigungen zu überprüfen. Diese Dichtungen halten den Transformator hermetisch, daher ist es wichtig, dass sie intakt bleiben. Darüber hinaus sollten die elektrischen Verbindungen auf Anzeichen von Korrosion oder losen Verbindungen überprüft werden. Infrarot-Thermografie-Inspektionen sind nützlich, um lose elektrische Verbindungen zu identifizieren, und diese können durchgeführt werden, wenn die Einheit in Betrieb ist.
Eine weitere wesentliche Wartungsaufgabe besteht darin, regelmäßig den Ölstand des Transformators zu überprüfen. Hermetisch abgedichtete Transformatoren sind auf eine isolierende Flüssigkeit zur Kühlung und Isolierung angewiesen. Wenn der Ölstand zu niedrig wird, könnte dies zu Überhitzung und/oder Isolationsversagen mit daraus resultierenden elektrischen Fehlern führen, die den Transformator beschädigen. Eine Sichtprüfung auf Öllecks ist in der Regel ausreichend, um sicherzustellen, dass der Ölstand nicht sinkt.
Es ist wichtig, hermetisch abgedichtete Transformatoren sauber zu halten. Im Laufe der Zeit können sich Staub und Schmutz auf der Außenseite der Transformatorenteile und des Tanks ansammeln. Diese Verunreinigungen können schließlich in die Dichtungen eindringen und Dichtungsprobleme verursachen. Elektrische Durchführungen müssen sauber gehalten werden, um die Wahrscheinlichkeit von Kriechströmen oder elektrischem Kriechen zu verringern.
Hersteller von hermetischen Transformatoren
Hermetische Transformatoren werden von vielen Unternehmen hergestellt, und jedes hat seine eigenen Stärken und Schwächen. Zu den größten Herstellern gehören General Electric, ABB, Trafo Union und Siemens.
Zusätzliche Ressourcen
https://en.wikipedia.org/wiki/Transformer_oil
https://faradypowertransformer.wordpress.com/tag/oil-immersed-transformer