Care dintre ele are o durată de viață mai lungă, transformator de tip uscat sau transformator immers în ulei?

În sistemul de alimentare, transformatoarele sunt considerate „inima” și sunt echipamente cheie indispensabile. Printre acestea, transformatoarele de tip uscat și transformatoarele cu scufundare în ulei sunt cele mai comune două tipuri. Durata sa de viață este direct legată de stabilitatea și rentabilitatea investiției sistemului de alimentare cu energie. Mulți utilizatori vor fi îngrijorați de o întrebare atunci când aleg un transformator: care dintre ele are o durată de viață mai lungă, transformator de tip uscat sau transformator immers în ulei?

Răspunsul este: în condiții normale de proiectare și funcționare și întreținere, durata de viață teoretică a transformatoarelor cu scufundare în ulei este de obicei mai lungă decât cea a transformatoarelor de tip uscat. Dar acest lucru nu este absolut. Durata de viață reală depinde de sistemul de izolație, metoda de disipare a căldurii, mediul de operare și nivelul de întreținere.

În continuare, vor fi analizate în detaliu caracteristicile de viață ale acestor două transformatoare din aspectele de principii de proiectare, mediu de lucru, cerințe de întreținere etc.

I. Diferențe de principiu și structură de funcționare

• Transformator de tip uscat: se bazează pe aer sau pe materiale izolante solide (cum ar fi rășina epoxidică) pentru izolație și disiparea căldurii. Nu contine lichide inflamabile. Se folosește de obicei în interior sau în locuri cu cerințe ridicate de protecție împotriva incendiilor.

• Transformator cu scufundare în ulei: Folosind ulei izolator (cum ar fi uleiul mineral) ca insulație și mediu de răcire, are o eficiență ridicată de disipare a căldurii, dar există riscul de scurgere a uleiului și de inflamabilitate. Este folosit mai ales în aer liber sau în stații mari.

II. Analiza factorilor care afectează durata de viață

(1) Îmbătrânirea izolației

• Transformator de tip uscat: Materiale izolante (cum ar fi rășina epoxidică. Odată ce rășina epoxidică dezvoltă micro-fisuri din cauza expansiunii și contracției termice, performanța izolației este dificil de recuperat după ce pătrunde umiditatea), este ușor de îmbătrânit atunci când este expusă la căldură, umiditate sau poluare pentru o perioadă lungă de timp, iar durata de viață a acesteia este foarte afectată de temperatura și umiditatea mediului ambiant.

• Transformator immers în ulei:

Hârtia izolatoare a fost înmuiată în ulei pentru o lungă perioadă de timp și are capacități puternice de rezistență la umiditate și la oxidare. Uleiul izolator se va deteriora treptat sub acțiunea temperaturii ridicate și a oxigenului, dar îmbătrânirea poate fi întârziată prin filtrarea regulată sau schimbarea uleiului.

(2) Disiparea căldurii și creșterea temperaturii

• Transformator de tip uscat: se bazează pe răcirea naturală cu aer sau pe răcirea cu aer forțat prin ventilator, iar eficiența de disipare a căldurii este mult mai mică decât răcirea cu ulei. Capacitatea de disipare a căldurii este slabă, iar operarea de suprasarcină pe termen lung poate duce cu ușurință la supraîncălzirea izolației și poate scurta durata de viață.

• Transformator cu scufundare în ulei: bazându-se pe ulei mineral sau ulei izolator ester sintetic pentru a circula disiparea căldurii cu eficiență ridicată, conductivitate termică mult mai mare decât aerul, capacitate puternică de a rezista la suprasarcină pe termen scurt și control bun al creșterii temperaturii.

(3) Adaptabilitate la mediu

• Transformator de tip uscat: frică de umiditate și praf, potrivit pentru medii interioare curate și uscate.

• Transformator cu scufundare în ulei: are un nivel ridicat de protecție și se poate adapta la medii exterioare umede și poluate, dar scurgerile de ulei pot polua mediul.

III. Comparație tipică de viață

• Transformator de tip uscat: Într-un mediu ideal (temperatură și umiditate controlate, fără suprasarcină), durata de viață proiectată este în general de 20-30 de ani. Viața reală este afectată semnificativ de nivelul de întreținere.

