Üldine Jõudluse Parandamise Lahendus Transformatooridele: Jaoturi Jäähendamise Optimeerimine ja Magneteelude Kaotuste Vähendamine

1. Taust ja väljakutsed

Pideva energiakulu kasvu ja üha rangemate nõudmiste stabilsele võrgu toimimisele tulemusena, kandevad transformaatorid rasket vastu astumist seoses töö efektiivsuse, temperatuuritõusu kontrolli ja pikaajalise usaldusväärsusega. Liiga kõrge töötemperatuur kiirendab eristusmaterjalide vananemist, lühendab seadme eluaja ja suurendab katkemustriske. Suured magneetringi kaotused (peamiselt terasekaotus ja vaskukaotus) vähendavad energia kasutamise efektiivsust, mis viib ebavajalikeks töötingimusteks. Selleks, et lahendada kaks kõige levinumat probleemi transmissioonitransformaatorites – liiga suur temperatuuritõus ja olulised magneetringi kaotused – on välja töötatud see täielik lahendus.

2. Lahenduse eesmärgid

• Oluliselt vähendada töötemperatuuri: Kontrollida transformaatori ülemise õliga temperatuuri ja vedeliku külmikupunkti temperatuuri turvalistes tööpiirides.
• Tõhusalt vähendada magneetringi kaotusi: Tähelepanu pöörama nooloadakaotuste (terasekaotus) ja laodakaotuste (vaskukaotus) vähendamisel, tõstes üldist tööefektiivsust.
• Parandada tööusaldusväärsust: Vähendada ülekuumene ja ülekategooriliste kaotuste tõttu tekkinud katkemustriske, pikendades transformaatori tööelu.
• Optimeerida kogu elutsükli kulutusi: Parandada transformaatori majanduslikku efektiivsust energiakasutuse optimeerimise ja hoolduse sageduse vähendamise kaudu.

3. Põhiline lahendusmeetod

See lahendus kasutab integreeritud strateegiat "Kaotuste allikakohtne kontroll + Soojenemisevõime tugevdamine + Täpne seisundihaldus":

3.1 Jäähendussüsteemi optimeerimine ja uuendamine, soojenemisevõime parandamine (temperatuuritõusu lahendamine)

• Kasutada kõrgeefektiivsete jäähendusmeetodeid:
• Sunnitud õhujäähendus (OFAF/ODAF): Uuendada olemasolevaid looduslikult õhujäähendatavaid (ONAN) või õhu sunnitud jäähendatavaid (ONAF) transformaatoreid, või uute üksuste varustamine kõrgejõuliste aksiaalventilaatoritega. Valik efektiivsed, vaiksed ja ilmastikukindlad ventilaatorid koos intelligentsel õhuvoolu kontrolliga (nt automaatne käivitamine/peatumine temperatuuri järgi või muutuv sagedus reguleerimine) tõstaks oluliselt õhuvoolu tehnilisuse radiatooripinna peal ja kiiresti eemaldaks soojuse.
• Sunnitud õli-vesijäähendus (OFWF): Eelistatakse ülitõkestatud transformaatoritele, ülimalt töökoormusega üksuste või neile, kes töötavad kõrge keskkonnatemperatuuri tingimustes. Varustatud kõrgejõuliste õlipumpade ja plaaditermostaatidega, et kasutada vee suurt soojuse andevat kapasiteeti tõhusa soojuse vahetamiseks. Nõuab toetavat veepuhastussüsteemi (skaleerimise ja korrosiooni vältimiseks) ja usaldusväärsuse tagamise mehhanisme (nt topelt veetsirkeldus, varumpump).
• Soojenemisevõime abistamine lämmikputtega: Installida lämmikputte moodulid kriitilistele punktidele radiatooril, et tõhusalt juhtida ja segreerida paiklik soojuspinna pinna läbi faasi muutumise põhimõtte.
• Radiatoori struktuuri ja paigutuse optimeerimine:
• Kasutada suuremate pinna alaga radiatoreid (nt ribastatud, paneelradiatoorid) ja optimeeritud voolusuundi disaini.
• Tagada sujuvad voolusuunid jahutusmedia (õhk või vesi), eemaldada kohalikke voolusuundi piiranguid ja parandada soojenemisevõime ühtlustatust.
• (Õhujäähenduse puhul) Optimeerida ventilaatori asukohta ja kanali disaini, et tagada ühtlane õhuvool radiatooripinna peal, minimeerides surma piirkondi.
• Intelligentne jäähenduskontroll:
• Automaatselt kohandada jäähendussüsteemi väljundit (ventilaatori kiirus/arv, õlipumpa vool) reaalajas jälgimise alusel õli temperatuuri, vedeliku külmikupunkti temperatuuri ja ümbritseva temperatuuri järgi. Saavutab nõutavat jäähendust, tagades soojenemisevõime tehnilisust, samal ajal minimeerides abivarustuse energiatarbimist.

3.2 Tuumamaterjali ja struktuuri optimeerimine, terasekaotuste vähendamine (magneetringi kaotuste kontroll)

• Valmistada kõrgejõulised tuumamaterjalid:
• Eelistada kõrge permeabilitusega, madala ühikkaotusega jahutatud silitsiumterase plaatid (nt HiB teras) või rohkem arenenud amorfned ligasad materjalid (millel on olulised eelised nooloadakaotuste vähendamisel).
• Strikkt kontrollida silitsiumterase plaatide paksus, tasatus ja eristusmaterjali kvaliteet, et minimeerida histerese kaotusi ja eddy current kaotusi.
• Optimeerida tuuma disaini ja valmistamise protsessid:
• Rakendada step-lap stacking meetodeid, et minimeerida magneetrelukantside ühenduspunktide, lisateeraste kaotuste vähendamiseks.
• Precise kontrollida tuuma kumulatiivset faktorit ja kinnitamispresingut, et tagada ühtlane magneetringi liikumine ja vältida kohalikku ületäitmist.
• (Arenduslike tehnoloogiate rakendamine) Uurida laser kirjutamise (Laser Scribbling) tehnika, et veelgi optimiseerida materjali magneetringi domäänide struktuuri.
• Optimeerida tuuma maandamise meetodeid ja ekraanide, et vähendada struktureelsete komponentide kõrvalkaotusi.

