Splošne zahteve in funkcije hladilnih sistemov električnih transformatorjev

Splošni zahtevi za hladilne sisteme močnih transformatorjev

• Vsi hladilni napravi morajo biti nameščeni v skladu s specifikacijami proizvajalca;

• Hladilni sistem z prisilno cirkulacijo olja mora imeti dve neodvisni električni napajalni viri z možnostjo samodejnega preklopa. Ko pride do odpovedi delujočega napajalnega vira, naj se samodejno aktivira rezervni vir in izdaja zvočna in vizualna sporočila;

• Za transformatorje z prisilno cirkulacijo olja, ko je odstranjena defektna hladilna naprava, naj se izdajo zvočna in vizualna sporočila, in naj se samodejno (za vodno hlađenje ročno) aktivira rezervna hladilna naprava;

• Pomožni motorji ventilatorjev, vodnih črpalk in oljnih črpalk morajo imeti zaščito pred pretiskom, kratkopriklopom in izgubo faze; morajo obstajati naprave za nadzor smeri vrtenja motorjev oljnih črpalk;

• Za vodno hlajene toploobmennike naj bo oljna črpalka nameščena na vhodu olja v hladilnik, da se zagotovi, da je tlak olja v hladilniku večji od vodnega tiska približno za 0,05 MPa pri vseh pogojih (razen, če proizvajalec drugače določi). Na izstopnem delu vode hladilnika naj bo nameščen odvodni ventil;

• Za transformatorje z prisilno cirkulacijo olja in vodnega hlađenja naj bo nameščen protitlak na izstopnem delu vsake potopljenke oljne črpalke v hladilniku;

• Transformatorji z prisilno cirkulacijo olja morajo biti sposobni upravljati vklop in izklop hladilnih naprav glede na temperaturo in/ali obremenitev.

Funkcija hladilnikov transformatorjev

Ko obstaja razlika temperature med zgornjim in spodnjim oljem v transformatorju, se oblikuje konvekcija olja skozi hladilnik. Po ohlajanju v hladilniku se olje vrača nazaj v rezervoar, s tem pa se zmanjša temperatura transformatorja.

Metode hlađenja hladilnikov transformatorjev

• Metoda naravnega zračnega hlađenja v olju;

• Metoda prisilnega zračnega hlađenja v olju;

• Metoda prisilne cirkulacije olja z vodnim hlađenjem;

• Metoda prisilne cirkulacije olja z zračnim hlađenjem;

• Metoda prisilne cirkulacije olja z usmerjenim hlađenjem.

V 500 kV podstanicah veliki transformatorji običajno uporabljajo metodo prisilne cirkulacije olja z zračnim hlađenjem, medtem ko za izredno velike transformatorje uporabljajo metodo prisilne cirkulacije olja z usmerjenim hlađenjem.

Delovanje hladilnikov transformatorjev

Tradicionalni močni transformatorji uporabljajo ručno nadzorovane ventilatore, pri čemer ima vsak transformator tipično 6 skupin zračno hladilnih motorjev, ki jih je treba nadzirati. Vsaka skupina ventilatorjev deluje s termorelay, pri čemer so električne krinke ventilatorjev nadzirane preko kontaktorjev. Ventilatorji se vklopijo in izklopijo glede na logične presoje, ki temeljijo na meritvah temperature olja v transformatorju in pogojev preobremenitve.

Mehanični kontakti so glavno gonilo za ručno mehanične kontakte. Ta tradicionalni nadzor se oslanja samo na ručno operacijo. Njegov največji nedostatek je, da morajo vsi ventilatorji istočasno vklopiti in izklopiti, kar generira velike početne tokove, ki pogosto poškodujejo komponente v krinkah. Ko so temperature med 45 in 55 stopinj Celzija, običajno delujejo vsi ventilatorji na polno moč, kar povzroča ogromno porabo energije in težave pri vzdrževanju opreme.

Konvencionalni sistemi hlađenja uporabljajo predvsem komponente, kot so relaji, termorelaji in različni kontakti z logičnimi krmilnimi sistemi, z zelo kompleksno logiko nadzora. V praksi se kontaktorji pogosto izgorijo zaradi ponavljajočega stikanja in ločevanja kontaktov. Poleg tega ventilatorji niso opremljeni z nujnimi zaščitami, kot so zaščita pred pretiskom, izgubo faze in prevelikim tokom, kar zmanjša zanesljivost delovanja in poveča stroške delovanja.

Komponente hladilnikov transformatorjev z prisilno cirkulacijo olja in prisilnim zračnim hlađenjem

Hladilnik sestavlja toploobmenniki, ventilatorji, motorji, zračne cevi, oljne črpalke in kazalci pretoka olja. Hladilni ventilatorji se uporabljajo za izpuščanje toplega zraka, ki ga toploobmenniki izpuščajo. Oljna črpalka je nameščena na dnu hladilnika, da cirkulira olje od vrha toploobmennika navzdol. Kazalec pretoka olja je nameščen na učinkovitem mestu na dnu hladilnika, da omogoči operatorjem spremljanje stanja delovanja oljne črpalke.

Funkcije rezervoarov transformatorjev in hladilnih naprav

Rezervoar transformatorja služi kot zunana oklepina transformatorja, ki vsebuje železni jezgre, vikle in transformatorsko olje, hkrati pa tudi zagotavlja določeno stopnjo disipacije toplote.

Funkcija hladilne naprave transformatorja je ustvariti cirkulacijo olja skozi radijator, ko obstaja razlika temperature v zgornjem sloju olja v transformatorju. To omogoča, da se olje ohladi v radijatorju, preden se vrne v rezervoar, s tem pa učinkovito zmanjša temperaturo transformatorskega olja. Za izboljšanje učinkovitosti hlađenja se lahko uporabijo ukrepi, kot so zračno hlađenje, prisilno zračno hlađenje s prisilno cirkulacijo olja ali prisilno vodno hlađenje s prisilno cirkulacijo olja.