Algemene eisen en functies van koelsystemen voor elektrische transformatoren

Algemene eisen voor koelsystemen van transformatoren

• Alle koelapparaten moeten volgens de specificaties van de fabrikant worden geïnstalleerd;

• Het koelsysteem met gedwongen oliecirculatie moet over twee onafhankelijke stroomvoorzieningen beschikken met automatische schakelfunctie. Bij uitval van de werkende stroomvoorziening moet de reserve-stroomvoorziening automatisch worden geactiveerd en auditieve en visuele signalen worden uitgezonden;

• Voor transformatoren met gedwongen oliecirculatie, wanneer een defecte koeler wordt afgesloten, moeten auditieve en visuele signalen worden uitgezonden, en de reservekoeler automatisch (handmatig voor waterkoeling) worden geactiveerd;

• De hulpmotoren van ventilatoren, waterpompen en oliepompen moeten bescherming hebben tegen overbelasting, kortsluiting en faseverlies; er moeten apparaten zijn om de draairichting van de oliepomp motoren te monitoren;

• Voor watergekoelde warmtewisselaars moet de oliepomp aan de olie-inlaatside van de koeler worden geïnstalleerd, waardoor onder alle omstandigheden (tenzij anders door de fabrikant gespecificeerd) de oliedruk in de koeler ongeveer 0,05 MPa groter is dan de waterdruk. Er moet een afvoerkraan aan de water-uitlaatside van de koeler worden geplaatst;

• Voor transformatoren met gedwongen oliecirculatie waterkoeling moet een terugslagklep aan de uitlaat van elke duikoliepomp in de koelers worden geïnstalleerd;

• Transformatoren met gedwongen oliecirculatie koeling moeten in staat zijn om het inschakelen en uitschakelen van koelers op basis van temperatuur en/of belasting te regelen.

Functie van transformatorkoelers

Wanneer er een temperatuurverschil bestaat tussen de bovenste en onderste olie in een transformator, wordt olieconvectie gevormd door de koeler. Na koeling in de koeler stroomt de olie terug naar de tank, waardoor de temperatuur van de transformator wordt verlaagd.

Koelmethoden voor transformatorkoelers

• Oliegedrenkte natuurlijke luchtkoeling;

• Oliegedrenkte gedwongen luchtkoeling;

• Gedwongen oliecirculatie waterkoeling;

• Gedwongen oliecirculatie luchtkoeling;

• Gedwongen oliecirculatie gerichte koeling.

In 500 kV stations gebruiken grote transformatoren doorgaans de methode van gedwongen oliecirculatie luchtkoeling, terwijl extra grote transformatoren de methode van gedwongen oliecirculatie gerichte koeling gebruiken.

Werking van transformatorkoelers

Traditionele transformatoren gebruiken handmatig bediende ventilatoren, waarbij elke transformator doorgaans 6 groepen luchtgekoelde motoren heeft die moeten worden bestuurd. Elke groep ventilatoren werkt afhankelijk van thermische relais, met de ventilatorvoedingsschakelingen bestuurd via contactors. De ventilatoren starten en stoppen op basis van logische oordeelvorming van de gemeten olie-temperatuur van de transformator en overbelastingsomstandigheden.

De mechanische contacten worden voornamelijk aangedreven door handmatige mechanische contacten. Deze traditionele besturing is volledig afhankelijk van handmatige bediening. Het grootste nadeel hiervan is dat alle ventilatoren gelijktijdig moeten starten en stoppen, wat bij het opstarten aanzienlijke inrushstromen genereert die vaak componenten in het circuit beschadigen. Wanneer temperaturen variëren tussen 45 en 55 graden Celsius, werken alle ventilatoren meestal op volle capaciteit, wat enorme energieverkwisting veroorzaakt en significant onderhoudsproblemen creëert voor de apparatuur.

Conventionele koelregelsystemen maken hoofdzakelijk gebruik van componenten zoals relais, thermische relais en diverse contactgebaseerde logische schakelsystemen, met zeer complexe besturingslogica. Tijdens de daadwerkelijke operatie branden contactors vaak uit door herhaaldelijk contact en scheiding van contacten. Bovendien ontbreken de ventilatoren noodzakelijke beschermingen zoals overbelasting, fasedefect en overstroombescherming, wat de operationele betrouwbaarheid vermindert en de exploitatiekosten tijdens de daadwerkelijke operatie verhoogt.

Componenten van transformatorkoelers met gedwongen oliecirculatie en luchtkoeling

De koeler bestaat uit warmtewisselaars, ventilatoren, motoren, luchtkanalen, oliepompen en olieflowindicatoren. De koelventilatoren worden gebruikt om de hete lucht die van de warmtewisselaars wordt uitgestoten, weg te zuigen. De oliepomp is geïnstalleerd aan de onderkant van de koeler om de olie van de bovenkant van de warmtewisselaar naar beneden te laten circuleren. De olieflowindicator is geïnstalleerd op een opvallende plaats aan de onderkant van de koeler om de operators in staat te stellen de werking van de oliepomp te observeren.

Functies van transformatortanks en koelapparaten

De transformatortank dient als de buitenkant van de transformator, bevat het ijzerkern, windingen en transformatoreolie, en biedt ook een zekere mate van warmteafgifte.

De functie van het transformatorkoelapparaat is om, wanneer er een temperatuurverschil bestaat in de bovenste olie-laag van de transformator, oliecirculatie door de radiator te creëren. Hierdoor kan de olie in de radiator worden gekoeld voordat deze terugstroomt in de tank, waardoor de temperatuur van de transformatoreolie effectief wordt verlaagd. Om de koel-efficiëntie te verhogen, kunnen maatregelen zoals luchtcooling, gedwongen oliecirculatie luchtcooling of gedwongen oliecirculatie watercooling worden toegepast.