TRANSFORMATORY
ENERGETYCZNE
Dr inż. Wojciech Sikorski
Co nazywamy
transformatorem?
Transformatorem nazywamy urządzenie, które
przetwarza energię elektryczną o pewnym napięciu na
energię elektryczną o innym lub takim samym napięciu
bez udziału energii mechanicznej
Jak działa transformator ?
Podział zasadniczy
transformatorów
Transformatory można podzielić ze względu na:
Układ elektryczny  trójfazowe, jednofazowe i
autotransformatory
Liczbę uzwojeń  dwuuzwojeniowe, trójuzwojeniowe
(np.. 30/6 kV i 110/30/6 kV)
Chłodzenie  olejowe i suche
Rodzaj wykonania  napowietrzne, wnętrzowe
Wartości mocy  dużej, średniej i małej mocy
Grupa I  100 MVA i większej oraz górnym napięciu
220 kV i wyższym
Grupa II  2 do 100 MVA
Grupa III  1,6 MVA i mniejszej
Z jakich głównych części
składa się transformator?
Transformator olejowy składa się z następujących głównych części:
1  kadz
z podwoziem i pokrywÄ…
2  izolatory i zaciski
7
3
2
3  konserwator z olejowskazem
4
4  przełącznik zaczepów
5  napęd przełącznika zaczepów
6  radiatory
7  przekaz
nik gazowo-przepływowy
1
8  rdzenia z izolowanych blach
stalowych
6
9  uzwojeń
10  oleju izolacyjnego
11  izolacji celulozowej
12
5
12- zawór spustowy olejowy
Kadz
transformatora
Kadz
transformatora dużych mocy:
wykonana jest z blach stalowych  arkusze blach sÄ…
spawane i dodatkowo wzmacniane żebrami o
odpowiedniej wytrzymałości
z zewnÄ…trz malowana jest najpierw farbÄ… epoksydowÄ… a
następnie farbą poliuretanową zaś wewnątrz tylko farbą
epoksydowÄ…
wyposażona w radiatory (dlatego nazywana też kadzią
radiatorowÄ…)  radiatory wykonane sÄ… zwykle z
prasowanej blachy zewnętrznie cynkowanej; połączone
z kadzią za pomocą zaworów
Kadz
transformatora
Wykonana jest z blach stalowych
 arkusze blach sÄ… spawane i
dodatkowo wzmacniane żebrami
o odpowiedniej wytrzymałości
Zespawana i pomalowana kadz

Kadz
transformatora
Z zewnÄ…trz malowana jest
najpierw farbÄ… epoksydowÄ… a
następnie farbą poliuretanową
Zespawana i pomalowana kadz

Kadz
transformatora
zaÅ› wewnÄ…trz tylko farbÄ… epoksydowÄ…
Wnętrze pomalowanej kadzi
Kadz
transformatora
Wnętrze kadzi wraz z zamontowaną częścią aktywną
Kadz
transformatora
wyposażona w radiatory (dlatego nazywana też kadzią radiatorową) 
radiatory wykonane są zwykle z prasowanej blachy zewnętrznie
cynkowanej; połączone z kadzią za pomocą zaworów
Radiatory zamocowane na kadzi
Kadz
transformatora
Kadz
transformatora o mocy od 50 do 1600 kVA
wykonana jest z falistej blachy stalowej 
ponieważ poszczególne fale wykonane są
stosunkowo wiotkie, łączy się je wierzchołkami za
pomocą żelaznego płaskownika; Górna krawędz

kadzi zakończona jest zwykle kątownikiem z
wywierconymi otworami na śruby łączące pokrywę
Kadz
transformatora
Kadz
transformatora o mocy od 50 do 1600 kVA
Niektóre konstrukcje zbudowane są z kadzi rurowej w celu
zwiększenia wytrzymałości mechanicznej i zmniejszenia
powierzchni chłodzącej o ok.30% w stosunku do blachy
falistej (rury lepiej odprowadzają ciepło). Wada: ścianki rur
są grube i nie wpływają na oszczędność na ciężarze
ogólnym kadzi.
Kadz
transformatora
Kadz
transformatora o mocy od 20 do 50 kVA
wykonana jest tylko z blachy gładkiej ponieważ
nie wymagają zwiększonej powierzchni chłodzącej
i nie podlegają dużym naprężeniom mechanicznym
Izolatory przepustowe
Izolatory przepustowe
Izolatory przepustowe
Bucholtz
Zabezpieczenie gazowo-przepływowe (zabezpieczenie
Buchholza) instaluje siÄ™ na przewodzie rurowym
Å‚Ä…czÄ…cym kadz
transformatora z konserwatorem. Jego
zadaniem jest zabezpieczenie transformatora w
następujących przypadkach:
- przy wszystkich zwarciach wewnÄ…trz kadzi,
- podczas wydzielania się gazów na skutek rozkładu
termicznego izolacji stałej,
- przy obniżeniu się poziomu oleju na skutek wycieków
z kadzi.
