Obecné požadavky a funkce chlazicích systémů elektrických transformátorů

Obecné požadavky na chladicí systémy transformátorů

• Všechny chladicí zařízení musí být nainstalovány v souladu s předpisy výrobce;

• Chladicí systém s vynucenou olejovou cirkulací musí mít dva nezávislé zdroje energie s automatickou možností přepnutí. V případě selhání pracovního zdroje energie se záložní zdroj musí automaticky aktivovat a emitovat zvukové a vizuální signály;

• U transformátorů s vynucenou olejovou cirkulací, kdy je odpojen vadný chladič, musí být emitovány zvukové a vizuální signály a záložní chladič (pro vodní chlazení ručně) musí být automaticky aktivován;

• Pomocné motory ventilátorů, čerpadel vody a oleje musí mít ochranu proti přetížení, krátkému zapojení a chybě fáze; musí existovat zařízení pro sledování směru otáčení motorů čerpadel oleje;

• Pro vodní chladiče musí být čerpadlo oleje instalováno na straně vstupu oleje do chladiče, což zajišťuje, že tlak oleje v chladiči je ve všech podmínkách (s výjimkou specifikace výrobce) o přibližně 0,05 MPa vyšší než tlak vody. Na straně výstupu vody z chladiče musí být poskytnut odpadový šroub;

• U transformátorů s vynucenou olejovou cirkulací a vodním chlazením musí být u každého ponorného čerpadla oleje v chladičích nainstalována jednosměrná ventil;

• Transformátory s vynucenou olejovou cirkulací musí být schopny řídit zapínání a vypínání chladičů na základě teploty a/nebo zatěžování.

Funkce chladičů transformátorů

Když existuje teplotní rozdíl mezi horním a spodním olejem v transformátoru, vzniká konvekce oleje skrze chladič. Po ochlazení v chladiči se olej vrací zpět do nádrže, čímž dochází ke snížení teploty transformátoru.

Metody chlazení chladičů transformátorů

• Metoda přirozeného vzdušného chlazení olejového ponoření;

• Metoda vynuceného vzdušného chlazení olejového ponoření;

• Metoda vynuceného vodního chlazení s vynucenou olejovou cirkulací;

• Metoda vynuceného vzdušného chlazení s vynucenou olejovou cirkulací;

• Metoda vynuceného směrového chlazení s vynucenou olejovou cirkulací.

V 500 kV elektrárnách obvykle velké transformátory používají metodu vynuceného vzdušného chlazení s vynucenou olejovou cirkulací, zatímco extra velké transformátory používají metodu vynuceného směrového chlazení s vynucenou olejovou cirkulací.

Princip fungování chladičů transformátorů

Tradiční elektrické transformátory používají ručně ovládané ventilátory, kde každý transformátor obvykle má 6 sad motorů s větracími chladiči, které je třeba ovládat. Každá sada ventilátorů funguje na základě tepelných relé, s okruhy napájení ventilátorů ovládanými kontaktními čidly. Ventilátory se spouští a zastavují na základě logických rozhodnutí založených na měření teploty oleje transformátoru a přetížení.

Mechanické kontakty jsou primárně poháněny ručně. Tento tradiční způsob řízení závisí výhradně na ručním ovládání. Největší nedostatek spočívá v tom, že všechny ventilátory musí současně startovat a zastavit, což generuje velké proudy při startu, které často poškozují komponenty v okruhu. Když teplota dosahuje hodnot 45 až 55 stupňů Celsia, všechny ventilátory obvykle fungují plnou kapacitou, což vede k obrovskému energetickému znehodnocení a vytváří významné obtíže při údržbě zařízení.

Tradiční systémy chlazení využívají především komponenty jako relé, tepelná relé a různé logické okruhy řízení založené na kontaktu, s velmi složitou logikou řízení. Během skutečného provozu se kontaktní čidlo často spálí kvůli opakovanému kontaktu a separaci kontaktů. Navíc ventilátory nemají nezbytnou ochranu proti přetížení, chybě fáze a přetoku proudu, což snižuje provozní spolehlivost a zvyšuje provozní náklady během skutečného provozu.

Složky chladičů transformátorů s vynucenou olejovou cirkulací a vynuceným vzdušným chlazením

Chladič se skládá z výměníků tepla, ventilátorů, motorů, vzduchových kanálů, čerpadel oleje a ukazatelů toku oleje. Chladicí ventilátory slouží k odvádění horkého vzduchu emitovaného z výměníků tepla. Čerpadlo oleje je nainstalováno na spodní části chladiče pro cirkulaci oleje shora dolů v chladiči. Ukazatel toku oleje je nainstalován na viditelném místě na spodní části chladiče, aby bylo možné operátorům snadno pozorovat stav funkce čerpadla oleje.

Funkce nádrže transformátoru a chladičů

Nádrž transformátoru slouží jako vnější obal transformátoru, obsahující železný jádro, vinutí a transformátorový olej, a také poskytuje určitou míru tepelného odvodu.

Funkce chladičů transformátoru spočívá v vytvoření olejové cirkulace skrz radiátor, když existuje teplotní rozdíl v horní vrstvě oleje v transformátoru. To umožňuje, aby se olej ochladil v radiátoru a poté převedl zpět do nádrže, což efektivně snižuje teplotu transformátorového oleje. Pro zvýšení efektivity chlazení lze použít opatření jako vzdušné chlazení, vynucené olejové a vzdušné chlazení nebo vynucené olejové a vodní chlazení.