Μέθοδοι Ψύξης Μετατροπέα | Από ONAN έως ODWF Εξηγημένες

1. Υδατοβαφής αυτόρρευση (ONAN)

Η λειτουργία της υδατοβαφής αυτόρρευσης είναι να μεταφέρει τη θερμότητα που παράγεται μέσα στον μετατροπέα στην επιφάνεια του δοχείου και των λαμπροθερμοκαταναλωτών μέσω φυσικής κυκλοφορίας του ελαίου του μετατροπέα. Η θερμότητα μεταφέρεται στο περιβάλλον μέσω αεριού κυκλοφορίας και θερμοδιάδοσης. Αυτή η μέθοδος ψύξης δεν απαιτεί ειδικό εξοπλισμό ψύξης.

Εφαρμόζεται σε:

• Προϊόντα με ισχύ μέχρι 31.500 kVA και επίπεδο τάσης μέχρι 35 kV;

• Προϊόντα με ισχύ μέχρι 50.000 kVA και επίπεδο τάσης μέχρι 110 kV.

2. Υδατοβαφής αναγκαστική αεροψύξη (ONAF)

Η υδατοβαφής αναγκαστική αεροψύξη βασίζεται στην αρχή της ONAN, με την προσθήκη ανεμιστήρων που είναι εγκατεστημένοι στην επιφάνεια του δοχείου ή των λαμπροθερμοκαταναλωτών. Οι ανεμιστέρες αυξάνουν την αποδοτικότητα της θερμοδιάδοσης μέσω αναγκαστικής αεροκυκλοφορίας, αυξάνοντας την ικανότητα και την ικανότητα φόρτισης του μετατροπέα κατά περίπου 35%. Κατά τη λειτουργία, παράγονται απώλειες όπως απώλειες σιδήρου, απώλειες χαλκού και άλλες μορφές θερμότητας. Ο διαδικαστικός ρυθμός ψύξης είναι ο εξής: Πρώτα, η θερμότητα μεταφέρεται μέσω θερμοδιάδοσης από τον πυρήνα και τις στροφές στις επιφάνειές τους και στο ελαίο του μετατροπέα. Στη συνέχεια, μέσω φυσικής κυκλοφορίας του ελαίου, η θερμότητα μεταφέρεται συνεχώς στις εσωτερικές επιφάνειες του δοχείου και των λαμπροθερμοκαταναλωτών. Επίσης, η θερμότητα μεταφέρεται στις εξωτερικές επιφάνειες του δοχείου και των λαμπροθερμοκαταναλωτών. Τέλος, η θερμότητα διασπάται στο περιβάλλον μέσω αεριού κυκλοφορίας και θερμοδιάδοσης.

Εφαρμόζεται σε:

• 35 kV έως 110 kV, 12.500 kVA έως 63.000 kVA;

• 110 kV, κάτω από 75.000 kVA;

• 220 kV, κάτω από 40.000 kVA.

3. Αναγκαστική κυκλοφορία ελαίου αναγκαστική αεροψύξη (OFAF)

Εφαρμόζεται σε μετατροπείς με ισχύ από 50.000 έως 90.000 kVA και επίπεδο τάσης 220 kV.

4. Αναγκαστική κυκλοφορία ελαίου υδατοψύξη (OFWF)

Χρησιμοποιείται κυρίως για μετατροπείς επισήμανσης σε υδροηλεκτρικά εργοστάσια, εφαρμόζεται σε μετατροπείς με επίπεδο τάσης 220 kV και άνω και ισχύ 60 MVA και άνω.

Η λειτουργία της αναγκαστικής κυκλοφορίας ελαίου και της αναγκαστικής κυκλοφορίας ελαίου υδατοψύξης είναι η ίδια. Όταν ένας κύριος μετατροπέας χρησιμοποιεί αναγκαστική κυκλοφορία ελαίου, οι πάμποι ελαίου οδηγούν το ελαίο μέσω του κύκλου ψύξης. Ο ψυκτικός ελαίου είναι ειδικά σχεδιασμένος για αποτελεσματική θερμοδιάδοση, συχνά βοηθημένος από ηλεκτρικούς ανεμιστέρες. Αυξάνοντας την ταχύτητα κυκλοφορίας του ελαίου τριπλά, αυτή η μέθοδος μπορεί να αυξήσει την ικανότητα του μετατροπέα κατά περίπου 30%. Ο διαδικαστικός ρυθμός ψύξης περιλαμβάνει την κατεύθυνση του ελαίου μέσω διαύλων μεταξύ του πυρήνα ή των στροφών για την απομάκρυνση της θερμότητας. Το ζεστό ελαίο από την κορυφή του μετατροπέα εξαχθεί από έναν πάμπο, ψυγμένο στον ψυκτικό και επιστρέφει στο κάτω μέρος του δοχείου, δημιουργώντας έναν κύκλο αναγκαστικής κυκλοφορίας ελαίου.

