Stroomtransformatoren

Wat zijn de componenten van stroomtransformatoren?

Kerncomponenten
De kern van een transformator ondersteunt de wikkelingen en biedt een pad met lage weerstand voor de magnetische flux. Het wordt gebouwd door dunne staalplaten te stapelen en te lamineren, die door een coating van elkaar worden geïsoleerd. Om wervelstroom- en hystereseverliezen tot een minimum te beperken, zijn deze platen doorgaans minder dan één millimeter dik en hebben ze een koolstofgehalte van minder dan 0,1%. Wervelstromen worden verder verminderd door het staal te legeren met silicium. De verticale delen van de kern die de wikkelingen ondersteunen, staan ​​bekend als de ledematen, terwijl de horizontale delen die de ledematen verbinden de jukken worden genoemd.

Wikkelingen in stroomtransformatoren
De wikkelingen van een transformator bestaan ​​uit koperen of aluminium spoelen met een bepaald aantal windingen. Koper heeft over het algemeen de voorkeur vanwege zijn hoge elektrische geleidbaarheid en ductiliteit, waardoor de benodigde hoeveelheid wikkelmateriaal wordt verminderd en het gemakkelijker om de kern kan worden gewikkeld.

Isolatiematerialen
Isolatiematerialen zijn essentieel voor het isoleren van de wikkelingen van de kern, tussen de primaire en secundaire wikkelingen, en tussen elke winding van de wikkelingen. Deze materialen beschermen de transformator tegen mogelijke schade. Ideale transformatorisolatoren moeten een hoge diëlektrische sterkte, uitstekende mechanische eigenschappen en het vermogen hebben om hoge temperaturen te weerstaan.

Isolatiematerialen
Isolatiematerialen zijn essentieel voor het isoleren van de wikkelingen van de kern, tussen de primaire en secundaire wikkelingen, en tussen elke winding van de wikkelingen. Deze materialen beschermen de transformator tegen mogelijke schade. Ideale transformatorisolatoren moeten een hoge diëlektrische sterkte, uitstekende mechanische eigenschappen en het vermogen hebben om hoge temperaturen te weerstaan.

Tik op Wisselaar
Tap-wisselaars zijn apparaten die worden gebruikt om de uitgangsspanning van een transformator te regelen door het aantal windingen in één wikkeling aan te passen. Deze aanpassing verandert de draaiverhouding als reactie op variërende ingangsspanningen en belastingsomstandigheden. Wanneer de transformator wordt ontlast, neemt de uitgangsspanning toe, terwijl deze onder belasting afneemt. Tapwisselaars worden meestal aangesloten op de hoog-spanningswikkeling (HV) om fijne spanningsaanpassingen mogelijk te maken en kernverliezen te verminderen. Omdat de stroom in de HV-wikkeling lager is, helpt deze configuratie bovendien het risico op vonkvorming en ontbranding van de transformatorolie te minimaliseren.

Bussen in transformatoren
Doorvoeren zijn isolerende componenten die de verbinding tussen de stroomvoerende geleiders van een elektrisch netwerk en de uiteinden van de transformatorwikkelingen vergemakkelijken. Doorgaans wordt de isolatie van de bussen gemaakt van porselein of epoxyhars. Deze bussen worden aan de buitenkant van de hoofdtransformatortank gemonteerd.

Transformatortank
De transformatortank (of de hoofdtank) huisvest en beschermt de kern, wikkelingen en andere componenten tegen de externe omgeving. Het dient als container voor de transformatorolie. Het is opgebouwd uit gewalste staalplaten of aluminiumplaten.

Conservatorcomponent
De conservator is een tank die boven de hoofdtank en de bussen is geplaatst en dient als reservoir voor transformatorolie. Het levert via een pijpleiding olie aan de hoofdtank in de transformator. De conservator beschikt over een flexibele blaas die de uitzetting en samentrekking van de olie opvangt, waardoor er voldoende ruimte ontstaat voor de uitzetting van de olie bij hoge omgevingstemperaturen. Het wordt naar de atmosfeer afgevoerd om drukveranderingen te beheersen, waardoor lucht kan binnenkomen of ontsnappen terwijl de olie uitzet en samentrekt.

Ontluchtingscomponent
De ontluchter zorgt ervoor dat er vocht-vrije lucht naar de conservator wordt gevoerd door lucht door een bed van silicagel in een cilindrische container te leiden. De silicagel dient als luchtfilter en regelt en verlaagt het vochtniveau in zowel de conservator als de hoofdtank. De ontluchter is via een leiding verbonden met de conservator.

Koelsysteem
Het koelsysteem is een essentieel onderdeel van transformatoren, ongeacht het gebruikte type isolatiemateriaal. Vermogensverliezen in transformatoren genereren warmte, waardoor de temperatuur van de wikkelingen en de kern stijgt. Hierdoor stijgt ook de temperatuur van het isolatiemateriaal. Zonder een effectief koelsysteem kunnen deze componenten beschadigd raken of ontbinden door aanhoudend hoge temperaturen. Transformatorkoelsystemen omvatten doorgaans ventilatoren, radiatoren en koelbuizen. Warmte wordt overgedragen via natuurlijke en/of geforceerde convectie en straling.

Explosie-opening
De explosieopening is een metalen pijp met een membraan aan het open uiteinde, net boven de conservatortank. Het is ontworpen om gassen, transformatorolie en overtollige energie vrij te geven tijdens interne fouten, waardoor gevaarlijke drukniveaus in de transformator worden verlicht en explosies worden voorkomen. Wanneer interne fouten ervoor zorgen dat de druk tot een kritiek niveau stijgt, zorgt de ontluchting ervoor dat deze druk in de atmosfeer terechtkomt, waardoor het membraan bij een relatief lage druk barst om de transformator te beschermen.

Buchholz-estafette
Het Buchholz-relais wordt geïnstalleerd in de pijpleiding die de conservator en de hoofdtank van een transformator verbindt. Het detecteert fouten door de gassen te detecteren die tijdens dergelijke fouten worden uitgestoten en activeert zowel het uitschakel- als het alarmcircuit. Wanneer het relais deze gassen detecteert, activeert het het uitschakelcircuit, wat er op zijn beurt voor zorgt dat de stroomonderbreker de stroom naar de primaire wikkeling onderbreekt. De uitgestoten gassen worden geproduceerd door de warmte die wordt gegenereerd door interne fouten.

Soorten stroomtransformatoren