Szczegółowe wyjaśnienie metod chłodzenia transformatora i zasad rozpraszania ciepła
Transformatory są jak pracowici zawodowcy-zawsze wyrzucają ciepło, gdy są w pracy. To ciepło pochodzi z strat podstawowych i odporności w ich uzwojeniach, a jeśli wisi zbyt długo, zaczyna się kłopoty. Olej (lub cokolwiek czyni chłodzenie) ogrzewa się, izolacja zaczyna działać, a czas życia transformatora. Więc systemy chłodzenia? Zasadniczo są klimatyzacją dla tych mocy robotników, które odrzucają ciepło, aby wszystko było wystarczająco chłodne, aby funkcjonować. Pozwól mi przejść przez główne metody chłodzenia i sposób, w jaki ściągają tę sztuczkę chłodzącą.
I. Jak wychodzi ciepło transformatora
Ciepło porusza się tutaj na trzy sposoby, każdy wykonuje swoją część:
Przewodnictwo: Ciepło z rdzeni i uzwojenia przemieszcza się przez izolację do ścian lub chłodnic zbiornika. To tak, jakby łyżka w gorącej zupie stalowa stal ciepła jest w tym speedsterze, prowadząc ciepło na poziomie około 40 W/(m · k), podczas gdy olej mineralny jest bardziej powolnym przy około 0,12 W/(m · k). Metal wyraźnie wygrywa wyścig cieplny.
Konwekcja: Olej z załogi chłodzący lub obwód powietrza do ciężkiego podnoszenia. Czasami sam w sobie, czasem jest popychany, ale tak czy inaczej, chwyta ciepło z gorących punktów i ciągnie je do miejsca, w którym może uciec.
Promieniowanie: Gorące powierzchnie strzelają ciepło na wspaniałą na zewnątrz, zgodnie z prawem Stefana-Boltzmanna. Zasadniczo im gorętsze są, tym więcej ciepła wysadzają ognisko, staje się coraz większy i cieplejszy.
Konwekcja jest tutaj gwiazdą, zajmując się ponad 60% ciepła. Właśnie dlatego projekty chłodzenia chodzi o upewnienie się, że ten obieg jest na najwyższym poziomie.
Ii. Typowe metody chłodzenia i ich konfiguracje
1. Naturalne chłodzenie oleju (Onan)
Małe i średni transformatory uwielbiają ten. Jest niski: olej zanurza ciepło z rdzeni i uzwojeń, staje się lżejszy i unosi się do górnej części zbiornika. Tam wrzuca ciepło przez ściany zbiornika i przymocowuje grzejniki, a następnie ochładza się, staje się ciężki i zatopi się, aby uzyskać więcej.
Aby pomóc, zbiornik ma dodatkowe rurki grzejnikowe lub okrągłe-które dają ciepło więcej miejsc do ucieczki. Jest to proste, łatwe do opieki i działa dla transformatorów do 6300 kVa. Po prostu miej oko na górne temperaturę oleju, super gorące dni, nie pozwól, aby pełzał o ponad 85 stopni.
2. Wymuszone chłodzenie powietrza z przymusowym olejem (OFAF)
To jest Onan z odrobiną doładowania: fani. Te wentylatory dmuchają powietrze na grzejniki, powodując prędkość wiatru z leniwej 0,5 m/s do energicznego 3-5 m/s. Nagle moc chłodzenia staje się lepsza o 30-50%, co daje ciepło szybsze wyjście.
Olej nadal porusza się naturalnie; Wentylatory po prostu przyspieszają, jak szybko powietrze przenosi ciepło. Jest idealny dla transformatorów między 10 a 63 MVA, podobnie jak główne w podstacjach 35 kV. Fani są zbyt mądrzy-kopie, gdy najwyższy olej osiągnie 65 stopni i odcinają się na 50 stopni, oszczędzając energię jak odpowiedzialny współlokator.
3. Wymuszone chłodzenie powietrza w krążeniu oleju (FOAF)
Większe transformatory-110KV i potrzebują bardziej intensywna ekipa chłodząca. Przynoszą więc pompy, aby przepychać olej przez kanały uzwojenia w temperaturze 1-2 m/s, 5 do 10 razy szybciej niż naturalnie. Następnie wentylatory chłodzą olej, gdy zamyka przez grzejniki.
Dwóch kluczowych graczy tutaj:
Zanurzone pompy: Ci faceci wsuwają zimny olej w uzwojenia, aby złapać ciepło, jak pocisk szukający ciepła.
Lodowniki powietrza: grzejniki z wentylatorami, które wysadzają nad nimi powietrze, chłodząc gorący olej, zanim wróci do zbiornika.
