طرق تبريد المحولات | شرح من ONAN إلى ODWF
1. التبريد الذاتي المغمور بالزيت (ONAN)
يعتمد مبدأ عمل التبريد الذاتي المغمور بالزيت على نقل الحرارة التي تنتج داخل المحول إلى سطح الخزان وأنابيب التبريد عبر الحمل الحراري الطبيعي للزيت المحولي. ثم يتم تبديد الحرارة في البيئة المحيطة عبر الحمل الحراري الهوائي والنقل الحراري. لا يتطلب هذا الأسلوب التبريد أي معدات تبريد متخصصة.
يُطبق على:
المنتجات بسعة تصل إلى 31500 كيلو فولت أمبير ومستوى جهد يصل إلى 35 كيلو فولت؛
المنتجات بسعة تصل إلى 50000 كيلو فولت أمبير ومستوى جهد يصل إلى 110 كيلو فولت.
2. التبريد القسري بالمروحة المغمور بالزيت (ONAF)
يعتمد التبريد القسري بالمروحة المغمور بالزيت على مبدأ ONAN، مع إضافة مراوح مثبتة على سطح الخزان أو أنابيب التبريد. هذه المراوح تعزز تبديد الحرارة من خلال تدفق الهواء القسري، مما يزيد من قدرة المحول وقدرته على حمل الحمل بنسبة تقارب 35%. أثناء التشغيل، تنتج خسائر مثل خسارة الحديد وخسارة النحاس وأشكال أخرى من الحرارة. تتبع عملية التبريد الخطوات التالية: أولاً، يتم نقل الحرارة عن طريق التوصيل من اللب واللفائف إلى سطوحها وفي الزيت المحولي. ثم، من خلال الحمل الحراري الطبيعي للزيت، يتم نقل الحرارة باستمرار إلى الجدران الداخلية للخزان وأنابيب المبرد. بعد ذلك، يتم نقل الحرارة بالتوصيل إلى السطوح الخارجية للخزان والمبردات. أخيراً، يتم تبديد الحرارة في الهواء المحيط عبر الحمل الحراري الهوائي والإشعاع الحراري.
يُطبق على:
من 35 كيلو فولت إلى 110 كيلو فولت، من 12500 كيلو فولت أمبير إلى 63000 كيلو فولت أمبير؛
110 كيلو فولت، أقل من 75000 كيلو فولت أمبير؛
220 كيلو فولت، أقل من 40000 كيلو فولت أمبير.
3. التبريد القسري بالماء والزيت الدائري (OFAF)
يُطبق على المحولات بسعة من 50000 إلى 90000 كيلو فولت أمبير ومستوى جهد 220 كيلو فولت.
4. التبريد القسري بالماء والزيت الدائري (OFWF)
يستخدم بشكل أساسي للمحولات المرتفعة الجهد في محطات الطاقة الكهرومائية، ويُطبق على المحولات بمستوى جهد 220 كيلو فولت وما فوق وسعة 60 ميجا فولت أمبير وما فوق.
يعتمد مبدأ عمل التبريد الدائري القسري بالزيت والتبريد القسري بالماء على نفس الأساس. عندما يستخدم المحول الرئيسي التبريد الدائري القسري بالزيت، تقوم مضخات الزيت بدفع الزيت عبر دائرة التبريد. يتم تصميم مبرد الزيت خصيصًا لتبديد الحرارة بكفاءة، غالبًا ما يتم مساعدتها بمراوح كهربائية. من خلال زيادة سرعة دوران الزيت ثلاث مرات، يمكن لهذا الأسلوب زيادة قدرة المحول بنسبة تقارب 30%. تتضمن عملية التبريد تشغيل مضخات زيت غاطسة توجه الزيت إلى قنوات بين اللب أو اللفائف لحمل الحرارة بعيدًا. يتم استخراج الزيت الساخن من أعلى المحول بواسطة مضخة، ثم يتم تبريده في المبرد وإعادته إلى قاع خزان الزيت، مما يشكل دورة تبريد دائرية قسرية.
5. التبريد القسري بالمروحة والمياه الموجهة للزيت الدائري (ODAF)
يُطبق على:
75000 كيلو فولت أمبير وما فوق، 110 كيلو فولت؛
120000 كيلو فولت أمبير وما فوق، 220 كيلو فولت؛
محولات فئة 330 كيلو فولت وفئة 500 كيلو فولت.
6. التبريد القسري بالماء الموجه للزيت الدائري (ODWF)
يُطبق على:
75000 كيلو فولت أمبير وما فوق، 110 كيلو فولت؛
120000 كيلو فولت أمبير وما فوق، 220 كيلو فولت؛
محولات فئة 330 كيلو فولت وفئة 500 كيلو فولت.
مكونات مبرد المحول بتبريد الزيت القسري والمروحة القسرية
يتم تجهيز المحولات الكهربائية التقليدية بأنظمة مراوح تعمل يدويًا. عادةً ما تحتوي كل محول على ست مجموعات من محركات التبريد تتطلب التحكم المركزي. تعتمد عملية تشغيل المراوح على مكثفات حرارية، مع تحكم في دارات الطاقة بواسطة ملامسات. يتم تشغيل وإيقاف المراوح بناءً على درجة حرارة زيت المحول وظروف الحمل من خلال الحكم المنطقي.
تتطلب هذه الأنظمة التقليدية للتحكم تدخلًا يدويًا كبيرًا ولديها عيوب واضحة: جميع المراوح تبدأ وتتوقف في الوقت نفسه، مما يؤدي إلى تيارات اندفاعية عالية قد تضر بمكونات الدائرة. عندما تتراوح درجة حرارة الزيت بين 45 درجة مئوية و55 درجة مئوية، يكون من المعتاد تشغيل جميع المراوح بسعة كاملة، مما يؤدي إلى هدر كبير للطاقة وزيادة التحديات الصيانة. تستخدم الأنظمة التقليدية للتحكم في التبريد بشكل أساسي المكثفات الحرارية ومكثفات التحكم والدوائر المنطقية المستندة على الملامسات. تكون المنطقية المعقدة، وقد يؤدي التحويل المتكرر للملامسات إلى حرق الملامسات. بالإضافة إلى ذلك، غالباً ما تفتقر المراوح إلى الحمايات الأساسية مثل الحماية من الزائد والفقدان الفاز والحماية من انخفاض الجهد، مما يقلل من موثوقية التشغيل ويزيد من تكلفة الصيانة.
وظائف خزان المحول ونظام التبريد
يعمل خزان المحول كغلاف خارجي يحتوي على اللب واللفائف وزيت المحول، كما أنه يوفر بعض قدرة التبريد.
يقوم نظام تبريد المحول بإنشاء تدفق زيت يتم تشغيله بواسطة الفرق في درجة الحرارة بين طبقات الزيت العلوية والسفلية. يتدفق الزيت الساخن عبر مبدل حراري حيث يتم تبريده ثم إعادته إلى قاع الخزان، مما يقلل من درجة حرارة الزيت بشكل فعال. لتعزيز كفاءة التبريد، يمكن استخدام طرق مثل التبريد الهوائي والتبريد القسري بالزيت والمروحة أو التبريد القسري بالزيت والماء.
