¿Qué es un transformador de potencia sumergido en aceite OLTC de doble devanado?

I. Definición del producto e interpretación del modelo.

El transformador de potencia sumergido en aceite regulado por voltaje en carga de doble devanado se refiere a:

• Doble devanado: Sólo contiene dos juegos de devanados de alta tensión y de baja tensión. La estructura es más simple que la de tres devanados y es adecuada para la conversión de un solo nivel de voltaje.

• Regulación de voltaje en carga: Equipado con un cambiador de tomas en carga (OLTC), que puede cambiar la toma para ajustar la relación de transformación y estabilizar el voltaje de salida cuando el transformador está funcionando bajo carga sin interrumpir el suministro de energía.

• Modelo sumergido en aceite: el cuerpo del dispositivo está sumergido en aceite aislante. El aceite tiene las funciones de aislamiento, disipación de calor y extinción de arco. Generalmente adopta un tanque de aceite corrugado o una estructura conservadora de aceite.

Ejemplo de modelo típico: SZ11-31500/35

• S: trifásico

• Z: Regulación de voltaje en carga (sin esta letra, generalmente significa regulación de voltaje sin excitación)

• 11: Código de nivel de rendimiento (correspondiente a niveles de eficiencia energética como S13/S20/S22 y otras iteraciones)

• 31500: Capacidad nominal (kVA)

• 35: Tensión nominal del lado de alta tensión (kV)

II. Composición de la estructura central

La estructura de este producto se puede dividir en los siguientes sistemas centrales:

1. Componentes del cuerpo

• Núcleo de hierro: Adopta láminas de acero al silicio laminadas en frío de grano orientado de alta permeabilidad magnética y una estructura apilada de juntas totalmente oblicuas para reducir la pérdida sin carga y el ruido.

• Devanado: Estructura concéntrica de doble devanado, el devanado de alta tensión está equipado con múltiples grupos de tomas que conducen al cambiador de tomas; el devanado de bajo voltaje utiliza principalmente lámina de cobre o alambre de cobre libre de oxígeno para mejorar la resistencia mecánica y la resistencia a cortocircuitos.

2. Dispositivo regulador de presión (diferencia de núcleo)

• Cambiador de tomas bajo carga (OLTC): Contiene un interruptor selector, un interruptor desviador, una resistencia de transición o un interruptor en vacío. Tiene estructuras independientes de extinción de arco y cámara de aceite para evitar que los carburos generados por la conmutación contaminen el aceite aislante del tanque principal. Tiene un proceso de transición de "primero hacer y luego romper" para garantizar la continuidad de la corriente.

3. Tanque de combustible y sistema de aceite

• Tanque de combustible: Se divide en tanque de combustible corrugado (totalmente sellado, libre de mantenimiento, expansión y contracción con la temperatura del aceite) o tanque de combustible con conservador de aceite (equipado con absorbente de humedad y medidor de nivel de aceite).

• Aceite aislante: desempeña el papel de medio aislante y medio refrigerante. Es necesario controlar periódicamente la tensión de ruptura y el contenido de trazas de agua.

4. Sistema de protección y control auxiliar.

• Equipado con relé de gas (protección de gas), válvula de alivio de presión, termómetro (temperatura superior del aceite/punto caliente del devanado) y controlador de voltaje automático opcional (AVC) para lograr un ajuste de engranajes remoto o automático.

III. Principio de funcionamiento: ¿Cómo realizar la "regulación de voltaje vivo"?

Su principio básico todavía se basa en la ley de la inducción electromagnética (U_1/U_2 = N_1/N_2). El núcleo de la regulación de voltaje es cambiar el número efectivo de vueltas N_1 del devanado de alto voltaje:

• Cuando el voltaje es bajo: el controlador indica al cambiador de tomas que opere, aumente el número de vueltas en el lado de alto voltaje (cambie a una velocidad baja) y aumente la relación de transformación, aumentando así el voltaje de salida del lado secundario.

• Cuando el voltaje es alto: reduzca el número de vueltas en el lado de alto voltaje (cambie a un nivel alto), reduzca la relación de transformación y reduzca el voltaje del lado secundario.

