Масляный трансформатор, также известный как маслонаполненный трансформатор, представляет собой силовой трансформатор, в котором трансформаторное масло используется в качестве изоляционной и охлаждающей среды. На сегодняшний день это наиболее широко распространенный в мире тип трансформатора с наиболее отработанной технологией и самым широким диапазоном мощностей — от распределения электроэнергии в жилых микрорайонах до сетей ультравысокого напряжения.

Конструкция масляного трансформатора может быть разделена на две основные части: активная часть (сердечник с обмотками) и бак с системой охлаждения.

Активная часть (сердечник с обмотками) — ядро конструкции

1.Магнитопровод (Сердечник)

Изготавливается из шихтованных листов кремнистой стали с высокой магнитной проницаемостью, формируя магнитную цепь трансформатора.

2.Обмотки (Катушки)

Наматываются из изолированного медного или алюминиевого провода, подразделяются на обмотку высокого напряжения и обмотку низкого напряжения, представляя собой электрическую цепь трансформатора.

3.Изоляционные конструкции

Предназначены для фиксации и изоляции обмоток относительно магнитопровода, обеспечивая электрическую изоляцию.

Бак с системой охлаждения

1.Масляный бак

Металлический резервуар, заполненный трансформаторным маслом, в котором размещается активная часть.

2.Трансформаторное масло

Ключевой компонент масляного трансформатора.

3.Функция первая — изоляция: электрическая прочность трансформаторного масла значительно выше, чем у воздуха, что позволяет эффективно изолировать высокое напряжение между обмотками, а также между обмотками и магнитопроводом/баком.

4.Функция вторая — охлаждение: при работе трансформатора обмотки и магнитопровод выделяют тепло. Масло отводит тепло посредством конвекции, передаёт его на стенки бака, которые затем рассеивают тепло в воздух.

5.Расширитель (маслорасширитель)

Соединён с верхней частью бака, компенсирует объёмные расширения и сжатия трансформаторного масла, вызванные температурными колебаниями, одновременно уменьшая площадь контакта масла с воздухом и замедляя его старение.

6.Радиаторы (охладители)

Устанавливаются на стенках масляного бака для увеличения площади теплообмена и улучшения охлаждения. Маломощные трансформаторы используют гофрированные стенки бака, а крупные трансформаторы оснащаются навесными радиаторными панелями, которые могут комплектоваться вентиляторами (воздушное охлаждение) или масляными насосами (принудительная циркуляция масла) для интенсивного отвода тепла.

7.Вводы высокого и низкого напряжения

Обеспечивают безопасный вывод высоковольтных и низковольтных выводов из внутренней части трансформатора наружу через бак, гарантируя изоляцию относительно земли.

Устройства безопасности и защиты

1.Газовое реле

Устанавливается на соединительной трубе между масляным баком и расширителем. При возникновении незначительных внутренних неисправностей в трансформаторе (таких как локальный перегрев) выделяемый газ скапливается в реле, что вызывает сигнал тревоги (легкое газовое срабатывание). В случае серьезных повреждений (например, короткого замыкания) поток масла воздействует на заслонку реле, вызывая его отключение (тяжелое газовое срабатывание).

2.Клапан сброса давления

При резком повышении давления внутри бака, вызванном внутренней неисправностью, клапан мгновенно открывается для сброса давления, предотвращая взрыв бака.

3.Влагопоглотитель (дыхатель)

Содержит силикагелевый осушитель. При изменении уровня масла в расширителе и последующем "дыхании" воздуха влагопоглотитель поглощает из воздуха влагу и примеси, поддерживая чистоту масла.

Области применения

Масляные трансформаторы являются ключевыми компонентами энергосистем и широко используются в следующих сферах:

1.Электростанции: В качестве повышающих трансформаторов для преобразования напряжения, вырабатываемого генераторами, до уровня, пригодного для дальней передачи электроэнергии.

2.Передающие сети: В качестве узловых трансформаторов на подстанциях, обеспечивающих преобразование между различными уровнями напряжения.

3.Распределительные сети: В качестве распределительных трансформаторов, понижающих высокое напряжение до уровня, потребляемого конечными пользователями (например, 10 кВ/0.4 кВ).

4.Промышленные и горнодобывающие предприятия: Для обеспечения электропитанием крупных заводов и горнодобывающих комплексов.

Резюме

Масляные трансформаторы, благодаря превосходным изоляционным и теплоотводящим свойствам, высокой рентабельности и надежности, на протяжении более века служили опорой глобальной электроэнергетики. Несмотря на недостатки в области пожарной безопасности и экологии, они остаются незаменимым решением в областях передачи и распределения электроэнергии, требующих высокой мощности и высокого напряжения. Благодаря технологическому прогрессу, такому как применение трудновоспламеняющихся изоляционных масел (кремнийорганических жидкостей, синтетических сложных эфиров), масляные трансформаторы продолжают совершенствоваться, соответствуя растущим требованиям к безопасности и экологичности.