Pilnīga veiktspējas uzlabošanas risinājuma transmisijas transformatoriem: dzesības optimizēšana un magnētiskās shēmas zudējumu samazināšana

1. Fons un izaicinājumi

Augot enerģijas patēriņam un pieaugot stabilas tīkla darbības prasībām, pārvades transformatoriem ir jāsaskaras ar smagiem izaicinājumiem saistībā ar darbības efektivitāti, temperatūras paaugstināšanu un ilgtermiņa uzticamību. Pārmērīgas darbības temperatūras paātrina izolācijas materiālu novecošanos, saīsina iekārtu dzīves laiku un palielina neveiksmju riskus. Augstās magnētiskās ceļa zaudējumu (galvenokārt dzelzs un varšanas zaudējumu) līmenis samazina enerģijas izmantošanas efektivitāti, rādāmās nepieciešamās darbības izmaksas. Lai risinātu divus galvenos pārvades transformatoru problēmas — pārmērīgu temperatūras paaugstinājumu un nozīmīgus magnētiskās ceļa zaudējumus —, ir izstrādāts šis visaptverošais risinājums.

2. Risinājuma mērķi

• Būtiski samazināt darbības temperatūru: kontrolēt transformatora augšējā eļļas temperatūru un virvielu karstāko punktu temperatūru drošā darbības robežās.
• Efektīvi samazināt magnētiskās ceļa zaudējumus: koncentrēties uz neieslodzījuma zaudējumu (dzelzs zaudējumu) un īsākā slodzes zaudējumu (varšanas zaudējumu) samazināšanu, palielinot kopējo darbības efektivitāti.
• Palielināt darbības uzticamību: samazināt neveiksmju frekvenci, kas rada pārmērīga siltuma un zaudējumu dēļ, palielinot transformatora darbības laiku.
• Optimizēt kopējos dzīves cikla izmaksas: palielināt transformatora ekonomisko efektivitāti, saskaņā ar enerģijas taupību un samazināto uzturēšanas biežumu.

3. Galvenie mazināšanas pasākumi

Šis risinājums pieņem integrētu stratēģiju "Zaudējumu avota kontrole + Palielināta siltuma attaisnošanas spēja + Precīza stāvokļa pārvaldība":

3.1 Siltuma attaisnošanas sistēmas optimizācija un atjaunināšana, palielinot siltuma attaisnošanas efektivitāti (risinājums temperatūras paaugstinājuma problēmai)