Proceso de conmutación bajo carga (clave):

En el momento de la conmutación, el circuito de transición (incluida la resistencia de transición) une dos grifos adyacentes, limitando la corriente circulante y completando la extinción del arco, logrando una transferencia ininterrumpida de corriente de carga sin cortes de energía durante todo el proceso.

IV. Características técnicasy ventajas

• Alta continuidad del suministro de energía: a diferencia de la regulación de voltaje sin excitación (que requiere un ajuste de corte de energía), la regulación de voltaje en carga realiza una corrección dinámica de voltaje, que es especialmente adecuada para cargas que son sensibles al voltaje o que no se pueden apagar (como líneas de producción de semiconductores y hospitales).

• Calidad de voltaje controlable: el rango de regulación de voltaje suele ser ±10% o ±15% (como 35±3×2,5%), lo que puede compensar eficazmente las caídas de voltaje de línea y las fluctuaciones de la red eléctrica.

• Fuerte disipación de calor y capacidad de sobrecarga: la estructura sumergida en aceite se combina con un radiador de chip o refrigeración por aire (ONAF), adecuado para operación a largo plazo de capacidades medianas y grandes (como 800~31500kVA o incluso mayores).

• Actualización de eficiencia energética: la mayoría de los productos modernos cumplen con el estándar de eficiencia energética GB 20052-2020 (nivel S22/S20) y la pérdida sin carga es significativamente menor que la de los modelos más antiguos (S9/S11).

V. Escenarios de aplicación típicos

1. Subestación regional y red de distribución: transformador de subestación principal de 35 kV/10 kV o 110 kV/10 kV, utilizado para ajustar el voltaje del alimentador para garantizar la calidad de la electricidad residencial y comercial.

2. Empresas industriales y mineras e industrias pesadas: los escenarios de carga de impacto, como el acero, los productos químicos y el aluminio electrolítico, requieren una regulación de voltaje frecuente para compensar las compensaciones de voltaje causadas por fluctuaciones severas de carga.

3. Nueva conexión a la red eléctrica (fotovoltaica/eólica): La tensión en el lado de la generación de energía fluctúa mucho debido a las influencias ambientales. La regulación del voltaje en carga puede estabilizar el voltaje del bus de la estación de refuerzo y cumplir con las especificaciones de conexión a la red.

4. Transformación de la red eléctrica rural: el radio de suministro de energía es largo y el voltaje del terminal es bajo. Los problemas de baja tensión se mejoran mediante la regulación de la tensión en carga, reemplazando los viejos transformadores de distribución de altas pérdidas.

VI. Puntos clave en la selección y operación y mantenimiento.

• Capacidad e impedancia de cortocircuito: es necesario calcular el margen de carga (se recomienda dejar entre 10% y 15%) y la impedancia de cortocircuito debe coincidir con el nivel de corriente de cortocircuito del sistema (generalmente entre 4% y 10%).

• Rango de toma y tipo de interruptor: seleccione ±10% o un rango más amplio según la fluctuación del voltaje de la red eléctrica local; Confirme si el mecanismo de operación es manual, eléctrico o control SCADA remoto.

• Enfoque en operación y mantenimiento: centrarse en monitorear el análisis de cromatografía de aceite (DGA) del cambiador de tomas en carga y estar alerta a la aparición de acetileno (peligro de descarga); verifique periódicamente el número de operaciones del interruptor y el desgaste de los contactos, y realice el mantenimiento del levantamiento del núcleo o del cambio de aceite de acuerdo con las regulaciones del fabricante.

Resumen:Los transformadores de potencia sumergidos en aceite OLTC de doble devanado siguen siendo el equipo principal en el campo actual de distribución de energía de media y alta tensión debido a su alta confiabilidad, capacidades de regulación continua de voltaje y tecnología madura de aislamiento de aceite. Con la mejora de los estándares de eficiencia energética y el desarrollo de la inteligencia (monitoreo en línea, regulación automática de voltaje), su papel de soporte de voltaje en los nuevos sistemas eléctricos será más prominente.