Масляные трансформаторы и трансформаторы сухого типа: почему масляное охлаждение превосходит воздушное при той же мощности и одинаковых внешних условиях?

При одинаковой мощности и внешних условиях эффективность теплоотвода масляных трансформаторов превосходит аналогичный показатель трансформаторов с сухой изоляцией. Это обусловлено прежде всего существенными различиями в физических свойствах охлаждающих сред (трансформаторное масло и воздух) и особенностями конструктивного исполнения систем теплоотвода.

Ниже представлен подробный технический анализ:

1. Сравнение физических свойств охлаждающих сред

Характеристики охлаждающей среды напрямую определяют эффективность теплоотвода от источников тепла (обмоток и магнитопровода).

2. Эффективность конвективного теплообмена

• Преимущество жидкой среды: Будучи жидкостью, хотя ее текучесть зависит от вязкости, масло обладает гораздо большим импульсом и теплоемкостью по сравнению с газом при возникновении конвекции (подъем горячей жидкости и опускание холодной).
• Коэффициент теплоотдачи поверхности: Внутри трансформатора коэффициент конвективного теплообмена между маслом и поверхностью обмотки значительно выше, чем у воздуха. Даже при принудительном воздушном охлаждении (вентиляторах) трансформаторы сухого типа, как правило, не могут сравниться с эффективностью теплоотдачи при естественной конвекции масла.

Vziman Герметичный масляный силовой трансформатор серии S13-M

3. Путь теплопередачи и площадь контакта

• Проницаемость: Трансформаторное масло обладает отличной текучестью и проницаемостью, что позволяет ему проникать в мельчайшие зазоры внутри обмоток и непосредственно контактировать с каждым проводником для отвода тепла.

• Разница в термическом сопротивлении:

  • Трансформатор сухого типа: Тепло должно пройти через твердый слой изоляции из эпоксидной смолы с относительно низкой теплопроводностью, прежде чем рассеяться посредством конвекции воздуха. Это приводит к высокому общему термическому сопротивлению.

  • Трансформатор масляного типа: Тепло непосредственно передается от источника тепла в масло, которое обладает более высокой теплопроводностью, что обеспечивает минимальное термическое сопротивление. Тепло быстро отводится к стенкам бака и ребрам радиатора посредством конвекции масла, а затем рассеивается в атмосферу через большую площадь поверхности теплообмена.

4. Эксплуатационная стабильность и перегрузочная способность

• Тепловая постоянная времени: Благодаря большой массе и высокой удельной теплоемкости масла, трансформаторы масляного типа обладают значительной «тепловой инерцией». При кратковременных пиковых нагрузках или перегрузках масло действует как тепловой буфер, поглощая мгновенное тепло, не вызывая резкого скачка температуры обмотки.
• Возможность расширения площади радиатора: Трансформаторы масляного типа могут легко увеличивать площадь поверхности теплоотдачи за счет добавления внешних охлаждающих трубок, радиаторов или принудительного воздушного охлаждения с направленным потоком масла (ODAF). Однако трансформаторы сухого типа имеют ограниченную гибкость в увеличении площади теплоотдачи из-за ограничений по расстоянию воздушной изоляции и конструктивным особенностям.

Vziman Распределительный трансформатор сухого типа серии SC(B)

5. Выбор трансформатора

Выбор трансформатора масляного типа (Наружная установка / Большая мощность / Тяжелые нагрузки)

• Наружные независимые подстанции или установка на открытом воздухе
• Относительно большая мощность (обычно выше 1000 кВА)
• Высокие колебания нагрузки (заводы, рудники, металлургическая промышленность и т. д.)
• Чувствительность к первоначальным инвестициям, стремление к высокой экономической эффективности
• Допускается использование масла в качестве охлаждающей среды

Масляный трансформатор Vziman серии S – разработан для сложных условий эксплуатации с превосходным теплоотводом и отличной перегрузочной способностью. Оснащенный изоляционным маслом с высокой теплопроводностью и эффективной системой циркуляции масла, он точно контролирует нагрев обмотки, эффективно продлевая срок службы оборудования. Будь то в условиях высоких температур, высокогорья или промышленных сред с тяжелыми колебаниями нагрузки, он поддерживает стабильную выдачу мощности и надежно справляется со всеми задачами.

Выбор трансформатора сухого типа (Внутренняя установка / Высокие требования безопасности / Не требует обслуживания)

• Внутренняя установка в густонаселенных районах
• Строгие требования к пожарной и взрывобезопасности
• Высокие экологические требования (отсутствие риска утечки масла)
• Подземные распределительные помещения (нет необходимости в маслоприемных приямках)
• Ограниченные возможности для технического обслуживания, требующие эксплуатации без технического обслуживания

Трансформатор сухого типа Vziman серии SCB – с применением экологически чистых изоляционных материалов и передовых технологий контроля температуры он обеспечивает по-настоящему огнестойкую, взрывобезопасную и экологически чистую эксплуатацию. Процесс вакуумного литья эпоксидной смолы с высокой теплопроводностью гарантирует отличную влагостойкость, огнестойкость и устойчивость к токам короткого замыкания. Практически не требуя технического обслуживания на протяжении всего расчетного срока службы, он значительно снижает эксплуатационные расходы и расходы на техническое обслуживание.

6. Заключение

Масляный трансформатор аналогичен компьютеру, оснащенному «системой жидкостного охлаждения», тогда как сухой трансформатор больше похож на традиционный «воздушный радиатор». Хотя сухие трансформаторы обладают преимуществами в области пожарной безопасности и удобства обслуживания, масляные трансформаторы имеют абсолютное преимущество в эффективности теплоотвода и обеспечении работы с большими мощностями (особенно в применениях с высоким напряжением и большой мощностью) благодаря превосходным физическим свойствам изоляционного масла.
Отредактировано из: Echo