опис
Система охолодження трансформатора є ключовим компонентом для забезпечення його безпечної, надійної та-тривалої роботи. Його основне завдання — ефективно відводити тепло, що утворюється під час роботи трансформатора (втрати міді та втрати заліза), у навколишнє середовище, утримуючи таким чином температуру компонентів трансформатора в допустимих межах і запобігаючи швидкому старінню або пошкодженню ізоляційних матеріалів внаслідок перегріву.
1. Для чого потрібне охолодження?
Під час роботи трансформатора обмотки та сердечник виділяють велику кількість тепла через втрати (втрати на опір, втрати на вихрові струми тощо), що спричиняє підвищення температури. Ізоляційні матеріали (такі як масло та папір) надзвичайно чутливі до температури. Згідно з класичним «правилом 6 градусів» або «правилом 8 градусів», термін служби ізоляційних матеріалів зменшується приблизно вдвічі на кожні 6-8 градусів підвищення температури. Тому ефективне охолодження є ключовим фактором продовження терміну служби трансформатора.
2. Класифікація та коди методів охолодження
Спосіб охолодження трансформатора зазвичай позначається буквеними кодами, що відповідають міжнародним стандартам (наприклад, IEC 60076), які складаються з 2-4 літер, що представляють:
Охолоджувальне середовище: перша літера вказує на внутрішнє охолоджуюче середовище, що контактує з обмотками.
O: Мінеральне масло або синтетична ізоляційна рідина з температурою спалаху менше або дорівнює 300 градусам.
K: Insulating liquid with a flash point >300 градусів.
L: Ізолююча рідина з невимірною температурою спалаху (наприклад, певні синтетичні ефіри).
G: Газ (наприклад, повітря).
В: Вода.
Спосіб циркуляції: друга літера позначає спосіб циркуляції внутрішнього охолоджувального середовища.
N: Природна конвекція (гаряча олія піднімається, холодна олія опускається під впливом різниці температур).
F: Примусова циркуляція (не-спрямована), масло циркулює за допомогою насоса.
D: Спрямована примусова циркуляція, коли насос направляє масло безпосередньо в спеціальні канали в обмотках, забезпечуючи більшу ефективність охолодження.
Зовнішнє охолоджуюче середовище: третя літера вказує на зовнішнє охолоджуюче середовище.
A: Повітря.
В: Вода.
Спосіб циркуляції зовнішнього охолоджувача: Четверта літера вказує на спосіб циркуляції зовнішнього охолоджувача.
N: Природна конвекція (наприклад, природна циркуляція повітря).
F: Примусова циркуляція (наприклад, вентилятор-примусове повітря).
3. Детальне пояснення загальних методів охолодження
1. Масляні-трансформатори
Це найпоширеніший метод охолодження силових трансформаторів. Трансформатор заповнений трансформаторним маслом, яке виступає як ізоляційним середовищем, так і основним охолоджувачем.
ONAN (Oil Natural Air Natural)
- Принцип: ґрунтується на природній конвекції масла. Тепло, що виділяється обмотками та сердечником, нагріває трансформаторне масло. Гаряча олія піднімається до верхньої частини масляного бака і виділяє тепло в повітря через радіатори (охолоджуючі ребра або трубки), тоді як охолоджене масло опускається на дно бака, утворюючи природну циркуляцію.
- Характеристики: проста структура, надійність,-безшумність,-необслуговування.
- Застосування: невеликі розподільні трансформатори (наприклад, ті, що використовуються в житлових приміщеннях або будівлях).
ONAF (Oil Natural Air Forced)
- Принцип: до радіатора трансформатора ONAN додається вентилятор. Коли навантаження на трансформатор збільшується і температура підвищується, терморегулятор автоматично запускає вентилятор, змушуючи повітряний потік прискорювати охолодження радіатора.
- Характеристики: значно збільшена охолоджувальна потужність із вентиляторами, які можуть запускатися й зупинятися автоматично залежно від навантаження/температури, енергоефективні-.
- Застосування: середні та великі силові трансформатори, широко використовуються.
OFAF/ODAF (повітряні форсовані масляні сили/повітряні сили направлені на нафту)
- Принцип: на додаток до додавання вентилятора також додається масляний насос. Насос змушує трансформаторне масло швидше циркулювати через радіатори. Технологія ODAF (спрямована) йде далі, точно направляючи масло в капілярні канали всередині обмоток, значно покращуючи ефективність охолодження в найгарячіших точках (всередині обмоток).
- Характеристики: надзвичайно сильна охолоджуюча здатність, відносно складна структура.
- Застосування: великі трансформатори над-високої напруги, основні трансформатори в-електростанціях великої потужності.
OFWF/ODWF (Oil Forced Water Forced)
- Принцип: використовує масляний-водяний теплообмінник (охолоджувач) замість радіатора-повітряного охолодження. Гаряче трансформаторне масло перекачується в охолоджувач, де тепло передається проточній охолоджувальній воді. Потім охолоджене масло повертається в трансформатор.
- Характеристики: Дуже висока ефективність охолодження, не залежить від температури навколишнього середовища. Однак для цього потрібна надійна система циркуляції води (насоси, труби, клапани тощо), висока вартість і вимоги до технічного обслуговування, а також існує ризик змішування й витоку мастила-води.
- Застосування: над-великі трансформатори, розташовані в місцях із великою кількістю води (наприклад, гідроелектростанції) або в місцях, де обмеження простору перешкоджає охолодженню повітря (наприклад, підземні підстанції).
2. Сухі-трансформатори
Сухі-трансформатори використовують повітря (або тверду ізоляцію, як-от епоксидну смолу) як внутрішнє охолоджувальне середовище, і їх спосіб охолодження відносно простий.
AN (природне повітряне охолодження)
- Принцип: ґрунтується на природній конвекції повітря та радіаційному охолодженні з корпусу трансформатора.
- Застосування: сухі-трансформатори малої потужності.
AF (примусове повітряне охолодження)
- Принцип: встановіть вентилятори під корпусом трансформатора або навколо нього, щоб пропускати холодне повітря через канали між обмотками, відводячи тепло.
- Характеристики: Зазвичай оснащений інтелектуальним керуванням; вентилятори автоматично запускаються, коли швидкість навантаження висока, що дозволяє збільшити вихідну потужність трансформатора на 40%-50%.
- Застосування: сухі-трансформатори середньої та великої-потужності, які зазвичай використовуються на внутрішніх підстанціях, будівлях, метро та інших місцях з високими вимогами протипожежної безпеки.
Огляд
Система охолодження трансформатора є важливою частиною його конструкції, яка безпосередньо впливає на вихідну потужність трансформатора, його ефективність і термін служби. Вибір відповідного методу охолодження є результатом балансу вартості, надійності, складності обслуговування та середовища встановлення.
