O que é um transformador de potência imerso em óleo OLTC de enrolamento duplo?

I. Definição do produto e interpretação do modelo

O transformador de potência imerso em óleo com regulação de tensão em carga de enrolamento duplo refere-se a:

• Enrolamento duplo: Contém apenas dois conjuntos de enrolamentos de alta e baixa tensão. A estrutura é mais simples que a de três enrolamentos e é adequada para a conversão de um único nível de tensão.

• Regulação de tensão em carga: Equipado com comutador de derivação em carga (OLTC), que pode comutar o tap para ajustar a relação de transformação e estabilizar a tensão de saída quando o transformador estiver operando sob carga sem interromper a alimentação.

• Tipo imerso em óleo: O corpo do dispositivo é imerso em óleo isolante. O óleo tem funções de isolamento, dissipação de calor e extinção de arco. Geralmente adota um tanque de óleo corrugado ou uma estrutura conservadora de óleo.

Exemplo de modelo típico: SZ11-31500/35

• S: trifásico

• Z: Regulação de tensão em carga (sem esta letra, geralmente significa regulação de tensão sem excitação)

• 11: Código de nível de desempenho (correspondente a níveis de eficiência energética, como S13/S20/S22 e outras iterações)

• 31500: Capacidade nominal (kVA)

• 35: Tensão nominal do lado de alta tensão (kV)

II. Composição da estrutura central

A estrutura deste produto pode ser dividida nos seguintes sistemas principais:

1. Componentes do corpo

• Núcleo de ferro: Adota chapas de aço silício laminadas a frio com grãos orientados de alta permeabilidade magnética e uma estrutura empilhada com juntas totalmente oblíquas para reduzir a perda sem carga e o ruído.

• Enrolamento: Estrutura concêntrica de duplo enrolamento, o enrolamento de alta tensão é equipado com múltiplos grupos de derivações que conduzem ao comutador; o enrolamento de baixa tensão usa principalmente folha de cobre ou fio de cobre sem oxigênio para melhorar a resistência mecânica e a resistência a curto-circuitos.

2. Dispositivo regulador de pressão (diferença central)

• Comutador em carga (OLTC): Contém chave seletora, chave desviadora, resistor de transição ou interruptor a vácuo. Possui extinção de arco independente e estruturas de câmara de óleo para evitar que carbonetos gerados pela comutação contaminem o óleo isolante do tanque principal. Possui um processo de transição de “primeiro fazer e depois quebrar” para garantir a continuidade da corrente.

3. Tanque de combustível e sistema de óleo

• Tanque de combustível: É dividido em tanque de combustível corrugado (totalmente vedado, livre de manutenção, expansão e contração com a temperatura do óleo) ou tanque de combustível com conservador de óleo (equipado com absorvedor de umidade e medidor de nível de óleo).

• Óleo isolante: desempenha o papel de meio isolante e meio de resfriamento. A tensão de ruptura e o teor de água residual precisam ser monitorados regularmente.

4. Sistema de proteção e controle auxiliar

• Equipado com relé de gás (proteção de gás), válvula de alívio de pressão, termômetro (temperatura superior do óleo/ponto quente do enrolamento) e controlador automático de tensão (AVC) opcional para obter ajuste remoto ou automático da engrenagem.

III. Princípio de funcionamento: Como realizar a "regulação de tensão ativa"?

Seu princípio básico ainda é baseado na lei da indução eletromagnética (U_1/U_2 = N_1/N_2). O núcleo da regulação de tensão é alterar o número efetivo de voltas N_1 do enrolamento de alta tensão:

• Quando a tensão está baixa: o controlador instrui o comutador a operar, aumentar o número de voltas no lado de alta tensão (passar para marcha baixa) e aumentar a relação de transformação, aumentando assim a tensão de saída do lado secundário.

• Quando a tensão for alta: Reduza o número de voltas no lado de alta tensão (mude para um nível alto), reduza a relação de transformação e reduza a tensão no lado secundário.