To ochładza się dwukrotnie, a także OFAF, więc dotyczy transformatorów 100MVA i więcej. Ale te pompy muszą pozostać w grze-jeśli zrezygnują, olej przestaje się poruszać, a latem rozgrzewa się szybciej niż samochód.
4. Wymuszone chłodzenie wody w krążeniu oleju (fow)
W miejscach z dużą ilością wody lub hałasem jest bezorzewnie podstacje wewnętrzne przejmują wodę z powietrza w wymiennikach ciepła. Woda jest mistrzem przewodzącym ciepłem, 25 razy lepszym niż powietrze (0,6 W/(m · k) w porównaniu z statystykami powietrza), więc chłodzi olej w lampce błyskowej. Podgrzewana woda kieruje się do wież chłodzących, aby schłodzić, a następnie zapętla się z powrotem po więcej.
Jest 3 do 4 razy bardziej wydajny niż chłodzenie powietrza i ciche, ale systemy wodne są nieco wysokie, fantazyjne urządzenie, które wymaga regularnych kontroli. Idealne dla transformatorów 220 kV+.
5. Naturalne/powietrzne chłodzenie typu suche (AF)
Suche transformatory-cień epoksydowe, skip olej i użyj powietrza. A pozwala na swobodnie krążyć powietrze; AF dodaje wentylatory do przepychania powietrza przez uzwojenia przy 2-3 m/s, co czyni chłodzenie o 50% lepsze.
Są idealne do miejsc, w których ogień jest wzorcami, metrem, tego rodzaju rzeczy. Ale osiągają około 20 mVA. Uzwojenia wykorzystują twardą izolację, taką jak epoksydka klasy H, do radzenia sobie z ciepłem.
Iii. Wybieranie odpowiedniego chłodzenia i ich układania
Wybierz na podstawie rozmiaru, lokalizacji i ilości konserwacji:
Mniej lub równe 10MVA: Onan lub An są najlepsze zakłady, bez dodatkowej mocy, jak podstawowy wentylator.
10-100 MVA: OFAF lub AF działają dobrze, obsługa zmian obciążenia bez kosztującego tonę wentylatora z kilkoma dodatkowymi ustawieniami.
Większe lub równe 100 mVA: FOAF lub fow są koniecznością-ciężkie podnośniki, które mogą poradzić sobie z ciepłem.
Trudne miejsca: pomiń chłodzenie wody w wilgotnych obszarach; Suche typy są lepsze tam, gdzie eksplozje są ryzykiem.
Pod względem wydajności: FOW wygrywa (150 W/L), a następnie FOAF (80-120 W/L), a następnie onan (30-50 W/L). Ale Onan jest jak niezawodny stary dramat samochodowy, który jest łatwy do dbania.
Iv. Kluczowe numery projektowe do zapamiętania
Obszar chłodzenia: Transformatory olejowe potrzebują 1,5-3 m² na kVA. Większe jednostki są bardziej wydajne, wymagające mniej na kva, ponieważ grzejniki są mocniejsze.
Prędkość przepływu oleju: W przypadku systemów wymuszonych 0,5-2 m/s jest idealnie szybciej niż to i staje się hałaśliwy, jak wentylator na Max Blast.
Wzrost temperatury: Typy oleju mogą obsłużyć do 55 tys. (Naturalne) lub 60k (wymuszone); Suche uzwojenia wzrosną do 100 000 (Klasa F) lub 125K (Klasa H)-Uważaj swoje granice!
V. Wskazówki dotyczące konserwacji
Rodzaje oleju: Sprawdzaj poziom oleju regularnie, czyste grzejniki co roku, a wentylatory testowe/pompy miesięcznie w kształcie, tak jak rower.
Suche typy: zdmuchnij kurzu z uzwojeń co trzy miesiące i upewnij się, że fani biegną w prawo, jest ich najgorszym wrogiem.
Chłodzenie wody: obserwuj przewodność wody co tydzień (utrzymuj ją poniżej 20 μs/cm), a czyste wymienniki ciepła coroczne gromadzenie się jest prawdziwą buzzkill.
Wniosek
Systemy chłodzenia polegają na tym, aby wyrobić równowagę, z pewnością tyle ciepła pojawia się, co jest generowane. Zrób to dobrze, a twój transformator będzie działał jak sen. Nowa technologia, podobnie jak rurki cieplne i chłodzenie zanurzeniowe, a także inteligentne elementy sterujące (wentylatory, które dostosowują się same, kontrole tymczasowe w czasie rzeczywistym), ulepszają te systemy. Dobra wiadomość dla sieci energetycznych i ruchliwych miast-każdy jest chłodny, zarówno dosłownie, jak i w przenośni.