پیشنهاد راه حل مدیریت گرمایی با کارایی بالا برای ترانسفورماتورهای ویژه به منظور تضمین عملکرد اصلی و تمدید عمر معدنی تجهیزات
Ⅰ. دیدگاه اصلی
در پاسخ به چالش‌های تجمع حرارتی در ترانسفورماتورهای خاص تحت شرایط عملکردی سخت، این راه‌حل استراتژی‌های بهینه‌سازی منظم خنک‌سازی و کنترل دما مطرح می‌کند:
- بارگذاری شدید: بارگذاری مداوم بیش از حد، بارهای ضربه‌ای.
- آلودگی هارمونیک بالا: زیان‌های اضافی ناشی از بارهای غیرخطی.
- دمای محیط بالا: فضاهای باز/بسته با دمای محیط مداوم ≥40°C.
Ⅱ. نقاط کلیدی راه‌حل
(A) شبیه‌سازی حرارتی دقیق و بهینه‌سازی طراحی
- مدل دیجیتال دوقلو حرارتی
- از نرم‌افزار CFD (FloTHERM/Star-CCM+) برای ساخت مدل 3D جفت‌شده حرارتی-مایع استفاده می‌کند.
- مسیرهای جریان روغن، توزیع نقاط داغ پیچه‌ها و کارایی رادیاتور را به صورت دقیق شبیه‌سازی می‌کند.
- طرح‌های بهینه‌سازی خروجی: از طریق تعدیل ساختار خنک‌سازی، کاهش بیش از 15% در دمای نقاط داغ را به دست می‌آورد.
(B) طراحی سیستم خنک‌سازی سفارشی
|
روش خنک‌سازی |
راه‌حل فنی |
سناریوهای قابل اعمال |
|
خنک‌سازی طبیعی |
► طراحی رادیاتور بیومیمتیک (توزیع چگالی سوپاپ با گرادیان) |
بار استاندارد، دمای محیط پایین |
|
خنک‌سازی هوا اجباری |
► آرایه بادگرهای محوری ویترو (سطح محافظت IP55) |
محیط‌های بلندارتفاع/دمای بالا، بارهای بیش از حد متناوب |
|
دوران روغن اجباری |
► پمپ روغن مغناطیسی شناور (مصرف انرژی <30% پمپ‌های معمولی) |
ترانسفورماتورهای فورن قوس الکتریکی، ترانسفورماتورهای مستقیم‌کننده نیروی کششی، ترانسفورماتورهای دریایی |
|
کمک‌رسانی لوله حرارتی |
► لوله‌های حرارتی فوق‌رسانای تعبیه‌شده (رسانایی حرارتی >5000 W/m·K) |
مناطق پیچه با چگالی بالا با محدودیت فضا |
(C) بهینه‌سازی کنترل جریان روغن
- طراحی هدایت روغن بهبودیافته:
A[ورودی روغن] --> B[کانال‌های هدایتی سنگین فولاد]
B --> C[کانال‌های روغن محوری پیچه]
C --> D[نوک‌های پاشش تقویت‌شده نقاط داغ]
D --> E[خروجی روغن بالایی]
- بیش از 300% افزایش سرعت جریان روغن در مناطق نقاط داغ، که منجر به کاهش 8-12°C در دما می‌شود.
(D) سیستم کنترل دما هوشمند
|
ماژول عملکردی |
اجرای فنی |
|
سیستم نظارت |
► حسگرهای دماهای توزیع‌شده نوریک (دقت ±0.5°C) |
|
استراتژی کنترل |
► کنترل سرعت بدون مرحله PID برای مراوح/پمپ‌های روغن (20-100%) |
|
اینترنیت چیزها هوشمند |
► پروتکل ارتباطی IEC 61850 |
Ⅲ. نتایج هدف و استانداردهای تأیید
- کنترل دما
- دمای نقطه داغ پیچه: ≤95°C (بار اسمی) / ≤115°C (بار بیش از حد اضطراری 2 ساعته)
- افزایش دمای روغن بالایی: ≤45K (مطابق با IEC 60076-7)
- ضمانت عمر
- بر اساس قانون 10°C (قوانین مونسینگر): L = L₀ × 2^[(98°C - T_hotspot)/6]
- تضمین می‌کند که تخریب حرارتی عایق در طول عمر طراحی 30 ساله کمتر از 20% باشد.
- بهبود کارایی
- کاهش زیان‌های بدون بار: 12% کاهش (طراحی با چرخه‌های کم)
- مصرف انرژی سیستم خنک‌سازی: <5% از زیان‌های کل
Ⅳ. سناریوهای کاربردی معمول