• Lietot augstefektīvas siltuma attaisnošanas metodes:
• Spēcināta gaisa dzesēšana (OFAF/ODAF): modernizējiet esošos dabiski gaisa dzesējamus (ONAN) vai gaisa spēcinātos (ONAF) transformatorus, vai aprīkot jaunus vienreizējiem ar augstas veiktspējas aksiālajiem ventilatoriem. Izvēlieties efektīvus, zemu troksni radījošus un vētras neskartus ventilatorus, kombinējot tos ar inteliģentu gaisa plūsmas pārvaldību (piemēram, automātiska starta/stopa pamatojoties uz temperatūru vai mainīgo frekvences pārklājuma pielāgojumu), lai būtiski palielinātu siltuma konvekcijas efektivitāti radiātoru virsū un ātri novērstu siltumu.
• Spēcināta ūdens dzesēšana (OFWF): prioritāte ir ļoti lielkapacitātes transformatoriem, vienībām ar augstu slodzes koeficientu vai tiem, kas strādā augstā apkārtējā temperatūrā. Aprīkots ar augstefektīvām eļļas pompām un plākas siltuma apmainītājiem, lai izmantotu ūdens augsto specifisko siltuma kapacitāti efektīvai siltuma apmaiņai. Necessitates atbalsta ūdens apstrādes sistēmas (lai novērstu kalka un korozijas veidošanos) un drošības nodrošināšanas mehānismus (piemēram, divas ūdens trases, rezervēšanas pompas).
• Siltuma cauruļa palīdzībā dzesēšana: instalējiet siltuma cauruļu moduļus radiātoru kritiskajos punktos, lai efektīvi pārnestu un dzesētu vietējos karstākos punktus, izmantojot fāzei maiņas principu.
• Optimizēt radiātoru struktūru un izkārtojumu:
• Izmantojiet radiātorus ar palielinātu virsmas laukumu (piemēram, spraugaini, paneļradiātori) un optimizētas plūsmas ceļa dizainus.
• Droši nodrošiniet plūsmas ceļus siltuma attaisnošanas medijiem (gaisam vai ūdenim), izbeidziet vietējus plūsmas ierobežojumus un palieliniet siltuma attaisnošanas vienmērību.
• (Gaisa dzesēšanai) Optimizējiet ventilatoru pozīciju un kanālu dizainu, lai nodrošinātu vienmērīgu gaisa plūsmas apraksts virs radiātoru virsmas, minimizējot mirstošos zonās.
• Inteliģenta siltuma attaisnošanas kontrole:
• Automātiski pielāgojiet siltuma attaisnošanas sistēmas iznākumu (ventilatoru ātrumu/skaitu, eļļas pompu plūsmas ātrumu) atkarībā no eļļas temperatūras, virvielu temperatūras un apkārtējās temperatūras reāllaika uzraudzības. Tiek sasniegta pieprasījuma saskaņā siltuma attaisnošana, nodrošinot siltuma attaisnošanas efektivitāti, samazinot palīgiem iekārtu enerģijas patēriņu.

3.2 Kokmateriala un struktūras optimizācija, samazinot dzelzs zaudējumus (kokmagnētiskās zaudējumu kontrole)

• Izvēlieties augstas veiktspējas kokmaterialus:
• Prioritāte ir augstās permeabilitātes, zemas vienības zaudējumu saldinātam silīciem (piemēram, HiB staļstens) vai vēl modernākiem neformātām legāļiem (sniedz būtiskas priekšrocības bezslodzes zaudējumu samazināšanai).
• Stingri kontrolējiet silīciem blāvumu, taisnīgumu un izolācijas apklājuma kvalitāti, lai minimizētu histerezesa zaudējumus un vārpa straumes zaudējumus.
• Optimizēt kokdizainu un ražošanas procesus:
• Ieviest grādienta lapu ieplaukšanas tehnoloģijas, lai minimizētu magnētiskās pretestības savienojumos, samazinot papildu dzelzs zaudējumus.
• Precīzi kontrolējiet kokplaukšanas faktoru un klampēšanas spēku, lai nodrošinātu vienmērīgu magnētiskā ceļa sadalījumu un izvairītos no vietējām pārsaturēšanām.
• (Izmantojot modernas tehnoloģijas) Izpētiet tādas tehnoloģijas kā lazergravēšana (Laser Scribbling), lai vēl labāk optimizētu materiālu magnētisko domēnu struktūru.
• Optimizējiet kokapakšu grāvēšanas metodes un aizsargāšanu, lai samazinātu strukturālo komponentu blakus zaudējumus.

3.3 Virvielu dizaina optimizācija un procesu uzlabošana, samazinot varšanas zaudējumus (galvenās magnētiskās zaudējumu kontroles)