• Transformator cu scufundare în ulei: Durata de viață tipică poate ajunge de obicei la 20 până la 30 de ani, iar în condiții de funcționare și întreținere standard, poate ajunge la 30 până la 40 de ani sau chiar mai mult. Multe transformatoare cu scufundare în ulei care au fost în funcțiune de mai bine de 50 de ani sunt încă în uz, dar necesită întreținere regulată (cum ar fi testarea uleiului, inspecția etanșării).

IV. Întreținere și costuri

• Transformatoare de tip uscat: Întreținerea este simplă și nu este nevoie să manipulați uleiul izolator, dar este important ca izolatoarele să fie curate și protejate de umiditate. După ce izolația este învechită serios, adesea poate fi înlocuită numai în întregime.

• Transformator cu scufundare în ulei: calitatea uleiului, etanșarea și condițiile de bucșă trebuie monitorizate în mod regulat, iar costul de întreținere este ridicat, dar o întreținere bună poate prelungi foarte mult durata de viață. Nu este neobișnuit ca stațiile vechi imersate în ulei să continue să funcționeze timp de 10 până la 15 ani după transformarea tehnică.

V. Variabile cheie care afectează durata reală de viață

Pe lângă diferențele structurale, în aceleași condiții, durata de viață a transformatoarelor cu scufundare în ulei este de obicei mai lungă decât cea a transformatoarelor de tip uscat. Acest lucru se datorează faptului că disiparea căldurii și stabilitatea izolației uleiului izolator sunt mai bune decât cele ale materialelor solide, iar structura imersată în ulei nu este sensibilă la influențele mediului. Cu toate acestea, durata reală de viață depinde de o varietate de factori:

1. Rata de încărcare și condiții de suprasarcină

Funcționarea pe termen lung care depășește 80% până la 90% din capacitatea nominală va scurta semnificativ durata de viață a ambelor transformatoare.

2. Condiții de mediu de funcționare

• Deteriorarea prin imersie în ulei: mediile subterane umede și corozive chimic vor accelera îmbătrânirea etanșărilor și deteriorarea calității uleiului.

• Transformator uscat: Praful, pulverizarea sărată și mediile cu umiditate ridicată pot duce cu ușurință la scurgerea suprafeței și degradarea izolației.

3. Nivel de întreținere

• Schimbări de imersie în ulei: testarea regulată a uleiului, inspecțiile etanșării și întreținerea sistemului de răcire sunt esențiale.

• Transformator de tip uscat: se pune accent pe curățare și îndepărtarea prafului, întreținerea ventilatorului de control al temperaturii și ventilarea mediului.

VI. Cum să alegi?

Atunci când alegeți un transformator, durata de viață este doar unul dintre factori și trebuie, de asemenea, luată în considerare cuprinzător:

Alegeți tipul cu scufundare în ulei, care este mai potrivit pentru:

• Scenarii care necesită funcționare continuă pe termen lung, încărcare mare și instalare în aer liber;

• Proiecte care necesită o perioadă lungă de rentabilitate a investiției (>20 de ani);

• Utilizatori care au o echipă profesionistă de operare și întreținere și care pot accepta întreținerea regulată.

Alegeți schimbătorul de tip uscat, care este mai potrivit pentru:

• Cerințe ridicate de protecție împotriva incendiilor, instalate în interior sau în zone dens populate;

• Doriți fără întreținere, risc scăzut de incendiu, ecologic și fără ulei;

• Sarcina este relativ stabilă și nu funcționează în condiții de suprasarcină extremă.

VII. Concluzie

Pe scurt, transformatoarele cu scufundare în ulei durează mai mult în condiții de întreținere ideală, dar transformatoarele de tip uscat pot oferi și stabilitate pe termen lung în medii specifice. Utilizatorii ar trebui să facă alegeri bazate pe nevoile reale, condițiile de mediu și capacitățile de întreținere și să insiste asupra inspecției și întreținerii regulate pentru a prelungi cu adevărat durata de viață a transformatorului. În proiectele reale, în loc să comparăm pur și simplu durata de viață, este mai bine să ne concentrăm pe: dacă modelul este selectat în funcție de condițiile reale de lucru + dacă este stabilit un sistem standardizat de operare și întreținere.

Acesta este motivul pentru care tot mai multe proiecte vor efectua evaluarea ciclului de viață al transformatorului (LCA) în faza incipientă, mai degrabă decât să se uite doar la prețul inițial.