Metode hlađenja transformatora | Objašnjenje od ONAN do ODWF

1. Umetnuti u ulje samohlađenje (ONAN)

Princip rada umetnutog u ulje samohlađenja temelji se na prijenosu topline generirane unutar transformatora na površinu rezervoara i hladnjaka kroz prirodnu konvekciju transformatorskog ulja. Toplina se zatim disipa u okolinu putem vazdušne konvekcije i toplinske kondukacije. Ova metoda hlađenja ne zahtijeva posebno hlađeće opremu.

Primjenjivo na:

• Proizvode s kapacitetom do 31,500 kVA i naponskim nivoom do 35 kV;

• Proizvode s kapacitetom do 50,000 kVA i naponskim nivoom do 110 kV.

2. Umetnuti u ulje prisilno zračno hlađenje (ONAF)

Umetnuti u ulje prisilno zračno hlađenje temelji se na principu ONAN-a, s dodatkom ventilatora montiranih na površini rezervoara ili hladnjaka. Ovi ventilatori povećavaju rasipanje topline putem prisilnog protoka zraka, povećavajući kapacitet i opterećenje transformatora približno za 35%. Tijekom rada, nastaju gubitci poput gubitaka željeza, bakra i drugih oblika topline. Proces hlađenja je sljedeći: Prvo, toplina se prenosi kondukcijom od jezgra i navojnih sklopova na njihove površine i u transformatorsko ulje. Zatim, kroz prirodnu konvekciju ulja, toplina se neprestano prenosi na unutrašnje zidove rezervoara i hladnjaka. Nakon toga, toplina se prenosi kondukcijom na vanjske površine rezervoara i hladnjaka. Konačno, toplina se disipa u okružujući zrak putem vazdušne konvekcije i toplinske radijacije.

Primjenjivo na:

• 35 kV do 110 kV, 12,500 kVA do 63,000 kVA;

• 110 kV, ispod 75,000 kVA;

• 220 kV, ispod 40,000 kVA.

3. Prisilna cirkulacija ulja prisilno zračno hlađenje (OFAF)

Primjenjivo na transformatore s kapacitetom od 50,000 do 90,000 kVA i naponskim nivoom od 220 kV.

4. Prisilna cirkulacija ulja vodeno hlađenje (OFWF)

Glavno se koristi za step-up transformatore u hidroelektranama, primjenjivo na transformatore s naponskim nivoom od 220 kV i iznad te kapacitetom od 60 MVA i iznad.

Princip rada prisilne cirkulacije ulja hlađenja i prisilne cirkulacije ulja vodenog hlađenja je isti. Kada glavni transformator koristi prisilnu cirkulaciju ulja, pumpa za ulje pokreće ulje kroz hlađeći krug. Hlađač ulja posebno je dizajniran za učinkovito rasipanje topline, često pomoću električnih ventilatora. Povećanjem brzine cirkulacije ulja triput, ova metoda može povećati kapacitet transformatora približno za 30%. Proces hlađenja uključuje potapljanje pumpa za ulje koje usmjerava ulje u kanale između jezgra ili navojnih sklopova kako bi nosile toplinu. Vruće ulje sa vrha transformatora zatim se isvlači pumpom, hlađeno u hlađaču i vraćeno na dno rezervoara za ulje, formirajući prisilnu cirkulaciju ulja.

5. Prisilna usmjerena cirkulacija ulja prisilno zračno hlađenje (ODAF)

Primjenjivo na:

• 75,000 kVA i iznad, 110 kV;

• 120,000 kVA i iznad, 220 kV;

• 330 kV razred i 500 kV razred transformatori.

6. Prisilna usmjerena cirkulacija ulja vodeno hlađenje (ODWF)

Primjenjivo na:

• 75,000 kVA i iznad, 110 kV;

• 120,000 kVA i iznad, 220 kV;

• 330 kV razred i 500 kV razred transformatori.

Komponente hlađača transformatora s prisilnom cirkulacijom ulja i prisilnim zračnim hlađenjem

Tradicionalni transformatori su opremljeni ručno kontroliranim sistemima ventilatora. Svaki transformator tipično ima šest setova hlađećih motora koji zahtijevaju centralnu kontrolu. Rad ventilatora temelji se na termoreleju, a njihovi strujni krugovi su kontrolirani kontaktorima. Ventilatori se pokreću ili zaustavljaju na temelju temperature ulja u transformatoru i stanja opterećenja kroz logično sudarenje.

Ti tradicionalni sistemi kontrole zahtijevaju značajnu ručnu intervenciju i imaju značajne nedostatke: svi ventilatori istovremeno počinju raditi i zaustavljaju se, što rezultira visokim strujnim udarima koji mogu oštetiti komponente kruga. Kada temperatura ulja bude između 45°C i 55°C, uobičajena praksa je da se svi ventilatori pokreću na maksimalnu snagu, što dovodi do značajnog trošenja energije i povećanja održavanja. Tradicionalni sistemi kontrole hlađenja uglavnom koriste releje, termoreleje i kontaktne logičke krugove. Kontrolna logika je složena, a često promjena kontaktora može dovesti do ogorjelosti kontakata. Nadalje, ventilatori često nedostaju važna zaštita poput preopterećenja, nedostatka faze i nadnapona, što smanjuje pouzdanost rada i povećava troškove održavanja.

Funkcije rezervoara transformatora i sustava hlađenja

Rezervoar transformatora služi kao spoljni omotač, smještajući jezgro, navojne sklopove i transformatorsko ulje, te također pruža neku sposobnost rasipanja topline.

Sustav hlađenja transformatora stvara cirkulaciju ulja pokrenutu temperaturnom razlikom između gornjeg i donjeg sloja ulja. Vruće ulje teče kroz hlađač gdje se hlađe i vraća na dno rezervoara, efektivno smanjujući temperaturu ulja. Za poboljšanje učinkovitosti hlađenja, mogu se koristiti metode poput zračnog hlađenja, prisilne cirkulacije ulja i prisilnog zračnog hlađenja ili prisilne cirkulacije ulja i vodenog hlađenja.