Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μετασχηματιστών ξηρού τύπου και μετασχηματιστών βυθισμένου στο λάδι; Πώς να επιλέξετε;

Οι μετασχηματιστές είναι κοινός και κρίσιμος εξοπλισμός σε συστήματα ισχύος, που χρησιμοποιούνται για την αλλαγή του μεγέθους της εναλλασσόμενης τάσης για τη μετάδοση και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας στη μετάδοση, τη διανομή και άλλες εφαρμογές. Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου και οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι είναι δύο διαδεδομένοι τύποι, που παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές στα μέσα μόνωσης, τις μεθόδους απαγωγής θερμότητας και την περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα. Αυτό το άρθρο διερευνά τις διαφορές μεταξύ μετασχηματιστών ξηρού και βυθισμένου σε λάδι και παρέχει συστάσεις για την επιλογή του κατάλληλου τύπου μετασχηματιστή.

Η πιο σημαντική διαφορά μεταξύ των μετασχηματιστών που βυθίζονται στο λάδι και των μετασχηματιστών ξηρού τύπου έγκειται στην παρουσία ή απουσία «ελαίου». Δεδομένου ότι το λάδι είναι ένα υγρό με ρευστότητα, οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι διαθέτουν απαραίτητα ένα περίβλημα. Μέσα σε αυτό το περίβλημα υπάρχει λάδι μετασχηματιστή, το οποίο βυθίζει τις περιελίξεις του μετασχηματιστή, καθιστώντας τα αόρατα από το εξωτερικό. Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου, χωρίς λάδι, δεν απαιτούν περίβλημα, επιτρέποντας την άμεση ορατότητα των περιελίξεων του μετασχηματιστή. Ένα άλλο χαρακτηριστικό είναι η δεξαμενή λαδιού σε μετασχηματιστές βυθισμένους σε λάδι, η οποία αποθηκεύει λάδι μετασχηματιστή. Ωστόσο, οι νεότεροι μετασχηματιστές που βυθίζονται στο λάδι ενδέχεται να μην περιλαμβάνουν δεξαμενή λαδιού.

Και οι δύο είναι μετασχηματιστές ισχύος, με σιδερένιο πυρήνα για το μαγνητικό κύκλωμα και περιελίξεις για το ηλεκτρικό κύκλωμα. Η κύρια διάκριση έγκειται στη σχεδίαση "βυθισμένη στο λάδι" έναντι "ξηρού τύπου". Συγκεκριμένα, τα μέσα ψύξης τους διαφέρουν: το πρώτο χρησιμοποιεί λάδι μετασχηματιστή (ή άλλα λάδια όπως το λάδι β) τόσο για ψύξη όσο και για μόνωση, ενώ το δεύτερο χρησιμοποιεί αέρα ή αέρια όπως το SF6 ως ψυκτικό μέσο. Οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι βυθίζουν το συγκρότημα πυρήνα και περιέλιξης μέσα σε μια δεξαμενή λαδιού γεμάτη με λάδι μετασχηματιστή. Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου συνήθως ενθυλακώνουν τον πυρήνα και τις περιελίξεις με εποξειδική ρητίνη. Ένας πιο συχνά χρησιμοποιούμενος μη ενθυλακωμένος τύπος χρησιμοποιεί τώρα ειδικό μονωτικό χαρτί εμποτισμένο με ειδικό βερνίκι για να αποτρέψει την είσοδο υγρασίας στις περιελίξεις ή τον πυρήνα.

Οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι διαθέτουν εξωτερικά θερμαντικά σώματα που έχουν σχεδιαστεί για να διευκολύνουν τη διάχυση θερμότητας - συγκεκριμένα, την κυκλοφορία του εσωτερικού μονωτικού λαδιού - που λειτουργούν σαν ψύκτρες θερμότητας. Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου στερούνται τέτοιων θερμαντικών σωμάτων, στηριζόμενοι αντ' αυτού στους ανεμιστήρες κάτω από τα πηνία του μετασχηματιστή για ψύξη.

