Загальні вимоги та функції систем охолодження електроперетворювачів

Загальні вимоги до систем охолодження силових трансформаторів

• Всі пристрої охолодження повинні бути встановлені відповідно до специфікацій виробника;

• Система охолодження з примусовою циркуляцією масла має мати два незалежні джерела живлення з можливістю автоматичного переключення. У разі відмови робочого джерела живлення резервне джерело повинно автоматично активуватися, випромінюючи звукові та світлові сигнали;

• Для трансформаторів з примусовою циркуляцією масла, коли відключено несправний холодильник, повинні випромінюватися звукові та світлові сигнали, а резервний холодильник (ручний для водяного охолодження) повинен автоматично активуватися;

• Допоміжні двигуни вентиляторів, насосів води та масла повинні мати захист від перегрузки, короткого замикання та втрати фази; повинні бути пристрої для моніторингу напрямку обертання двигунів масляних насосів;

• Для теплообмінників з водяним охолодженням масляний насос повинен бути встановлений на стороні входу масла у холодильник, забезпечуючи, що тиск масла в холодильнику більший за тиск води приблизно на 0,05 МПа при всіх умовах (окрім випадків, коли інше вказано виробником). На стороні виходу води з холодильника повинен бути встановлений кран для спорудження;

• Для трансформаторів з примусовою циркуляцією масла з водяним охолодженням на виході кожного погружного масляного насосу у холодильниках повинен бути встановлений запобіжний клапан;

• Трансформатори з примусовою циркуляцією масла повинні мати можливість контролю вмикаючого та вимикаючого режимів холодильників залежно від температури та/або навантаження.

Функція холодильників трансформаторів

Коли існує різниця температур між верхнім та нижнім маслом в трансформаторі, формується конвекція масла через холодильник. Після охолодження в холодильнику масло повертається до резервуара, що зменшує температуру трансформатора.

Методи охолодження холодильників трансформаторів

• Метод природного повітряного охолодження масляного заповнення;

• Метод примусового повітряного охолодження масляного заповнення;

• Метод примусової циркуляції масла з водяним охолодженням;

• Метод примусової циркуляції масла з повітряним охолодженням;

• Метод примусової циркуляції масла з направленним охолодженням.

У підстанціях 500 кВ великі трансформатори загалом використовують метод примусового повітряного охолодження масляного заповнення, тоді як надвеликі трансформатори використовують метод примусової циркуляції масла з направленним охолодженням.

Принцип роботи холодильників трансформаторів

Традиційні силові трансформатори використовують вентилятори, керовані вручну, зазвичай кожен трансформатор має 6 груп двигунів з повітряним охолодженням, які потрібно контролювати. Кожна група вентиляторів працює на основі теплових реле, а електричні схеми вентиляторів керуються через контактори. Вентилятори включаються та відключаються на основі логічних висновків, отриманих з вимірювань температури масла трансформатора та умов перенавантаження.

Механічні контакти переважно приводяться в рух механічними контактами вручну. Такий традиційний контроль залежить лише від ручного управління. Однак його найбільшою недолікою є те, що всі вентилятори повинні одночасно включатися та відключатися, що створює значні початкові струми під час запуску, часто шкідливі для компонентів схеми. Коли температура знаходиться в діапазоні від 45 до 55 градусів Цельсія, всі вентилятори зазвичай працюють на повну потужність, що призводить до величезніх витрат енергії та створює значні труднощі для обслуговування обладнання.

Традиційні системи керування охолодженням переважно використовують компоненти, такі як реле, теплові реле та різні логічні схеми на основі контактів, з дуже складною логікою керування. Під час фактичного використання контактори часто вгоріють через постійне з'єднання та роз'єднання контактів. Крім того, вентилятори не мають необхідних захистів, таких як захист від перегрузки, втрати фази та перетекання струму, що зменшує надійність роботи та збільшує витрати на експлуатацію.

Компоненти холодильників трансформаторів з примусовою циркуляцією масла та повітряного охолодження

Холодильник складається з теплообмінників, вентиляторів, двигунів, каналів повітря, масляних насосів та індикаторів потоку масла. Охолоджувальні вентилятори використовуються для виштовхування гарячого повітря, виділеного теплообмінниками. Масляний насос встановлюється у нижній частині холодильника для циркуляції масла з верхньої частини теплообмінника вниз. Індикатор потоку масла встановлюється на видному місці у нижній частині холодильника, щоб оператори могли спостерігати за станом роботи масляного насоса.

Функції резервуарів трансформаторів та пристроїв охолодження

Резервуар трансформатора служить зовнішнім корпусом трансформатора, містить серцевину, обмотки та трансформаторне масло, а також забезпечує певну міру тепловідведення.

Функція пристрою охолодження трансформатора полягає у створенні циркуляції масла через радіатор, коли існує різниця температур у верхньому шарі масла трансформатора. Це дозволяє маслу охолоджуватися в радіаторі перед поверненням до резервуара, ефективно знижуючи температуру трансформаторного масла. Для підвищення ефективності охолодження можуть бути використані міри, такі як повітряне охолодження, примусова циркуляція масла з повітряним охолодженням або примусова циркуляція масла з водяним охолодженням.