Transformerin jähdytysmenetelmät | ONAN:n ODWF:een selitetty

1. Öljyimurtainen itsejäähdytys (ONAN)

Öljyimurtaisen itsejäähdytyksen toimintaperiaate on siirtää muuntimen sisällä tuotettu lämpö energianmuuntimien öljyn kautta luonnollisen konvektion avulla muuntimen tankin ja jähdytystubien pinnalle. Lämpö sitten levitetään ympäröivään ympäristöön ilman konvektion ja lämmönjohtumisen kautta. Tämä jähdytysmenetelmä ei vaadi erityistä jähdytyslaitteistoa.

Soveltuu:

• Tuotteisiin, joiden kapasiteetti on enintään 31 500 kVA ja jänniteaste on enintään 35 kV;

• Tuotteisiin, joiden kapasiteetti on enintään 50 000 kVA ja jänniteaste on enintään 110 kV.

2. Öljyimurtainen pakotettu ilmajäähdytys (ONAF)

Öljyimurtainen pakotettu ilmajäähdytys perustuu ONAN-periaatteeseen, mutta lisätään tankin pintaan tai jähdytystubeihin asennettuja tuuletuslaitteita. Nämä tuuletukset parantavat lämpösiirtymää pakotetun ilmavirtauksen avulla, mikä lisää muuntimen kapasiteettia ja kuormituskykyä noin 35 prosentilla. Toiminnassa syntyy menetyksiä, kuten rautamenetykset, kuparimenetykset ja muut lämpömuodot. Jähdytysprosessi tapahtuu seuraavasti: ensin lämpö siirtyy johtumalla ytimen ja kytkentöjen pinnalle ja öljyimurtaiseen öljyyn. Sitten lämpö siirtyy luonnollisella öljykierroksella jatkuvasti tankin sisäisten seinien ja jähdytystubeiden sisäpinnille. Sitten lämpö siirtyy johtumalla tankin ja jähdytysteiden ulkopintoihin. Lopuksi lämpö siirtyy ympäröivään ilmaan ilman konvektion ja lämpösäteen kautta.

Soveltuu:

• 35 kV:sta 110 kV:hen, 12 500 kVA:sta 63 000 kVA:han;

• 110 kV, alle 75 000 kVA;

• 220 kV, alle 40 000 kVA.

3. Pakotettu öljykierros pakotettu ilmajäähdytys (OFAF)

Soveltuu muuntimiin, joiden kapasiteetti on 50 000:sta 90 000 kVA:han ja jänniteaste 220 kV.

4. Pakotettu öljykierros vesi-jäähdytys (OFWF)

Pääasiassa käytetään vesivoimaloiden teho-muuntimissa, soveltuu muuntimiin, joiden jänniteaste on 220 kV:stä ylöspäin ja kapasiteetti 60 MVA:sta ylöspäin.

Pakotetun öljykierroksen ja pakotetun öljykierroksen vesi-jäähdytyksen toimintaperiaate on sama. Kun päämuuntin hyödyntää pakotettua öljykierroksen jähdytystä, öljypumpit ajavat öljyn jähdytysputken läpi. Öljyjäähdytin on erikoisesti suunniteltu tehokkaaksi lämpösiirtymäksi, usein sähköisten tuuletuslaitteiden avustamana. Öljykierroksen nopeuden kolminkertaistamalla tämä menetelmä voi nostaa muuntimen kapasiteettia noin 30 prosentilla. Jähdytysprosessi sisältää upotettujen öljypumpujen ohjaavan öljyn ytimeen tai kytkentöihin sijoitettuihin putkeihin lämpöä kuljettamaan. Muuntimen huippuosaan kerääntyvä kuumaa öljyä pumpataan pois, jäädytetään jäähdyttimessä ja palautetaan takaisin öljytankin alapuolelle, muodostaen pakotetun öljykierroksen silmukan.

5. Pakotettu öljyn suunnattu kierros pakotettu ilmajäähdytys (ODAF)

Soveltuu:

• 75 000 kVA:sta ylöspäin, 110 kV;

• 120 000 kVA:sta ylöspäin, 220 kV;

• 330 kV-luokan ja 500 kV-luokan muuntimiin.

6. Pakotettu öljyn suunnattu kierros vesi-jäähdytys (ODWF)

Soveltuu:

• 75 000 kVA:sta ylöspäin, 110 kV;

• 120 000 kVA:sta ylöspäin, 220 kV;

• 330 kV-luokan ja 500 kV-luokan muuntimiin.

Pakotetun öljykierroksen ja pakotetun ilmajäähdytysmuuntimen jähdytyslaitekomponentit

Perinteiset voimamuuntimet on varustettu manuaalisesti ohjatuilla tuuletuslaitteilla. Jokaisella muuntimella on yleensä kuusi jähdytysmoottoria, jotka vaativat keskitettyä ohjausta. Tuuletuslaitteiden toiminta perustuu lämpölaitteisiin, ja niiden virrat ovat kontaktoreilla ohjattuja. Tuuletuslaitteet käynnistetään tai pysäytetään muuntimen öljylämpötilan ja kuormituksen mukaan loogisen päätöksen perusteella.

Nämä perinteiset ohjausjärjestelmät vaativat huomattavaa manuaalista puuttumista ja niissä on huomattavia haittoja: kaikki tuuletuslaitteet käynnistyvät ja pysähtyvät samanaikaisesti, mikä aiheuttaa korkeita alkutilanteita, jotka voivat vahingoittaa piiriosia. Kun öljylämpötila on välillä 45°C ja 55°C, on tavallista käyttää kaikkia tuuletuslaitteita täydellä kapasiteetilla, mikä johtaa huomattaviin energiahävikkiin ja lisää huoltohaasteita. Perinteiset jähdytysohjausjärjestelmät käyttävät pääasiassa relaysia, lämpölaitteita ja kontaktipohjaisia logiikkapiirejä. Ohjauslogiikka on monimutkainen, ja kontaktorien tiheä vaihto voi aiheuttaa kontaktien polttumisen. Lisäksi tuuletuslaitteilta puuttuu usein olennaiset suojaamiset, kuten ylikuormitus-, vaihdepuute- ja alijännitesuoja, mikä vähentää toiminnan luotettavuutta ja lisää huoltokustannuksia.

Muuntimen tankin ja jähdytysjärjestelmän toiminnot

Muuntimen tankki toimii ulkoisen kuoren, joka sisältää ytimen, kytkentät ja öljyimurtaisen öljyn, ja tarjoaa myös jonkin verran lämpösiirtymäkykyä.

Muuntimen jähdytysjärjestelmä luo öljykierroksen, jota ohjaa öljyn ylä- ja alakerrosten välisen lämpöerän. Kuumaa öljyä virtaa lämmönvaihtimeen, jossa se jäädytetään ja palautetaan sitten tankin alapuolelle, mikä tehostaa öljyn jäädytystä. Jähdytystehon parantamiseksi voidaan käyttää menetelmiä, kuten ilmajäähdytys, pakotettu öljy-ilmajäähdytys tai pakotettu öljy-vesijäähdytys.