Οι μετασχηματιστές βυθισμένοι σε λάδι, λόγω απαιτήσεων πυρασφάλειας, εγκαθίστανται συνήθως σε αποκλειστικούς χώρους μετασχηματιστών ή σε εξωτερικούς χώρους. Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου, ωστόσο, εγκαθίστανται πάντα σε εσωτερικούς χώρους, συνήθως εντός των αιθουσών διανομής.

Όσον αφορά τον όγκο παραγωγής και τη χρήση, οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου φτάνουν επί του παρόντος μόνο μια ονομαστική τάση 35 kV και έχουν σχετικά μικρότερη χωρητικότητα σε σύγκριση με τους τύπους βυθισμένους στο λάδι, συνήθως έως περίπου 2500 kVA. Επιπλέον, η διαδικασία κατασκευής για μετασχηματιστές ξηρού τύπου είναι πιο περίπλοκη από αυτή για μετασχηματιστές βυθισμένους σε λάδι με την ίδια ονομαστική τάση και χωρητικότητα, με αποτέλεσμα υψηλότερο κόστος. Ως εκ τούτου, οι μετασχηματιστές με λάδι παραμένουν πιο διαδεδομένοι σε τρέχουσες εφαρμογές. Ωστόσο, οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου χρησιμοποιούνται συχνά σε χώρους παροχής και διανομής ρεύματος σε εσωτερικούς χώρους υψηλής ζήτησης - όπως ξενοδοχεία, κτίρια γραφείων και πολυώροφα κατασκευές - λόγω των περιβαλλοντικών πλεονεκτημάτων τους, των επιβραδυντικών φλόγας και της αντοχής τους σε κρούση.

Σαφώς, τόσο οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου όσο και οι γεμισμένοι με λάδι έχουν διακριτά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Οι μετασχηματιστές με λάδι προσφέρουν χαμηλότερο κόστος και ευκολότερη συντήρηση, αλλά είναι εύφλεκτοι και εκρηκτικοί. Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου, με την εξαιρετική τους αντοχή στη φωτιά, μπορούν να εγκατασταθούν σε κέντρα φόρτωσης για να ελαχιστοποιήσουν την πτώση τάσης και την απώλεια ενέργειας. Ωστόσο, είναι πιο ακριβά, πιο ογκώδη, λιγότερο ανθεκτικά στην υγρασία και τη σκόνη και παράγουν υψηλότερα επίπεδα θορύβου.

Στη συνέχεια, ας συνοψίσουμε τις διαφορές που αναφέρθηκαν παραπάνω στα ακόλουθα επτά σημεία:

1. Εμφάνιση

Διαφορετικές μορφές ενθυλάκωσης: Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου εκθέτουν τον πυρήνα και τις περιελίξεις, ενώ οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι αποκαλύπτουν μόνο το εξωτερικό περίβλημα.

2. Διαμόρφωση ηλεκτροδίου

Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου χρησιμοποιούν κυρίως δακτυλίους από καουτσούκ σιλικόνης, ενώ οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι χρησιμοποιούν κυρίως δακτυλίους από πορσελάνη.

3. Χωρητικότητα και τάση

Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου είναι γενικά κατάλληλοι για εφαρμογές διανομής, συνήθως με χωρητικότητες κάτω από 2000 kVA και τάσεις κάτω ή κάτω από 10 kV, αν και ορισμένοι μπορούν να φτάσουν τα επίπεδα τάσης 35 kV. Οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι, ωστόσο, μπορούν να επιτύχουν την απαιτούμενη χωρητικότητα και να καλύψουν όλα τα επίπεδα τάσης. Οι υπό κατασκευή γραμμές μεταφοράς υπερυψηλής τάσης 1000 kV της Κίνας χρησιμοποιούν αποκλειστικά μετασχηματιστές βυθισμένους στο λάδι.

4. Διαφορές μόνωσης και απαγωγής θερμότητας

Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου συνήθως χρησιμοποιούν μόνωση ρητίνης και βασίζονται στη φυσική ψύξη αέρα, με μεγαλύτερες χωρητικότητες που συμπληρώνονται από εξαναγκασμένη ψύξη αέρα. Οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι, ωστόσο, χρησιμοποιούν μονωτικό λάδι για την ηλεκτρική μόνωση. Η θερμότητα που παράγεται από τις περιελίξεις μεταφέρεται μέσω του κυκλοφορούντος μονωτικού λαδιού εντός του μετασχηματιστή στα πτερύγια του ψυγείου για διάχυση.