Konserwator olejowy
Bucholtz
1 - pływak
2 - klapa
3 - styk rtęciowy
4 - kurek do spuszczania próbek oleju
5 - kurek do pobierania gazów do analizy
chemicznej
Z jakich głównych części
składa się transformator?
Mechanizm przełącznika zaczepów
Z jakich głównych części
składa się transformator?
Mechanizm przełącznika zaczepów
Oleje transformatorowe
W transformatorach oleje spełniają dwie funkcje:
Izolują elektrycznie przy współpracy ze stałymi
materiałami izolacyjnymi (papier/preszpan)
Odprowadzają ciepło z uzwojeń i rdzenia
transformatorów w wyniku naturalnej konwekcji
lub przepływu oleju wymuszonego przez pompy
Oleje transformatorowe
Podstawowymi olejami stosowanymi w
pierwszych jak i obecnych konstrukcjach
transformatorów energetycznych są oleje
mineralne
Olej mineralny otrzymuje się z przeróbki rop
naftowych, będących mieszaniną
(i) węglowodorów parafinowych,
(ii) nasyconych węglowodorów naftenowych oraz
(iii) nienasyconych węglowodorów aromatycznych.
Najłatwiej i najtaniej uzyskuje się dobrej jakości oleje
transformatorowe z rop naftenowych (zawierajÄ… 65%
węglowodorów naftenowych)  dobre właściwości
elektroizolacyjne i niska temperatura krzepnięcia.
Oleje transformatorowe
- parametry
Najmniejsza dopuszczalna wytrzymałość elektryczna
(przy odstępie elektrod 3 mm):
55 kV  olej nowy
42 kV  olej w transformatorach na napięcie 220 kV i
wyższe; 100 MVA i większej
35 kV  olej w transformatorach na napięcie 110 kV lub
niższe i mocy nie większej niż 1,6 MVA
25 kV  olej w transformatorach o mocy mniejszej niż 1,6
MVA
Oleje transformatorowe
- parametry
Układy do badania wytrzymałości elektrycznej oleju
Oleje transformatorowe
- parametry
Najmniejsza dopuszczalna wartość rezystywności oleju
(50ºC, 50-60 Hz) :
2*1013 ©" m  olej nowy
5*1011 ©" m  olej w transformatorach na napiÄ™cie 220 kV
i wyższe; 100 MVA i większej
2*1011 ©" m olej w transformatorach na napiÄ™cie 110 kV
lub niższe i mocy nie większej niż 1,6 MVA
1011 ©" m olej w transformatorach o mocy mniejszej niż
1,6 MVA
Oleje transformatorowe
- parametry
Najmniejsza dopuszczalna wartość współczynnika strat
dielektrycznych oleju (50ºC, 50-60 Hz):
0,004  olej nowy
0,1  olej w transformatorach na napięcie 220 kV i
wyższe; 100 MVA i większej
0,15  olej w transformatorach na napięcie 110 kV lub
niższe i mocy nie większej niż 1,6 MVA
Oleje transformatorowe
Aparat Tettex do pomiaru tgà i
rezystywności oleju
Oleje transformatorowe
- parametry
W eksploatacji olej starzeje siÄ™, co objawia siÄ™:
Ciemnieniem barwy
Pojawieniem się zmętnień
i osadów
Kwaśnym zapachem
Efektem starzenia jest:
Obniżenie temperatury zapłonu
Zwiększenie liczby kwasowej
Zmniejszenie wytrzymałości elektrycznej i rezystancji
Wzrost tg Ã
Starzeniu sprzyja:
Podwyższona temperatura
Obecność wody
Katalizujące działanie metali i pola elektrycznego
Oleje transformatorowe
Starzeniu oleju zapobiega:
Stosowanie konserwatora
Stosowanie odwilżacza z sylikażelem
Zastosowanie poduszki gazowej w kadzi
Hermetyzowanie kadzi
Dodawanie do oleju specjalnych substancji chemicznych
(inhibitorów) opóz
niajÄ…cych starzenie oleju
Regeneracja oleju  filtrowanie, wirowanie,
Oleje transformatorowe
UrzÄ…dzenie do
filtracji oleju
Oleje transformatorowe
Suszarka próżniowa do
pracy przy transformatorze
Oleje transformatorowe
Suszarka próżniowa oleju  ZPR
Energetyka Czerwonak
Oleje transformatorowe
Filtrowanie, odgazowywanie i
suszenie używanego oleju
Oleje transformatorowe
Magazyn oleju  zbiorniki na 300 ton
Oleje transformatorowe
Chromatograf gazowy do oznaczania zawartości gazów
nieorganicznych (N2, O2, H2, CO, CO2)
Papier nawojowy
Papier nawojowy otrzymuje siÄ™ z celulozy siarczanowej
Najlepszym surowcem do wytwarzania celulozy o
