Методы охлаждения трансформаторов | Объяснение от ONAN до ODWF

1. Масляное самоохлаждение (ONAN)

Принцип работы масляного самоохлаждения заключается в передаче тепла, выделяемого внутри трансформатора, на поверхность бака и охладительные трубки через естественную конвекцию трансформаторного масла. Затем тепло рассеивается в окружающую среду через воздушную конвекцию и теплопроводность. Этот метод охлаждения не требует специального охлаждающего оборудования.

Применяется для:

• Продуктов с мощностью до 31,500 кВА и уровнем напряжения до 35 кВ;

• Продуктов с мощностью до 50,000 кВА и уровнем напряжения до 110 кВ.

2. Масляное охлаждение с принудительной вентиляцией (ONAF)

Масляное охлаждение с принудительной вентиляцией основано на принципе ONAN, с добавлением вентиляторов, установленных на поверхности бака или охладительных трубок. Эти вентиляторы усиливают отвод тепла за счет принудительного потока воздуха, увеличивая мощность и нагрузочную способность трансформатора почти на 35%. Во время работы возникают потери, такие как потери на железо, потери на медь и другие формы тепла. Процесс охлаждения следующий: сначала тепло передается посредством теплопроводности от сердечника и обмоток на их поверхности и в трансформаторное масло. Затем, через естественную конвекцию масла, тепло непрерывно передается внутренним стенкам бака и радиаторных трубок. Далее, тепло передается на внешние поверхности бака и радиаторов. Наконец, тепло рассеивается в окружающий воздух через воздушную конвекцию и тепловое излучение.

Применяется для:

• От 35 кВ до 110 кВ, от 12,500 кВА до 63,000 кВА;

• 110 кВ, ниже 75,000 кВА;

• 220 кВ, ниже 40,000 кВА.

3. Принудительная циркуляция масла с принудительной вентиляцией (OFAF)

Применяется для трансформаторов с мощностью от 50,000 до 90,000 кВА и уровнем напряжения 220 кВ.

4. Принудительная циркуляция масла с водяным охлаждением (OFWF)

Основное применение — для повышающих трансформаторов на гидроэлектростанциях, применимо для трансформаторов с уровнем напряжения 220 кВ и выше и мощностью 60 МВА и выше.

Принцип работы принудительной циркуляции масла с охлаждением и принудительной циркуляции масла с водяным охлаждением одинаков. Когда основной трансформатор использует принудительную циркуляцию масла, насосы приводят масло через охлаждающую систему. Охладитель масла специально спроектирован для эффективного отвода тепла, часто с помощью электрических вентиляторов. Увеличивая скорость циркуляции масла в три раза, этот метод может повысить мощность трансформатора примерно на 30%. Процесс охлаждения включает погружные насосы, направляющие масло в каналы между сердечником или обмотками, чтобы уносить тепло. Горячее масло сверху трансформатора затем откачивается насосом, охлаждается в охладителе и возвращается в нижнюю часть масляного бака, образуя замкнутую циркуляционную систему.

5. Принудительная направленная циркуляция масла с принудительной вентиляцией (ODAF)

Применяется для:

• 75,000 кВА и выше, 110 кВ;

• 120,000 кВА и выше, 220 кВ;

• Трансформаторы класса 330 кВ и 500 кВ.

6. Принудительная направленная циркуляция масла с водяным охлаждением (ODWF)

Применяется для:

• 75,000 кВА и выше, 110 кВ;

• 120,000 кВА и выше, 220 кВ;

• Трансформаторы класса 330 кВ и 500 кВ.

Компоненты системы охлаждения трансформатора с принудительной циркуляцией масла и принудительной вентиляцией

Традиционные силовые трансформаторы оснащены системами вентиляторов с ручным управлением. Каждый трансформатор обычно имеет шесть комплектов охлаждающих двигателей, требующих централизованного управления. Работа вентиляторов зависит от термических реле, а их электрические цепи управляются контакторами. Включение или выключение вентиляторов происходит на основе температуры масла трансформатора и условий нагрузки через логическое суждение.

Эти традиционные системы управления требуют значительного ручного вмешательства и имеют заметные недостатки: все вентиляторы включаются и выключаются одновременно, что приводит к высоким пусковым токам, которые могут повредить компоненты цепи. При температуре масла от 45°C до 55°C общепринятой практикой является работа всех вентиляторов на полную мощность, что приводит к значительному энергетическому расходу и увеличению сложности технического обслуживания. Традиционные системы управления охлаждением в основном используют реле, термореле и контактные логические цепи. Логика управления сложна, и частые переключения контакторов могут вызвать их перегорание. Кроме того, вентиляторы часто не имеют необходимых защит, таких как защита от перегрузки, отсутствия фазы и пониженного напряжения, что снижает надежность работы и увеличивает затраты на техническое обслуживание.

Функции бака трансформатора и системы охлаждения

Бак трансформатора служит внешней оболочкой, в которой размещаются сердечник, обмотки и трансформаторное масло, а также обеспечивает некоторую теплопроводность.

Система охлаждения трансформатора создает циркуляцию масла, приводимую в движение за счет разницы температур между верхним и нижним слоями масла. Горячее масло проходит через теплообменник, где оно охлаждается, и затем возвращается в нижнюю часть бака, эффективно снижая температуру масла. Для повышения эффективности охлаждения могут использоваться методы, такие как воздушное охлаждение, принудительная циркуляция масла с принудительной вентиляцией или принудительная циркуляция масла с водяным охлаждением.