In den Hauptumspannwerken städtischer Stromversorgungssysteme für den Schienenverkehr werden typischerweise drei-Phasen-Öltransformatoren-verwendet. Öltransformatoren bestehen hauptsächlich aus einem Kern, Wicklungen, einem Öltank, einem Spannungsregelgerät, einem Kühler, einem Ölausdehnungsgefäß, einem Gasrelais, Isolierbuchsen und explosionssicheren Rohren.
1. Kern Der Kern besteht aus gestapelten Siliziumstahlblechen mit guter magnetischer Permeabilität und bildet einen geschlossenen Magnetflusskreislauf. Sowohl die Primär- als auch die Sekundärwicklung des Transformators sind auf den Kern gewickelt.
Transformatorkerne sind in zwei Strukturen unterteilt: Kern-Typ und Shell-Typ. Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Transformatoren vom Typ Core-. Ein Kern vom Typ Kern- besteht aus einer Kernsäule und einem Joch. Der Kern eines in Öl getauchten Transformators verfügt über interne Ölkanäle zur Kühlung des Kerns, die die Ölzirkulation erleichtern und die Wärmeableitung verbessern.
2. Wicklungen
Wicklungen, auch Spulen genannt, sind der leitende Stromkreis eines Transformators, der aus Kupfer- oder Aluminiumdraht besteht, der in mehreren Schichten von zylindrischer Form gewickelt ist. Die Primär- und Sekundärwicklungen sind konzentrisch auf den Eisenkern gewickelt. Zur Isolierung befindet sich die Niederspannungswicklung im Allgemeinen innen und die Hochspannungswicklung außen. Isoliermaterial umhüllt die Leiter, um die Isolierung zwischen den Leitern sowie zwischen Leitern und Erde zu gewährleisten.
3. Öltank
Der Öltank ist die äußere Hülle eines in Öl-transformierten Transformators. Seine Funktion besteht neben der Ölspeicherung auch darin, andere Komponenten unterzubringen.
4. Spannungsregelgerät
Das Spannungsregelgerät ist so eingerichtet, dass es die Stabilität der Sekundärspannung des Transformators gewährleistet. Wenn die Versorgungsspannung schwankt, passt das Spannungsregelgerät den Stufenschalter des Transformators an, um eine stabile sekundäre Ausgangsspannung zu gewährleisten. Spannungsregelgeräte werden in -Laststufenschalter und -Laststufenschalter unterteilt.
5. Kühler
Der Kühler ist an der Tankwand montiert und über Rohre oben und unten mit dem Tank verbunden. Wenn zwischen der oberen und unteren Öltemperatur ein Temperaturunterschied besteht, wird durch den Kühler ein Konvektionsstrom erzeugt, der das Öl kühlt, bevor es zum Tank zurückfließt, und so die Temperatur des Transformatoröls senkt. Um die Kühleffizienz zu verbessern, können Selbstkühlung, Zwangsluftkühlung und Zwangswasserkühlung verwendet werden.
6. Ölkonservator
Das Ölausdehnungsgefäß, auch Öltank genannt, bietet einen Puffer gegen die thermische Ausdehnung und Kontraktion des Transformatoröls, wodurch der Ölstand steigt oder fällt. Es hält den Tank voll mit Öl und verringert die Kontaktfläche zwischen Öl und Luft, wodurch die Oxidation verlangsamt wird.
7. Gasrelais
Das Gasrelais, auch Methanrelais genannt, ist das Hauptschutzgerät für interne Transformatorfehler. Es wird in der Mitte der Ölleitung installiert, die den Tank und das Ölausdehnungsgefäß verbindet. Wenn im Transformator ein schwerwiegender interner Fehler auftritt, aktiviert das Gasrelais den Auslösekreis des Leistungsschalters. Wenn ein geringfügiger interner Fehler auftritt, aktiviert das Gasrelais den Fehlersignalkreis.
8. Isolierbuchsen Hoch-Spannungs- und Nieder-Spannungsisolierbuchsen befinden sich auf der oberen Abdeckung des Transformatorkessels. In Öl getauchte Transformatoren verwenden im Allgemeinen Isolierbuchsen aus Porzellan. Die Funktion der Isolierhülsen besteht darin, eine gute Isolierung zwischen den Hochspannungs- und Niederspannungswicklungsleitungen und dem Tank aufrechtzuerhalten und die Leitungen zu sichern.
9. Explosionssicheres Rohr Das explosionssichere Rohr, auch Sicherheitsentlüftung genannt, ist am Transformatorkessel installiert und sein Auslass ist mit einer explosionssicheren Glasmembran abgedichtet. Wenn ein schwerwiegender interner Fehler im Transformator auftritt und das Gasrelais nicht funktioniert, durchbricht das Gas im Tank die explosionssichere Glasmembran und wird aus der Sicherheitsentlüftung ausgestoßen, wodurch eine Explosion des Transformators verhindert wird.