mocnym i długim włóknie jest sosna rosnąca w krajach
skandynawskich, głównie Finlandii
Papier nawojowy
Celuloza - wielkoczÄ…steczkowy polimer o budowie
łańcuchowej złożony z cząsteczek glukozy
Papier nawojowy
Produkowane papiery nawojowe charakteryzujÄ… siÄ™:
Grubością od 0,02 do 0,12 mm
Przenikalnością względną od 3 do 3,5
Napięciem przebicia w poprzek warstw suchego
papieru przy 90ºC wynoszÄ…cym 80-70 kV/mm
Współczynnikiem strat tg à = 0,015 przy 20ºC
Papier nawojowy
Produkcja papieru nawojowego:
Odseparowanie pulpy celulozowej
Czyszczenie (mycie) pulpy celulozowej
Proces rafinacji  częściowe skrócenie łańcuchów
celulozy  otrzymuje się papier o wyższej
elastyczności i wytrzymałości mechanicznej
Formowanie
Suszenie
Papier nawojowy
Produkcja papieru nawojowego:
Papier nawojowy
Papierem nawojowym izoluje się przewody uzwojeń
transformatora
Preszpan / transformerboard
Preszpan podobnie jak papier nawojowy otrzymuje siÄ™
z masy celulozy siarczanowej sosnowej
Formowany jest w procesie prasowania wilgotnych
warstw papieru pod dużym ciśnieniem (do 2,9 MN/m2)
a następnie suszenie ich
W transformatorach energetycznych jako izolacjÄ™
główną stosuje się transformerboard  uzyskuje się go
przez prasowanie na gorÄ…co bardzo mokrych warstw
papieru (do 70% wody). Na 1mm grubości
transformerboardu przypada 35 warstw papieru
Przewaga transformerboardu nad preszpanem
polega na tym, że płyty z niego wykonane opuszczają
prasę pozbawione wewnętrznych naprężeń, zatem po
wyschnięciu są zupełnie płaskie i nawet po wielu latach
przebywania w gorÄ…cym oleju powierzchnia ich nie
ulega jakimkolwiek odkształceniom
Transformerboard
Elementy izolacji głównej wykonanej z transformerboardu:
Tuleje  uzwojenia sÄ…
nawijane na tulei po
obłożeniu tulei listwami
wzdłużnymi (dystansującymi
kanał chłodzący) i po
nawinięciu stanowią wraz z
tulejÄ… i listwami 
nierozerwalną całość
Transformerboard
Tuleje z transformerboardu
Transformerboard
Tuleje i listwy z transformerboardu - montaż
Transformerboard
Elementy izolacji głównej wykonanej z transformerboardu:
Listwy wzdłużne  biorą udział w przenoszeniu
promieniowych sił zwarciowych, które usiłują odepchnąć
od siebie uzwojenia o odwrotnie skierowanych
przepływach
Listwy pionowe  dystansujÄ… uzwojenia od tulei
i poszczególne tuleje między sobą. Ważną rolę pełnią
listwy pionowe trapezowe, które winny utrzymywać
przekładki międzycewkowe (odstępniki) w stabilnym
położeniu.
Transformerboard
Listwy izolacyjne montowane na
zewnÄ…trz tulei
Transformerboard
Listwa trapezowa z przekładkami międzycewkowymi
(odstępnikami)
Transformerboard
Listwy
Transformerboard
Elementy izolacji głównej wykonanej z transformerboardu:
Przekładki międzycewkowe (odstępniki)  pęłnią dwie
role:
(i) są istotnym składnikiem ważnego układu izolacyjnego
jakim jest izolacja międzycewkowa,
(ii) pomagają pokonać ściskanie przez duże siły osiowe
(zwarciowe i montażowe)
Transformerboard
Elementy izolacji głównej wykonanej z transformerboardu:
Oprócz prostych elementów dystansujących jak przekładki
międzycewkowe do produkcji układu izolacyjnego
transformatora stosuję się prefabrykowane kształtki o
różnych profilach i przeznaczeniu.
Transformerboard
Elementy izolacji głównej wykonanej z transformerboardu:
Pierścienie kątowe  zwiększają wytrzymałość
mechaniczną układu izolacyjnego
Transformerboard
Transformerboard
Elementy izolacji głównej wykonanej z transformerboardu:
Izolacja odpływów  odpływami nazywa się połączenia
uzwojeń z zaciskami przepustów jak również z zaciskami
przełącznika zaczepów
Transformerboard
Elementy mocujące odpływy do części konstrukcyjnych
transformatora wykonuje siÄ™ z drewna, pressboardu,
tekstolitu lub tworzyw sztucznych