В трансформаторах с естественной циркуляцией масла (ONAN/ONAF и т. д.) направляющие пластины (также называемые масляными перегородками) широко устанавливаются в обмотках в качестве охлаждающей структуры, в первую очередь для решения проблемы короткого замыкания потока масла внутри трансформатора. Они заставляют охлаждающее масло протекать через горизонтальные каналы между дисковыми катушками, тем самым значительно снижая «температуру горячей точки» обмоток.
Конкретные причины и механизмы охлаждения заключаются в следующем:
1. Устранение «короткого замыкания потока масла» при естественной конвекции
В обычных конструкциях катушек без направляющих пластин (таких как непрерывные или чередующиеся дисковые обмотки) охлаждающее масло поднимается в основном за счет выталкивающей силы (эффекта термосифона), возникающей при тепловом расширении.
-
Различие в сопротивлении: Вертикальные масляные каналы как с внутренней, так и с внешней стороны обмотки имеют большую площадь поперечного сечения и, следовательно, низкое гидравлическое сопротивление, тогда как горизонтальные каналы между соседними дисковыми катушками узкие и создают высокое гидравлическое сопротивление.
-
Явление короткого замыкания: По мере подъема охлаждающее масло естественным образом стремится следовать по пути наименьшего сопротивления — вертикальным каналам, фактически обходя горизонтальные проходы. В результате поток масла внутри дисковых катушек (особенно глубоко в горизонтальных каналах) становится крайне медленным или даже застойным. Тепло не может быть эффективно отведено, что создает высокий риск возникновения опасных локальных горячих точек.
Vziman Силовой трансформатор серии SZ с естественной циркуляцией масла
2. Принудительное перенаправление потока с помощью направляющих пластин (S-образный или Z-образный поток масла)
Для преодоления этого неэффективного режима потока изоляционные перегородки (направляющие пластины) попеременно размещаются в вертикальных каналах через равные промежутки по высоте обмотки.
-
Изменение пути потока: Направляющие пластины перекрывают прямой вертикальный проход, заставляя поднимающееся за счет выталкивающей силы масло менять направление. Оно должно течь горизонтально через горизонтальные каналы между дисковыми катушками, а затем обходить в вертикальный канал на противоположной стороне, чтобы продолжить свое движение вверх.
-
Создание извилистого потока: За счет попеременного размещения направляющих пластин во внутренних и внешних вертикальных каналах масло направляется по зигзагообразному «Z»-образному или «S»-образному пути, что эффективно устраняет застойные зоны потока.
3. Достигнутые ключевые инженерные преимущества
-
Значительное снижение температуры горячей точки: Принудительное поперечное протекание масла через поверхности катушек быстро отводит тепло из глубины обмоток, эффективно подавляя локальный перегрев и защищая срок службы изоляционной бумаги.
-
Повышение коэффициента конвективной теплоотдачи: Направляющие пластины уменьшают поперечное сечение потока, увеличивая скорость масла через горизонтальные каналы. Это усиливает конвективный теплообмен между маслом и поверхностями катушек, улучшая общее рассеивание тепла.
-
Более равномерное распределение температуры: Общий градиент температуры от нижней до верхней части обмотки становится более плавным, снижая термические напряжения.
-
Увеличение мощности и срока службы трансформатора: Без добавления внешней мощности (т. е. без масляных насосов для принудительной циркуляции) или увеличения размеров трансформатора, только эта внутренняя структурная оптимизация значительно повышает эффективность охлаждения, напрямую улучшая способность к перегрузкам и срок службы изоляции.
Резюме: Установка направляющих пластин в трансформаторах с естественной циркуляцией масла эквивалентна достижению «внутреннего направленного управления потоком» в пассивной системе естественной конвекции. Это недорогое и высокоэффективное структурное улучшение стало незаменимой стандартной функцией в конструкции охлаждения катушек современных трансформаторов средней и большой мощности.
Опираясь на эффективную основу рассеивания тепла при естественной циркуляции масла с направляющими пластинами, трансформатор Vziman дополнительно включает интегрированную герметичную конструкцию (снижение объема на 15%) и сердечник с низкими потерями, достигая значительного повышения энергоэффективности более чем на 8% как в потерях холостого хода, так и в потерях нагрузки.
Оснащенный встроенным высокоточным интеллектуальным модулем регулирования напряжения (≤±0,5%) и передовой системой мониторинга, он обеспечивает высокую надежность и работу с низким уровнем шума (≤55 дБ), значительно снижая долгосрочные затраты на техническое обслуживание. Данный продукт является идеальным выбором для электростанций, подстанций и промышленных/горнодобывающих предприятий, стремящихся к высоким показателям производительности и экономической выгоде.
Отредактировано: Echo
Вход