5. Αναγκαστική κατευθυνόμενη κυκλοφορία ελαίου αναγκαστική αεροψύξη (ODAF)

Εφαρμόζεται σε:

• 75.000 kVA και άνω, 110 kV;

• 120.000 kVA και άνω, 220 kV;

• Μετατροπείς τάξης 330 kV και 500 kV.

6. Αναγκαστική κατευθυνόμενη κυκλοφορία ελαίου υδατοψύξη (ODWF)

Εφαρμόζεται σε:

• 75.000 kVA και άνω, 110 kV;

• 120.000 kVA και άνω, 220 kV;

• Μετατροπείς τάξης 330 kV και 500 kV.

Συστατικά του ψυκτή μετατροπέα με αναγκαστική κυκλοφορία ελαίου και αναγκαστική αεροψύξη

Οι παραδοσιακοί μετατροπείς ενέργειας είναι εξοπλισμένοι με συστήματα ανεμιστήρων χειροκίνητης ελέγχου. Κάθε μετατροπέας έχει συνήθως έξι σύνολα κινητήρων ψύξης που απαιτούν κεντρικό έλεγχο. Η λειτουργία των ανεμιστήρων εξαρτάται από θερμορελές, με τους διακόπτες των κυκλώματων τους να ελέγχονται από επαφές. Οι ανεμιστέρες ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται βάσει της θερμοκρασίας του ελαίου του μετατροπέα και των συνθηκών φόρτισης μέσω λογικής κρίσης.

Αυτά τα παραδοσιακά συστήματα ελέγχου απαιτούν σημαντική χειροκίνητη παρέμβαση και έχουν σημαντικά μειονεκτήματα: όλοι οι ανεμιστέρες ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται ταυτόχρονα, προκαλώντας υψηλά ρεύματα εισόδου που μπορούν να προκαλέσουν ζημίες στα συστατικά του κυκλώματος. Όταν η θερμοκρασία του ελαίου είναι μεταξύ 45°C και 55°C, είναι συνηθισμένη πρακτική να λειτουργούν όλοι οι ανεμιστέρες σε πλήρη ισχύ, προκαλώντας σημαντική διασπαθίωση ενέργειας και αυξάνοντας τις προκλήσεις στην συντήρηση. Τα παραδοσιακά συστήματα ελέγχου ψύξης χρησιμοποιούν κυρίως ρελέ, θερμορελές και λογικά κύκλωμα επαφών. Η λογική ελέγχου είναι πολύπλοκη, και η συχνή αλλαγή των επαφών μπορεί να προκαλέσει καύση. Επιπλέον, οι ανεμιστέρες συχνά λείπουν βασικές προστασίες όπως υπερφόρτιση, έλλειψη φάσης και υπερτασία, μειώνοντας την αξιοπιστία της λειτουργίας και αυξάνοντας το κόστος συντήρησης.

Λειτουργίες του δοχείου και του συστήματος ψύξης του μετατροπέα

Το δοχείο του μετατροπέα λειτουργεί ως εξωτερική ενσωμάτωση, φιλοξενώντας τον πυρήνα, τις στροφές και το ελαίο του μετατροπέα, ενώ παρέχει επίσης μερική ικανότητα θερμοδιάδοσης.

Το σύστημα ψύξης του μετατροπέα δημιουργεί κυκλοφορία ελαίου με βάση τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των επιπέδων ελαίου. Το ζεστό ελαίο ρέει μέσω ενός ανταλλακτήρα θερμότητας όπου ψύχεται και επιστρέφει στο κάτω μέρος του δοχείου, μειώνοντας αποτελεσματικά τη θερμοκρασία του ελαίου. Για την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας της ψύξης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μέθοδοι όπως αεροψύξη, αναγκαστική κυκλοφορία ελαίου με αναγκαστική αεροψύξη ή αναγκαστική κυκλοφορία ελαίου με υδατοψύξη.