Методи охолодження трансформаторів | Пояснення від ONAN до ODWF

1. Масляне самовідновлювальне охолодження (ONAN)

Принцип роботи масляного самовідновлювального охолодження полягає в передачі тепла, що генерується всередині трансформатора, на поверхню бака і охолоджувальні трубки через природну конвекцію трансформаторного масла. Тепло потім розповсюджується у навколишнє середовище через повітряну конвекцію та теплопровідність. Цей метод охолодження не потребує спеціального обладнання для охолодження.

Застосовується до:

• Продуктів з потужністю до 31,500 кВА та напругою до 35 кВ;

• Продуктів з потужністю до 50,000 кВА та напругою до 110 кВ.

2. Масляне примусове повітряне охолодження (ONAF)

Масляне примусове повітряне охолодження базується на принципі ONAN, з додатковими вентиляторами, монтуємих на поверхні бака або охолоджувальних трубок. Ці вентилятори підвищують ефективність відведення тепла за допомогою примусового потоку повітря, збільшуючи потужність трансформатора та його можливості завантаження на близько 35%. Під час роботи генеруються втрати, такі як залізний витрат, мідний витрат та інші форми тепловиділення. Процес охолодження проходить наступним чином: спочатку тепло передається через теплопровідність від сердцевини та обмоток на їх поверхню і в трансформаторне масло. Далі, через природну масляну конвекцію, тепло постійно передається до внутрішніх стінок бака та радіаторних трубок. Потім тепло передається до зовнішніх поверхонь бака та радіаторів. Нарешті, тепло відводиться до навколишнього повітря через повітряну конвекцію та теплове випромінювання.

Застосовується до:

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

• 110 кВ, нижче 75,000 кВА;

• 220 кВ, нижче 40,000 кВА.

3. Примусова циркуляція масла та примусове повітряне охолодження (OFAF)

Застосовується до трансформаторів з потужністю від 50,000 до 90,000 кВА та напругою 220 кВ.

4. Примусова циркуляція масла та водне охолодження (OFWF)

Основно використовується для підвищувальних трансформаторів на гідроелектростанціях, застосовується до трансформаторів з напругою 220 кВ і вище та потужністю 60 МВА і вище.

Принцип роботи примусової циркуляції масла та примусового водного охолодження однаковий. Коли головний трансформатор використовує примусову циркуляцію масла, насоси перекачують масло через охолоджувальний контур. Охолоджувач масла спеціально розроблений для ефективного відведення тепла, часто з допомогою електровентиляторів. Збільшуючи швидкість циркуляції масла у три рази, цей метод може збільшити потужність трансформатора на близько 30%. Процес охолодження включає в себе направлення масла насосами в каналі між сердцевиною або обмотками для відведення тепла. Горяче масло з верху трансформатора витягується насосом, охолоджується в охолоджувачі та повертається до нижньої частини масляного бака, формуючи замкнений цикл примусової циркуляції масла.

5. Примусова направленна циркуляція масла та примусове повітряне охолодження (ODAF)

Застосовується до:

• 75,000 кВА і вище, 110 кВ;

• 120,000 кВА і вище, 220 кВ;

• Трансформатори класу 330 кВ та 500 кВ.

6. Примусова направленна циркуляція масла та водне охолодження (ODWF)

Застосовується до:

• 75,000 кВА і вище, 110 кВ;

• 120,000 кВА і вище, 220 кВ;

• Трансформатори класу 330 кВ та 500 кВ.

Компоненти системи охолодження трансформатора з примусовою циркуляцією масла та повітряного охолодження

Традиційні електропередавальні трансформатори оснащені системами вентиляторів, які керуються вручну. Кожен трансформатор, як правило, має шість наборів охолоджувальних двигунів, які потребують централізованого управління. Робота вентиляторів залежить від теплових реле, а їх електричні контури керуються контакторами. Вентилятори запускаються або зупиняються залежно від температури масла трансформатора та умов завантаження через логічне визначення.

Ці традиційні системи керування потребують значної людської взаємодії і мають суттєві недоліки: всі вентилятори одночасно запускаються та зупиняються, що призводить до великих стартових струмів, які можуть пошкодити компоненти контуру. Коли температура масла становить від 45°C до 55°C, зазвичай всі вентилятори працюють на повну потужність, що призводить до значного витратування енергії та збільшення проблем з технічним обслуговуванням. Традиційні системи керування охолодженням в основному використовують реле, теплові реле та контактні логічні контури. Логіка керування складна, а часті переключення контакторів можуть призводити до опалення контактів. Більше того, вентилятори часто не мають важливих захистів, таких як перевантаження, втрата фази та заниження напруги, що зменшує надійність роботи та збільшує витрати на обслуговування.

Функції бака трансформатора та системи охолодження

Бак трансформатора служить зовнішньою оболонкою, що містить сердцевину, обмотки та трансформаторне масло, а також забезпечує деяку можливість відведення тепла.

Система охолодження трансформатора створює циркуляцію масла, що зумовлена різницею температур між верхнім та нижнім шарами масла. Горяче масло проходить через теплообмінник, де воно охолоджується, і повертається до нижньої частини бака, ефективно знижуючи температуру масла. Для підвищення ефективності охолодження можуть використовуватися методи, такі як повітряне охолодження, примусова циркуляція масла з повітряним охолодженням або примусова циркуляція масла з водним охолодженням.