Processo de comutação em carga (chave):

No momento da comutação, o circuito de transição (incluindo o resistor de transição) conecta duas derivações adjacentes, limitando a corrente circulante e completando a extinção do arco, realizando a transferência ininterrupta da corrente de carga sem queda de energia durante todo o processo.

4. Características técnicas umsegundas vantagens

• Alta continuidade da fonte de alimentação: Diferente da regulação de tensão sem excitação (que requer ajuste de falta de energia), a regulação de tensão em carga realiza correção dinâmica de tensão, que é especialmente adequada para cargas sensíveis à tensão ou que não podem ser desligadas (como linhas de produção de semicondutores e hospitais).

• Qualidade de tensão controlável: A faixa de regulação de tensão é geralmente de ±10% ou ±15% (como 35±3×2,5%), o que pode compensar efetivamente quedas de tensão na linha e flutuações na rede elétrica.

• Forte dissipação de calor e capacidade de sobrecarga: A estrutura imersa em óleo é combinada com um radiador de cavacos ou resfriamento a ar (ONAF), adequado para operação de longo prazo de capacidades médias e grandes (como 800~31500kVA ou até maiores).

• Atualização de eficiência energética: A maioria dos produtos modernos está em conformidade com o padrão de eficiência energética GB 20052-2020 (nível S22/S20), e a perda sem carga é significativamente menor do que a dos modelos mais antigos (S9/S11).

V. Cenários típicos de aplicação

1. Subestação regional e rede de distribuição: transformador principal da subestação de 35kV/10kV ou 110kV/10kV, usado para ajustar a tensão do alimentador para garantir a qualidade da eletricidade residencial e comercial.

2. Empresas industriais e de mineração e indústrias pesadas: Cenários de carga de impacto, como aço, produtos químicos e alumínio eletrolítico, exigem regulação frequente de tensão para compensar compensações de tensão causadas por flutuações severas de carga.

3. Nova ligação à rede energética (energia fotovoltaica/eólica): A tensão no lado da geração de energia flutua muito devido a influências ambientais. A regulação da tensão em carga pode estabilizar a tensão do barramento da estação de reforço e atender às especificações de conexão à rede.

4. Transformação da rede elétrica rural: O raio da fonte de alimentação é longo e a tensão terminal é baixa. Os problemas de baixa tensão são melhorados através da regulação de tensão em carga, substituindo os antigos transformadores de distribuição de altas perdas.

VI. Pontos-chave na seleção, operação e manutenção

• Capacidade e impedância de curto-circuito: A margem de carga precisa ser calculada (recomenda-se deixar 10%~15%), e a impedância de curto-circuito precisa corresponder ao nível de corrente de curto-circuito do sistema (normalmente 4%~10%).

• Faixa de tap e tipo de chave: Selecione ±10% ou faixa maior de acordo com a flutuação de tensão da rede elétrica local; confirme se o mecanismo de operação é controle SCADA manual, elétrico ou remoto.

• Foco em operação e manutenção: focar no monitoramento da análise por cromatografia de óleo (DGA) do comutador em carga e estar atento à ocorrência de acetileno (perigo de descarga); verifique regularmente o número de operações da chave e o desgaste dos contatos e realize o levantamento do núcleo ou a manutenção da troca de óleo de acordo com os regulamentos do fabricante.

Resumo:os transformadores de potência imersos em óleo OLTC de enrolamento duplo ainda são os principais equipamentos no atual campo de distribuição de energia de média e alta tensão devido à sua alta confiabilidade, capacidade de regulação de tensão contínua e tecnologia madura de isolamento de óleo. Com a melhoria dos padrões de eficiência energética e o desenvolvimento da inteligência (monitoramento online, regulação automática de tensão), o seu papel de suporte de tensão em novos sistemas de energia se tornará mais proeminente.