3.3 Vedeliku disaini optimeerimine ja protsesside parandamine, vaskukaotuste vähendamine (magneetringi kaotuste kontroll)

• Optimeerida vedeliku struktuuri ja elektromagnetilist disaini:
• Precise arvutada ampeer-pööreningute jaotust, optimiseerida juhtiva ketta ristlikku kuju (nt pideva transponeerimise kabe - CTC või ise-kleepitav transponeerimise kabe - TTC) et minimeerida ringi- ja eddy current kaotusi.
• Mõõdukalt valida juhtiva materjali (kõrge juhtivusega saasteta vask) ja vooltiheduse, tõhusalt vähendades DC vastuse kaotusi, vastavalt temperatuuritõusu piirangutele.
• Optimeerida vedeliku kõrgus, diameeter ja radiaalne mõõt, et kontrollida lekke fluxi ja vähendada kõrvalkaotusi.
• Arengulised tootmise protsessid:
• Tagada ühtlane vedeliku tiheus konstantse pingega vedeliku valmistamise varustuse abil.
• Kasutada arengulist vakuumi rõhukestmine (VPI) või ressi kastmise protsesse, et tagada täielik aukude täitmise eristusmaterjalidega, parandades soojenemisevõimet ja mehaanilist tugevust, aidates soojenemisevõimet ja vähendades osaliselt väljundit.

3.4 Magneetringi seisundi jälgimine ja proaktiivne hooldus (suletud tsükkel, tagades pikaajalise jõudluse)

• Rakendada täpset magneetringi seisundi jälgimist:
• Hinnata magneetringi tervislikku seisundit, integreerides online jälgimist (nt Dissolved Gas Analysis - DGA, kõrge sagedusega osaliselt väljundit jälgimine, vibratsioon/akustiline müra jälgimine, infrapuna termograafia) ja offline testide (perioodiline vedeliku deformeerumise testimine, tühi- ja laodakaotuste testimine, tuuma maandamise voolu testimine).
• Fookustatud jälgimine: Märgid mitmekesist tuuma maandamise vigade, ebatavaliste kaotuste fluktuatsioonide, magneetringi ekraanide ja kinnitamise struktuuride ülekuumenemise.
• Loo ennetav hoolduse mehhanism:
• Arendada sihikindlat magneetringi hoolduse plaane seisundi jälgimise andmete ja töö ajaloo alusel.
• Perioodiliselt kontrollida tuuma ja kinnitamise struktuuri maandamist: Tagada usaldusväärne ühekordne maandamine, kiiresti avastada ja parandada mitmekesist maandamise vigu (mis märkimisväärselt suurendavad terasekaotusi ja põhjustavad ülekuumenemist).
• Kontrollida magneetringi ekraane, kinnitamise struktuure ja muid komponente: Kontrollida lööklust, ülekuumenemist või väljundit; kiiresti likvideerida ebatavalusi.
• Tuuma/katuse tõstmise inspektorite ajal, fookustatud kontrolli ja hooldust tuuma laminaatide ühenduste ja kinnitamise seisundile.
• Teostada sügavdiagnostika analüüs tuuma/vaatiku ülespoole trendide avastamisel, et tuvastada põhjust ja ellu viia parandusmeetmed.

4. Oodatavad eelised

• Oluline temperatuuritõusu vähendamine: Töötemperatuur (eriti külmikupunkti temperatuur) oodatakse, et see oleks tõhusalt kontrollitud, vähendades eesmärgilisi piire (nt 15-25%), märkimisväärselt vähendades soojuse vananemistressi eristusmaterjalidel.
• Tõhus magneetringi kaotuste vähendamine:
• Terasekaotus (tühi-kaotus): Oodatav vähendamine 20-40% uute materjalide ja protsesside kaudu (eriti märkimisväärne, kui kasutatakse amorfned ligasad materjale).
• Vaskukaotus (laodakaotus): Oodatav vähendamine 10-25% optimeeritud vedeliku disaini kaudu.
• Üldine efektiivsuse paranemine 1-3 protsendipunkti, toodamas märkimisväärseid majanduslikke eeliseid ja süsinikuheitmete vähendamist.
• Oluline usaldusväärsuse parandamine: Ülekuumenemise ja magneetringi ebatavaluste tõttu tekkinud katkemustriske on märkimisväärselt vähendatud, tõstes seadme saadavust ja pikendades tööelu.
• Optimeeritud kogu elutsükli kulutused: Kuigi võimalikult kõrgem esialgne investeering (nt kõrgejõulised materjalid, arengulised jäähendussüsteemid), siis pikaajalised eelised energiakasutuse vähendamise, hoolduskulude vähendamise ja pikendatud tööelu kaudu on märkimisväärsed, saavutades soodsaid Tagasihoidlikkus (ROI).

5. Rakendusalad

See lahendus rakendub uutele ehitatud ja töös olevatele nafta imetavatele transmissioonitransformaatoritele 35kV võrgutingi tasemel ja üle selle. Spetsiifilised meetmed saavad kohandatud ja rakendatud, põhinedes transformaatori võimsuse, võrgutingi taseme, töökeskkonna, kriitilisuse ja praeguse seisundi alusel.