5. Περιβάλλοντα Εφαρμογής

Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου χρησιμοποιούνται κυρίως σε τοποθεσίες που απαιτούν «πυροπροστασία και αντιεκρηκτική προστασία», καθιστώντας τους κατάλληλους για κτίρια μεγάλης κλίμακας και πολυώροφα κατασκευές. Ωστόσο, οι μετασχηματιστές που είναι βυθισμένοι στο λάδι μπορεί να παρουσιάσουν ψεκασμό λαδιού ή διαρροή σε περίπτωση βλάβης, προκαλώντας πιθανώς πυρκαγιές. Κατά συνέπεια, αναπτύσσονται κυρίως σε εξωτερικούς χώρους όπου οι τοποθεσίες είναι εξοπλισμένες με ανασκαμμένες «πετρελαιοπηγές ατυχημάτων».

6. Διαφορετικές Ικανότητες Μεταφοράς Φορτίου

Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου θα πρέπει γενικά να λειτουργούν με ονομαστική χωρητικότητα, ενώ οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι παρουσιάζουν ανώτερη ικανότητα υπερφόρτωσης.

7. Ποικίλες Δομές Κόστους

Για μετασχηματιστές ισοδύναμης χωρητικότητας, οι μονάδες ξηρού τύπου έχουν σημαντικά υψηλότερες τιμές αγοράς από τις αντίστοιχες μονάδες βυθισμένου σε λάδι.

Πώς να επιλέξετε

1. Ζητήματα ασφάλειας: Εάν απαιτείται υψηλότερη ασφάλεια και αντοχή στη φωτιά, επιλέξτε μετασχηματιστές ξηρού τύπου, καθώς δεν περιέχουν εύφλεκτο μονωτικό λάδι.

2. Απαιτήσεις ισχύος: Για μετασχηματιστές υψηλής ισχύος, οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι είναι συνήθως πιο κατάλληλοι λόγω των ανώτερων δυνατοτήτων απαγωγής θερμότητας.

3. Περιβαλλοντικοί περιορισμοί: Λάβετε υπόψη τα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος λειτουργίας του μετασχηματιστή και επιλέξτε τον κατάλληλο τύπο μετασχηματιστή για αυτήν τη ρύθμιση.

4. Κόστος συντήρησης: Οι μετασχηματιστές με λάδι γενικά απαιτούν περιοδικές επιθεωρήσεις και συντήρηση της ποιότητας του μονωτικού λαδιού, ενώ οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου έχουν σχετικά χαμηλότερο κόστος συντήρησης.

Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου και γεμισμένοι με λάδι παρουσιάζουν ευδιάκριτες διαφορές στα μέσα μόνωσης, τις μεθόδους απαγωγής θερμότητας και την περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα. Η επιλογή του κατάλληλου τύπου μετασχηματιστή εξαρτάται από τις συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Κατά τη διαμόρφωση των στρατηγικών επιλογής μετασχηματιστών, παράγοντες όπως η ασφάλεια, οι απαιτήσεις ισχύος, οι περιβαλλοντικοί περιορισμοί και το κόστος συντήρησης πρέπει να λαμβάνονται πλήρως υπόψη. Για κρίσιμες εγκαταστάσεις και τοποθεσίες υψηλών απαιτήσεων ασφαλείας, όπως νοσοκομεία και σχολεία, προτιμώνται συνήθως οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου για τη μεγιστοποίηση της ασφάλειας. Αντίθετα, σε μεγάλα βιομηχανικά συγκροτήματα και συστήματα ισχύος που απαιτούν μετασχηματιστές υψηλής ισχύος, οι μετασχηματιστές βυθισμένοι στο λάδι είναι συχνά πιο κατάλληλοι λόγω των ανώτερων δυνατοτήτων απαγωγής θερμότητας και της ικανότητάς τους να αντέχουν σε σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες.