2018年12月8日星期六

浸油式變壓器 Oil Type Transformer

浸油式變壓器


        浸油式變壓器在於設計所限,初級及次級電壓差不能過多,因此出現了不同等級的電氣設備,當中包括3.3kV(過去香港電力公司會提供的電壓,現在除了私人/工商業的老舊設施仍在使用之外,基本上已經絕跡香港)11kV33kV66kV132kV及275kV(港燈) / 400kV(中電)。由於注氣式變壓器已經可以直接由132k降壓至11kV,所以除了供電給香港鐵路以外,33kV及66kV 的高壓系統已經減少了很多。
註 : 部份舊式3.3kV系統只與380V系統相差一點點而已。

想一想香港電力公司為何投入大量資金去更換為注氣式變壓器?

1) 拆除大量33kV及66kV 的高壓系統可以騰出更多空間來安裝其他設施

2) 更重要的是假設每個等級的變壓器內阻(損耗)也是5.7%,在減省兩層電壓系統後,損耗也大大降低。再者高壓系統的開關(Switchgear)及電纜(Cable)也會有一點損耗。
3) 注氣式亦較浸油式的保護成本低很多。
4) 可以省下因環保要求,而處理變壓器油的費用。
5) 老舊的浸油式變壓器,在漏油的問題上是無法避免。

想想浸油式變壓器仍然存在的好處。

1) 技術上已經相當成熟。

2) 建設成本較低,因此預算不足的國家,仍然樂於使用。

(反白出答案)

        香港電力公司最常用的浸油式變壓器為1500kVA型號,低壓端輸出為380V 2246A,大多數也是使用Dy11的接駁方式,初級與之級有11度的相角差(電力公司本身一些特殊用途的也會使用Dz來供電)。



泡沫繼電器 Buchholz relay

        裝在油箱與儲油櫃連通的管道中間。當變壓器內部發生故障(如過熱引至變壓器油開始氣化及產生氣泡、絕緣擊穿、匝間短路、鐵芯事故等)產生氣泡時,氣泡繼電器動作,發出信號可使斷路器自動跳閘,對變壓器起保護作用。







變壓器名牌



儲油罐及油鏡

        油枕又稱儲油器[櫃](Conservator),它是一個圓筒形容器,裝在油箱頂部,通過管道與油箱連通。其作用是當變壓器在運行中,油因熱脹冷縮時,始終保證變壓器內部的油是充滿的。同時也減小了變壓器與空氣的接觸面,以減輕變壓器油受到氧化和潮濕的影響。








絕緣油
分為矽質油及礦物油

        變壓器油(Transformer oil)的主要功能為提供電氣性的絕緣,分為矽油(Silicone oil)又稱二甲基矽氧烷(Polydimethyl siloxane),及礦物油(Mineral insulation oil),俗稱電氣絕緣油(Electrical insulating oil)或簡稱為絕緣油(nsulating oil)。絕緣油應具備兩大特性功能,一為高度絕緣能力,故其電氣耐壓強度(斷電壓)應高;二為優良傳熱性能,故其黏度不可過大。一般而言,變壓器油必須具備以下特性︰
1. 耐壓強度是依據BS148,2.5毫米的最低耐壓強度應為30kV,耐壓測試儀錶(試油機)及耐壓測試。
2. 不含水分,油中雖含微量水份(50ppm),其耐壓強度即大為降低。
3. 抗氧化力強,能有效降低油泥之生成。
4. 黏度低,以利循環、對流及散熱。
5. 矽油流動點低,能在低溫氣候,仍然保有良好之流動性,而礦物油在低溫氣候會降低流動性。
6. 矽油閃火點較高,可達300度,而礦物油則較低,只有130~140度(這個溫度在燃燒或故障時,只是個非常低的數值,特別是發生故障時,熔點達3000度的銅也可以瞬間被熔解)。
7. 揮發度低,以免揮發耗損。
8. 矽油油色透明,使用後不會變色,以便檢查油層內部接頭情形,而礦物油則偏黃,受熱後會轉為茶色,使用愈久愈接近黑色,也容易生成油泥。
9. 矽油不含化學鹽料及其他污物,而礦物油則對環境污染較嚴重。
10. 不含硫成份,以免腐蝕銅金屬。
11. 油應屬中性。
12. 品質均勻一致。
13. 變壓器油主要會分為三個級數,以應付不同電壓的絕緣需求。
14. 當變壓器內發生故障後,即使故障已被排除,變壓器油可能因故障而產生炭化物,因此應該全數更換。
15. 變壓器油需每年以試油機測試,以確保絕緣強度。
16. 更換變壓器油時,必須先以試油機測試,符合測試要求後,再注入變壓器中(就算是供應商剛運來的也可能已經受濕)。



矽質油


礦物油



絕緣油的測試

        舊式的是由人手操控,新式的是全自動進行測試。




固定式調壓器 Fixed type tap changer

        能有限度調升或調降輸出端電壓,但每次調壓必須關閉電源。



變壓器溫度監察器
同時提供超溫警報及跳脫(Alarm & Trip)和預超溫警報(Per-alarm);
白色指針為現時溫度;
紅色指針為長時間最高溫度。





        防潮罐只出現在輸出低壓的變壓器上,透明瓶身方便觀察防潮珠的吸濕情況,底部有一個儲油罐每次更換後需加入適量絕緣油 避免防潮珠直接與空氣接觸,加快失去效用,但絕緣油太多會被防潮珠吸收引致變黑,而絕緣油太少未能隔絕空氣,因此要留意它的油線,新式的已經改用電子除濕。



變壓器的高壓端多以熱缩通密封。



        不論是放置在室內還是窒外,隨時日過漏油是不能避免的結果其中原因包括底部取油/放油用的皮芯掣(水喉頭)的皮芯受到油脂的侵蝕和位於高壓及低壓端的陶瓷絕緣子與變壓器之間的防漏老化,也有機會是散熱器部分較薄的金屬片或焊接位置出現銹蝕(氧化)現象。



        高壓至高壓的變壓器會以密封式來設計,並在抽真空後注入1.1大氣壓力的氮氣,減少與潮濕空氣接觸來保持油質。



        一台變壓器,在起動時或多或少,會在其外殼及鐵芯產生渦流,並產生諧震聲響。





        由於浸油式變壓器有著火警及爆炸的潛在危險,而現時132kV注氣式變壓器已經可以直接降壓為11kV,同時香港電力公司也開始引入11kV/380V等級的乾式變壓器開來進行測試,所以浸油式變壓器絕跡香港只是時間問題。

        油浸式變壓器是將鐵芯和繞組一起浸入灌滿了絕緣油的油箱中,以加強絕緣和改善冷卻散熱條件。當變壓器內部出現嚴重過載、短路、絕緣損壞或絕緣油因受濕而令含水量過多等因素時,便可能出現嚴重故障,絕緣油受到高溫或電弧作用,絕緣油有機會出現炭化現象,並產生惡性循環,同時受熱分解產生大量烴類混合氣體,使變壓器內部的壓力急劇 上升,然後導致變壓器油箱的結構破壞(初級變壓器爆炸)。

        初級變壓器爆炸後,絕緣油、混合氣體和油霧通過變壓器油箱破裂口向外猛烈釋放。絕緣油從變壓器中泄漏,在地面形成液池,被點燃即發生池火。而當泄漏的熱解產物混合氣體和油霧與空氣混合後點燃,就會發生二次爆炸。當這些情況發生在密閉或擁塞區域時,可能會導致非常強烈的爆炸,並對人員和設備造成威脅,給社會經濟帶來嚴重損失。





以水救火隨時產生更強爆炸,這是因為高溫絕緣油令水份瞬間蒸發。


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1 則留言:

  1. 最近經常看你的BLOG, 獲益良多,小弟叫潤鴻YUN HUNG

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