Ogólne wymagania i funkcje systemów chłodzenia transformatorów elektrycznych

Ogólne wymagania dotyczące systemów chłodzenia transformatorów

• Wszystkie urządzenia chłodzące powinny być montowane zgodnie z specyfikacjami producenta;

• System chłodzenia z obowiązkową cyrkulacją oleju musi posiadać dwa niezależne źródła zasilania z możliwością automatycznego przełączania. W przypadku awarii źródła zasilania roboczego, źródło zasilania rezerwowego powinno być automatycznie aktywowane, emitując jednocześnie sygnały dźwiękowe i wizualne;

• Dla transformatorów z obowiązkową cyrkulacją oleju, po odłączeniu uszkodzonego chłodnika, powinny być emitowane sygnały dźwiękowe i wizualne, a chłodnik rezerwowy powinien być automatycznie (ręcznie dla chłodzenia wodą) aktywowany;

• Silniki pomocnicze wentylatorów, pomp wodnych i pomp olejowych powinny posiadać ochronę przed przeciążeniem, zwarciem i brakiem fazy; powinny istnieć urządzenia do monitorowania kierunku obrotu silników pomp olejowych;

• Dla wymienników ciepła chłodzonych wodą, pompa olejowa powinna być zamontowana na stronie wejścia oleju do chłodnika, zapewniając, że ciśnienie oleju w chłodniku jest większe niż ciśnienie wody o około 0,05 MPa we wszystkich warunkach (chyba że producent podał inaczej). Na stronie wyjścia wody chłodnika powinien być montowany zawór odpływowy;

• Dla transformatorów z obowiązkową cyrkulacją oleju chłodzonych wodą, na wylocie każdej zanurzalnej pompy olejowej w chłodnikach powinien być zamontowany zawór zwrotny;

• Transformatory z obowiązkową cyrkulacją oleju chłodzonego powinny umożliwiać kontrolowanie włączania i wyłączania chłodników w oparciu o temperaturę i/lub obciążenie.

Funkcja chłodników transformatorów

Gdy występuje różnica temperatur między górnym a dolnym olejem w transformatorze, powstaje konwekcja oleju przez chłodnik. Po ochłodzeniu w chłodniku, olej przepływa z powrotem do zbiornika, co prowadzi do obniżenia temperatury transformatora.

Metody chłodzenia chłodników transformatorów

• Metoda naturalnego chłodzenia powietrzem zanurzonym w oleju;

• Metoda wymuszonego chłodzenia powietrzem zanurzonym w oleju;

• Metoda wymuszonej cyrkulacji oleju z chłodzeniem wodą;

• Metoda wymuszonej cyrkulacji oleju z chłodzeniem powietrzem;

• Metoda wymuszonej cyrkulacji oleju z kierowanym chłodzeniem.

W podstacjach 500 kV, duże transformatory zazwyczaj stosują metodę wymuszonej cyrkulacji oleju z chłodzeniem powietrzem, podczas gdy ekstra duże transformatory używają metody wymuszonej cyrkulacji oleju z kierowanym chłodzeniem.

Zasada działania chłodników transformatorów

Tradycyjne transformatory elektryczne używają ręcznie sterowanych wentylatorów, z każdym transformatorem mającym zwykle 6 grup motorycznych wentylatorów, które wymagają sterowania. Każda grupa wentylatorów działa na podstawie termostatów, a obwody zasilające wentylatorów są sterowane przez kontakitory. Wentylatory startują i zatrzymują się na podstawie logicznych osądów dokonywanych na podstawie pomiarów temperatury oleju transformatora i stanów przeciążenia.

Kontakty mechaniczne są głównie napędzane przez ręczne kontakty mechaniczne. Takie tradycyjne sterowanie polega wyłącznie na ręcznej operacji. Jego największą wadą jest to, że wszystkie wentylatory muszą jednocześnie startować i zatrzymywać się, generując znaczne prądy szczytowe podczas startu, które często niszczą elementy w obwodzie. Gdy temperatura mieści się w zakresie od 45 do 55 stopni Celsjusza, wszystkie wentylatory zwykle działają na pełną moc, co prowadzi do ogromnego marnowania energii i stwarza znaczne trudności w utrzymaniu sprzętu.

Konwencjonalne układy sterowania chłodzenia głównie wykorzystują komponenty takie jak relays, termostaty i różne układy logiki sterowane kontaktami, z bardzo skomplikowaną logiką sterowania. W rzeczywistej eksploatacji, kontakitory często wypalają się z powodu częstego stykania i rozłączania kontaktów. Ponadto, wentylatory nie posiadają niezbędnych ochron, takich jak przeciążenie, brak fazy i nadmierny prąd, co zmniejsza niezawodność działania i zwiększa koszty eksploatacji.

Składniki chłodników transformatorów z wymuszoną cyrkulacją oleju i wymuszonym chłodzeniem powietrza

Chłodnik składa się z wymienników ciepła, wentylatorów, silników, kanałów powietrznych, pomp olejowych i wskaźników przepływu oleju. Chłodzące wentylatory służą do odprowadzania gorącego powietrza emitowanego przez wymienniki ciepła. Pompa olejowa jest zamontowana u dołu chłodnika, aby krążyć olej z góry wymiennika ciepła w dół. Wskaźnik przepływu oleju jest zamontowany w widocznym miejscu u dołu chłodnika, aby ułatwić operatorom obserwację stanu pracy pompy olejowej.

Funkcje zbiorników transformatorów i urządzeń chłodzących

Zbiornik transformatora służy jako zewnętrzna obudowa transformatora, zawierając rdzeń, cewki i olej transformatorowy, a także zapewniając pewien stopień rozpraszania ciepła.

Funkcja urządzenia chłodzącego transformatora polega na tworzeniu cyrkulacji oleju przez radiator, gdy występuje różnica temperatur w górnej warstwie oleju transformatora. Pozwala to na ochłodzenie oleju w radiadorze przed jego powrotem do zbiornika, efektywnie obniżając temperaturę oleju transformatorowego. Aby zwiększyć efektywność chłodzenia, można zastosować środki takie jak chłodzenie powietrzem, wymuszone chłodzenie powietrzem z wymuszoną cyrkulacją oleju lub wymuszone chłodzenie wodą z wymuszoną cyrkulacją oleju.