Metode hlaščenja transformatorjev | Razlaga od ONAN do ODWF

1. Olično hladjenje z lastno cirkulacijo (ONAN)

Načelo delovanja oličnega hladjenja z lastno cirkulacijo je prenašanje toplote, ki se gradi znotraj transformatorja, na površino rezervoarja in hladilnih cevov preko naravne konvekcije transformatorske oljine. Toplota se nato razprši v okolico preko zračne konvekcije in toplotne prevode. Ta metoda hladjenja ne zahteva nobenih posebnih hladilnih naprav.

Uporabno za:

• Izdelke z kapaciteto do 31,500 kVA in napetostni ravni do 35 kV;

• Izdelke z kapaciteto do 50,000 kVA in napetostni ravni do 110 kV.

2. Olično hladjenje z prisilno zračno cirkulacijo (ONAF)

Olično hladjenje z prisilno zračno cirkulacijo temelji na načelu ONAN, s dodatkom ventilatorjev, nameščenih na površini rezervoarja ali hladilnih cevov. Ti ventilatorji povečajo odvajanje toplote s prisilnim pretokom zraka, kar poveča kapaciteto in nosilnost obremenitve transformatorja za skoraj 35%. Med delovanjem se generirajo izgube, kot so železne, bakrene in druge oblike toplote. Postopek hladjenja je naslednji: Najprej se toplota prenaša preko prevode od jarka in navijal na njihove površine in v transformatorsko oljino. Nato se preko naravne oljine konvekcije toplota neprekinjeno prenaša na notranje stene rezervoarja in hladilnih cevov. Nato se toplota prenaša na zunanje površine rezervoarja in hladilnikov. Nazadnje se toplota razprši v okoljski zrak preko zračne konvekcije in toplotne radiacije.

Uporabno za:

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

• 110 kV, pod 75,000 kVA;

• 220 kV, pod 40,000 kVA.

3. Prisilna oljinska cirkulacija s prisilnim zračnim hladjenjem (OFAF)

Uporabno za transformatorje z kapaciteto od 50,000 do 90,000 kVA in napetostni ravni 220 kV.

4. Prisilna oljinska cirkulacija s prisilnim vodnim hladjenjem (OFWF)

Glavno uporabljano za nadgradnjske transformatorje v hidroelektrarnah, uporabno za transformatorje z napetostni ravni 220 kV in višje ter kapaciteto 60 MVA in višje.

Načelo delovanja prisilne oljinske cirkulacije in prisilne oljinske cirkulacije s vodnim hladjenjem je enako. Ko glavni transformator uporablja prisilno oljinsko cirkulacijo, oljinske črpalki poganjajo oljino skozi hladilni obvod. Oljinski hladilnik je posebej oblikovan za učinkovito odvajanje toplote, pogosto pomagajo električni ventilatorji. Z trojnim povečanjem hitrosti cirkulacije oljine ta metoda lahko poveča kapaciteto transformatorja za približno 30%. Postopek hladjenja vključuje podmorske oljinske črpalki, ki usmerjajo oljino v kanale med jarkom ali navijali, da odvodi toploto. Vroča oljina z vrha transformatorja je nato izčrpana s črpalko, ohlajena v hladilniku in vračena na dno oljnega rezervoarja, kar tvori prisilno oljinsko cirkulacijsko zanko.

5. Prisilna usmerjena oljinska cirkulacija s prisilnim zračnim hladjenjem (ODAF)

Uporabno za:

• 75,000 kVA in višje, 110 kV;

• 120,000 kVA in višje, 220 kV;

• Transformatorje 330 kV in 500 kV razreda.

6. Prisilna usmerjena oljinska cirkulacija s prisilnim vodnim hladjenjem (ODWF)

Uporabno za:

• 75,000 kVA in višje, 110 kV;

• 120,000 kVA in višje, 220 kV;

• Transformatorje 330 kV in 500 kV razreda.

Komponente hladilnika transformatorja s prisilno oljinsko cirkulacijo in prisilnim zračnim hladjenjem

Tradicionalni transformatorji so opremljeni s ročno upravljanimi sistemom ventilatorjev. Vsak transformator običajno ima šest setov hladilnih motorjev, ki zahtevajo centralizirano upravljanje. Delovanje ventilatorjev temelji na termičnih relejah, s priključniškimi shemi, ki so nadzorovane z kontaktorji. Ventilatorji se vklopijo ali izklopijo glede na temperaturo transformatorske oljine in stanje obremenitve preko logičnega presoja.

Ti tradicionalni sistemi upravljanja zahtevajo veliko ročnega vmešavanja in imajo opazne pomanjkljivosti: vsi ventilatorji se hkrati vklopijo in izklopijo, kar povzroča visoke zaporne tokove, ki lahko poškodujejo komponente v električnem obvodu. Ko temperatura oljine sega med 45°C in 55°C, je običajna praksa, da se vsi ventilatorji vzporedno upravljajo na polno moč, kar vodi do velike porabe energije in povečanih izzivov v vzdrževanju. Tradicionalni sistemi hladilnega upravljanja predvsem uporabljajo releje, termične releje in kontaktne logične sheme. Logika upravljanja je kompleksna, pogosto menjave kontaktorjev lahko povzročijo zgorevanje kontaktov. Poleg tega ventilatorji pogosto nimajo ključnih zaščit, kot so preobremenitev, manjkajoča faza in undervoltage protection, kar zmanjšuje zanesljivost delovanja in povečuje stroške vzdrževanja.

Funkcije rezervoarja in hladilnega sistema transformatorja

Rezervoar transformatorja služi kot zunanjica, ki skriva jare, navije in transformatorsko oljino, hkrati pa zagotavlja neko stopnjo odvajanja toplote.

Hladilni sistem transformatorja ustvarja oljinsko cirkulacijo, ki jo poganja temperaturna razlika med zgornjim in spodnjim slojem oljine. Vroča oljina teče skozi toplotni menjalnik, kjer se ohladi in nato vrača na dno rezervoarja, kar učinkovito zniža temperaturo oljine. Za izboljšanje učinkovitosti hladjenja se lahko uporabijo metode, kot so zračno hladjenje, prisilno oljinsko zračno hladjenje ali prisilno oljinsko vodno hladjenje.