Teljesítmény-összesség javítási megoldás átvezető transzformátorok számára: Hűtés optimalizálása és mágneses körveszteségek csökkentése

1. Háttér és kihívások

A folyamatosan növekvő terhelésekkel, valamint a hálózat stabilitásának egyre szigorúbb követelményeivel a továbbítási transzformátorok komoly kihívásokkal néznek szembe az üzemhatékonyság, a hőmérséklet-emelkedés elleni ellenállás, illetve a hosszú távú megbízhatóság tekintetében. A túl magas működési hőmérsékletek gyorsítják az izolációs anyagok öregedését, rövidítik meg a berendezések élettartamát, és növelik a hibajelenségek kockázatát. A magfutási veszteségek (főleg a vasveszteség és a rézveszteség) csökkentik az energiahasználat hatékonyságát, ami felesleges működési költségeket eredményez. A továbbítási transzformátorok két leggyakrabban előforduló alapvető problémájának - a túlmelegedés és a szignifikáns magfutási veszteségek - kezelése érdekében ez a teljes körű megoldást dolgozták ki.

2. A megoldás célkitűzései

• Signifikáns hőmérséklet-csökkentés: A transzformátor felső olajhőmérsékletét és a tekercs forró pontjának hőmérsékletét biztonságos működési tartományon belül tartja.
• Magfutási veszteségek hatékony csökkentése: Fókusz a nözetlen veszteségek (vasveszteség) és a terhelés alatti veszteségek (rézveszteség) csökkentésére, valamint az üzemhatékonyság általános javítása.
• Működési megbízhatóság növelése: Csökkenti a túlmelegedésből és a túlveszteségekből eredő hibajelenségek kockázatát, hosszabbítva a transzformátor élettartamát.
• Teljes életciklus költségeinek optimalizálása: A transzformátor gazdaságosságát javítja energiatakarékosítással és a karbantartási gyakoriság csökkentésével.

3. Alapvető enyhítő intézkedések

Ez a megoldás integrált stratégiát alkalmaz: "Veszteségek forrás-irányú ellenőrzése + Hűtési képesség növelése + Pontos állapotkezelés":

3.1 Hűtőrendszer optimalizálása és frissítése, hűtési hatékonyság javítása (A hőmérséklet-emelkedés kezelése)

• Magas hatékonyságú hűtési módszerek alkalmazása:
• Kényszerített lég hűtés (OFAF/ODAF): A természetes léghűtést (ONAN) vagy a kényszerített léghűtést (ONAF) használó meglévő transzformátorok felújítása, vagy új egységek felszerelése nagy teljesítményű axilis ventilátorokkal. Válasszon hatékony, csendes, időjárásellenálló ventilátort, amely intelligens levegőáram-irányítással (pl. automatikus indítás/leállítás hőmérséklet alapján vagy frekvencia-változtató beállítás) jelentősen növeli a hővezető felületeken a légtáplálás hatékonyságát, és gyorsan eltávolítja a hőt.
• Kényszerített olajvíz hűtés (OFWF): Előnyben részesíti a nagy kapacitású transzformátorokat, a magas terhelési tényezővel rendelkező egységeket, vagy azokat, amelyek magas környezeti hőmérsékleten működnek. Felszereli magas hatékonyságú olajpumpákkal és pláta hőcserélőkkel, hogy a víz magas hőkapacitását hatékony hőcserére használja. Támogató vízmegkímáló rendszerek (skálázás és rosting elkerülése érdekében) és megbízhatósági biztosítékok (pl. dupla vízáram, tartalék pumpák) szükségesek.
• Hővezető segítségével történő hűtés: Telepítse a hővezető modulokat a hővezető felületek kritikus pontjaira, hogy a fázisváltás elvén hatékonyan levezesse a helyi forró pontok hőt.
• Hővezető szerkezet és elrendezés optimalizálása:
• Használjon hővezetőket növekedett felülettel (pl. finn, panel hővezetők) és optimalizált áramúttervezéssel.
• Biztosítson sima áramútakat a hűtőközeg (léggőz vagy víz) számára, törölje a helyi áramút-szűkítéseket, és javítsa a hővezetés egyenleteségét.
• (Léghűtés esetén) Optimalizálja a ventilátorok helyzetét és csatorna tervezését, hogy egyenletes légtáplálást biztosítson a hővezető felületeken, minimalizálva a halott zónákat.
• Intelligens hűtési irányítás:
• Automatikusan adjon igazodást a hűtőrendszer kimenetének (ventilátor sebesség/szám, olajpumpa áramút) a valós idejű olaj, tekercs és környezeti hőmérséklet figyelésének alapján. Igény szerinti hűtést biztosít, garantálva a hővezetés hatékonyságát, miközben minimalizálja a segédberendezések energiafelhasználását.

3.2 Maganyag és szerkezet optimalizálása, vasveszteség csökkentése (Magveszteség-ellenőrzés)

• Magas teljesítményű maganyagok kiválasztása:
• Előnyben részesítse a magas permeabilitású, alacsony egységveszteségű higgad szilíciumvaslapokat (pl. HiB acél) vagy a továbbfejlesztett amorf szövetszerű anyagokat (ami jelentős előnyt jelent a nözetlen veszteségek csökkentésében).
• Szigorúan ellenőrizze a szilíciumvaslap vastagságát, laposságát és izoláló réteg minőségét, hogy minimalizálja a hysteresis és a viharáram-veszteségeket.
• Mag tervezésének és gyártási folyamatának optimalizálása:
• Alkalmazzon lépcsős lappangást, hogy minimalizálja a csatlakozókban lévő mágneses ellenállást, csökkentve a további vasveszteségeket.
• Precízen ellenőrizze a mag lappangási tényezőjét és a nyomási erőt, hogy egyenletes mágneses utat biztosítson, és kerülje a helyi túlsättetést.
• (Haladó technológiák alkalmazása) Tanulmányozza a laser gravírozás (Laser Scribbling) technikáit, hogy tovább optimalizálja az anyag mágneses tartomány szerkezetét.
• Optimalizálja a mag földelési módjait és védőelemeket, hogy csökkentse a szerkezeti elemekben lévő mellékveszteségeket.

