Metode hlađenja transformatora | Objašnjenje od ONAN do ODWF

1. Umetanje u naftu sa prirodnim hlađenjem (ONAN)

Princip rada umetanja u naftu sa prirodnim hlađenjem je da se toplota generisana unutar transformatora prenese na površinu rezervoara i hladnjake kroz prirodnu konvekciju transformatorskog ulja. Toplota se zatim disipa u okružujuće sredine preko vazdušne konvekcije i toplinske kondukacije. Ovaj metod hlađenja ne zahteva nikakvo specifično hlađeće opreme.

Primjenjivo na:

• Proizvode do 31,500 kVA i naponski nivo do 35 kV;

• Proizvode do 50,000 kVA i naponski nivo do 110 kV.

2. Umetanje u naftu sa prisilnim vazdušnim hlađenjem (ONAF)

Umetanje u naftu sa prisilnim vazdušnim hlađenjem temelji se na principu ONAN, sa dodatkom ventilatora montiranih na površini rezervoara ili hladnjaka. Ovi ventilatori poboljšavaju disipaciju topline preko prisilnog strujanja vazduha, povećavajući kapacitet i sposobnost nosivosti opterećenja transformatora za skoro 35%. Tijekom rada, generišu se gubitci poput gubitaka željeza, bakra i drugih oblika toplote. Proces hlađenja je sljedeći: prvo, toplota se prenosi kondukcijom od jezgra i vitičaka na njihove površine i u transformatorsko ulje. Zatim, kroz prirodnu konvekciju ulja, toplina se neprekidno prenosi na unutrašnje zidove rezervoara i hladnjaka. Nakon toga, toplina se prenosi kondukcijom na spoljne površine rezervoara i hladnjaka. Konačno, toplina se disipa u okružujući vazduh preko 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 sa prisilnim vazdušnim hlađenjem (OFAF)

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

4. Prisilna cirkulacija ulja sa vodeno hlađenjem (OFWF)

Glavni put koristi se za step-up transformatore u hidroelektrane, primjenjivo na transformatore sa naponskim nivoom od 220 kV i iznad i kapacitetom od 60 MVA i iznad.

Princip rada prisilne cirkulacije ulja sa hlađenjem i prisilne cirkulacije ulja sa vodenim hlađenjem je isti. Kada glavni transformator koristi prisilnu cirkulaciju ulja, pumpa za ulje pokreće ulje kroz hladni sistem. Hladni uređaj je posebno dizajniran za efikasnu disipaciju toplene, često pomoću električnih ventilatora. Povećanjem brzine cirkulacije ulja triput, ovaj metod može povećati kapacitet transformatora za približno 30%. Proces hlađenja uključuje potopljenje pumpa za ulje koje upuštaju ulje u kanale između jezgra ili vitičaka kako bi održale toplinu. Vruće ulje s vrha transformatora zatim se ekstrahira pompirom, hladi u hladnjaku i vraća se na dno rezervoara za ulje, formirajući prisilnu petlju cirkulacije ulja.

5. Prisilna usmerena cirkulacija ulja sa prisilnim vazdušnim hlađenjem (ODAF)

Primjenjivo na:

• 75,000 kVA i iznad, 110 kV;

• 120,000 kVA i iznad, 220 kV;

• Transformatore klase 330 kV i 500 kV.

6. Prisilna usmerena cirkulacija ulja sa vodenim hlađenjem (ODWF)

Primjenjivo na:

• 75,000 kVA i iznad, 110 kV;

• 120,000 kVA i iznad, 220 kV;

• Transformatore klase 330 kV i 500 kV.

Komponente hladnjaka transformatora sa prisilnom cirkulacijom ulja i prisilnim vazdušnim hlađenjem

Tradicionalni transformatori su opremljeni ručno kontroliranim sistemima ventilatora. Svaki transformator tipično ima šest setova hladnih motora koji zahtevaju centralizovanu kontrolu. Rad ventilatora zavisi od termoreleja, a njihove strujne krugove kontroliraju kontaktri. Ventilatori se pokreću ili zaustavljaju na osnovu temperature transformatorskog ulja i uslova opterećenja kroz logičko sudjelovanje.

Ovi tradicionalni sistemi kontrole zahtevaju značajan ručni intervenciju i imaju značajne nedostatke: svi ventilatori se istovremeno pokreću i zaustavljaju, što dovodi do visokih početnih struja koje mogu oštetiti komponente kruga. Kada temperatura ulja bude između 45°C i 55°C, uobičajeno je da svi ventilatori rade na punoj snazi, 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 prebacivanje kontaktra može dovesti do opekotine kontakata. Takođe, ventilatori često nemaju bitne zaštite kao što su preopterećenje, gubitak faze i podnapon, što smanjuje pouzdanost rada i povećava troškove održavanja.

Funkcije rezervoara transformatora i sistema hlađenja

Rezervoar transformatora služi kao spoljni omotač, koji sadrži jezgro, vitičke i transformatorsko ulje, a takođe pruža neku sposobnost disipacije toplene.

Sistem hlađenja transformatora stvara cirkulaciju ulja pokrenutu razlikom temperature između gornjeg i donjeg sloja ulja. Vruće ulje teče kroz toplinski menjач, gde se hladi i zatim vraća na dno rezervoara, efektivno smanjujući temperaturu ulja. Za poboljšanje efikasnosti hlađenja, mogu se koristiti metode poput vazdušnog hlađenja, prisilne cirkulacije ulja sa vazdušnim hlađenjem ili prisilne cirkulacije ulja sa vodenim hlađenjem.