3.3 Tekercs tervezésének optimalizálása és gyártási folyamat javítása, rézveszteség csökkentése (Kulcsfontosságú magveszteség-ellenőrzés)

• Tekercs szerkezetének és elektromágneses tervezésének optimalizálása:
• Precízen számolja a ampere-kör alapján, optimalizálja a vezető keresztmetszet alakját (pl. folyamatosan transzponált kábelek - CTC vagy önragasztó transzponált kábelek - TTC) annak érdekében, hogy minimalizálja a köráram és a viharáram-veszteségeket.
• Racionálisan válassza a vezető anyagot (magas konduktivitású oxigénmentes réz) és az áram sűrűségét, hatékonyan csökkentve a DC-ellenállásveszteségeket, miközben a hőmérséklet-emelkedés korlátozásait is teljesíti.
• Optimalizálja a tekercs magasságát, átmérőjét és sugárbeli méreteit, hogy ellenőrizze a szivárgó fluxust, és csökkentse a mellékveszteségeket.
• Fejlett gyártási folyamatok:
• Biztosítson egyenletes tekercsösszetartását állandó feszültségű tekercsögép használatával.
• Alkalmazza a fejlett vakuum nyomás impregnációs (VPI) vagy rezin szilárdítási folyamatokat, hogy biztosítson teljes kitöltést izoláló anyaggal, javítva a hővezetési és mechanikai erősséget, így segítve a hővezetésnek és csökkentve a részleges diszcharge-okat.

3.4 Mágneses kör állapotfigyelése és proaktív karbantartás (Zárt kör kezelés, hosszú távú teljesítmény biztosítása)

• Pontos mágneses kör állapotfigyelés bevezetése:
• Átfogóan értékelje a mágneses kör egészségügyét online figyelés (pl. Oldódott Gáz Analízis - DGA, magasfrekvenciás részleges diszcharge figyelés, rezgései/hangzás figyelés, infravörös hőkép) és offline tesztelés (időszakos tekercs deformáció teszt, nözetlen & terhelés alatti veszteség teszt, mag földelési áram teszt) kombinációjával.
• Fókusz figyelés: A mag több pontú földelési hibájának, anormális veszteségi fluktuációknak, mágneses védelem és szorító szerkezetek túlmelegedésének jelei.
• Prevenció alapú karbantartási mechanizmus beállítása:
• Készítsen céltudatos mágneses kör karbantartási tervet az állapotfigyelési adatok és a működési történelmi alapján.
• Időszakosan ellenőrizze a mag és a szorító szerkezet földelését: Biztosítsa a megbízható egy pontú földelést, rövidesen észlelje és orvosolja a több pontú földelési hibákat (ami jelentősen növeli a vasveszteségeket és okoz túlmelegedést).
• Ellenőrizze a mágneses védelmet, szorító szerkezeteket és más szerkezeti elemeket: Ellenőrizze a lökődések, túlmelegedések vagy diszcharge jeleit, rövidesen orvosolja a rendellenességeket.
• A mag/tető emelési ellenőrzések során koncentráljon a mag lappangási csatlakozásokra és a szorító állapotra.
• Végzzen mélyreható diagnosztikai elemzést a rendellenes veszteségek felfedezett emelkedési trendjeire, hogy meghatározza az okokat, és végrehajtja a korrekciós intézkedéseket.

4. Várható előnyök

• Jelentős hőmérséklet-emelkedés csökkentése: A működési hőmérsékletek (különösen a forró pontok hőmérséklete) hatékonyan ellenőrizhetők lesznek, a csökkentés elérheti a projekcióban meghatározott célokat (pl. 15-25%), jelentősen enyhítve az izoláció hőrengedési stresszét.
• Magfutási veszteségek hatékony csökkentése:
• Vasveszteség (Nözetlen Veszteség): 20-40%-os várható csökkentés új anyagok és folyamatok révén (különösen jelentős amorf szövetszerű anyagok használata esetén).
• Rézveszteség (Terhelés alatti Veszteség): 10-25%-os várható csökkentés optimalizált tekercs tervezés révén.
• Összességében 1-3 százalékpontos hatékonyságnövekedés, jelentős gazdasági előnyökkel és szén-dioxid-kibocsátás csökkentésével.
• Jelentős megbízhatósági javulás: A túlmelegedésből és a mágneses kör rendellenességekből eredő hibajelenségek kockázata jelentősen csökken, javítva a berendezés elérhetőségét, és meghosszabbítva az élettartamát.
• Teljes életciklus költségeinek optimalizálása: Bár a kezdeti befektetés (pl. magas teljesítményű anyagok, fejlett hűtőrendszerek) potenciálisan magasabb lehet, a hosszú távú energiatakarékosítás, a karbantartási költségek csökkentése és az élettartam meghosszabbítása jelentős előnyöket hoz, kedvező Visszafizetési Időt (ROI) eredményezve.

5. Alkalmazási terület

Ez a megoldás vonatkozik a 35 kV-os és annál magasabb feszültségű, új és működésben lévő olajeltolt továbbítási (erő) transzformátorokra. A konkrét intézkedések testreszabhatók és végrehajthatók a transzformátor kapacitása, feszültségszintje, működési környezete, fontossága és jelenlegi állapota alapján.