• Optimizēt virvielu struktūru un elektromagnētisko dizainu:
• Precīzi aprēķināt amperstundu sadalījumu, optimizējiet vedēja sekcijas formu (piemēram, izmantojot nepārtraukti transponētus kabeļus - CTC vai savstarpēji saistītus transponētus kabeļus - TTC), lai minimizētu cirkulārās straumes un vārpa straumes zaudējumus.
• Racionāli izvēlieties vedēja materiālu (augstas vedības bezbakstīgs vaiss) un straumes blīvumu, efektīvi samazinot DC rezistīvās zaudējumus, vienlaikus ievērojot temperatūras paaugstinājuma ierobežojumus.
• Optimizējiet virvielu augstumu, diametru un radiaļus izmērus, lai kontrolētu noplūsmas magnētisko fluxu un samazinātu blakus zaudējumus.
• Modernas ražošanas procesi:
• Nodrošiniet vienmērīgu virvielu saiteņu izmantojot konstanta spēka virvielu aparātūru.
• Izmantojiet modernas vakuumu spiediena impregnācijas (VPI) vai smaržu līdzplūšanas procesus, lai nodrošinātu tukšumu starpnieku pilnīgu aizpildīšanu izolējošajiem materiāliem, palielinot siltuma vedību un mehānisko stiprumu, tādējādi palīdzot siltuma attaisnošanai un samazinot daļējās izsoles.

3.4 Magnētiskās ceļa stāvokļa monitorings un proaktīvā uzturēšana (aizvērtais pārvaldības cikls, nodrošinot ilgtermiņa veiktspēju)

• Ieviest precīzu magnētiskās ceļa stāvokļa monitoringu:
• Kompleksiski novērtējiet magnētiskās ceļa veselību, integrējot tiešsaistes monitoringu (piemēram, Apstāvīgā Gāzu Analīze - DGA, augstfrekvenču daļējās izsoles monitoringu, vibrācijas/akustiskā troksna monitoringu, infrasarkano termogrāfiju) un bezsaistes testēšanu (regulāri virvielu deformācijas testēšana, bezslodzes un slodzes zaudējumu testēšana, kokapakšu zemes strāvas testēšana).
• Fokusēt Monitoringu: Kokapakšu vairāku punktu zemes saites defektu pazīmes, neprastas zaudējumu svārstības, magnētiskās aizsargāšanas un klampēšanas struktūru pārsildīšanās.
• Izveidot profilaktisku uzturēšanas mehānismu:
• Izstrādājiet mērķtiecīgus magnētiskās ceļa uzturēšanas plānus, balstoties uz stāvokļa monitoringa datiem un darbības vēsturi.
• Regulāri pārbaudīt kokapakšu un klampēšanas struktūras zemes saiti: nodrošiniet uzticamu vienpunkta zemes saiti, lai droši atklātu un labotu vairākus punktus zemes saites defektus (kas būtiski palielina dzelzs zaudējumus un izraisa pārsildīšanos).
• Pārbaudiet magnētiskās aizsargāšanas, klampēšanas un citus strukturālos komponentus: pārbaudiet slinkumu, pārsildīšanos vai izsolu pazīmes; lai droši likvidētu neatbilstības.
• Kopā ar kokapakšu/deguna paceltā pārbaudēm, veiciet fokusētas pārbaudes un uzturēšanas darbības kokapakšu plaukšanas savienojumu un klampēšanas stāvoklim.
• Izveiciet dziļu diagnostisko analīzi, lai identificētu atklātos neprastu zaudējumu tendences, lai noteiktu galvenos iemeslus un īstenotu labojumu darbības.

4. Gaidāmie labumi

• Būtisks temperatūras paaugstinājuma samazinājums: operācijas temperatūras (jo īpaši karstāko punktu temperatūras) tiek gaidīts, ka tiks efektīvi kontrolētas, samazinoties prognozētajiem mērķiem (piemēram, 15-25%), būtiski mazinot termiskās novecošanas stresu izolācijai.
• Efektīvs magnētiskās ceļa zaudējumu samazinājums:
• Dzelzs zaudējumi (bezslodzes zaudējumi): gaidāms 20-40% samazinājums, izmantojot jaunos materiālus un procesus (jo īpaši būtiski, izmantojot neformātām legāļus).
• Varšanas zaudējumi (slodzes zaudējumi): gaidāms 10-25% samazinājums, optimizējot virvielu dizainu.
• Kopējā efektivitāte palielinās par 1-3 procentpunktus, nodrošinot būtiskus ekonomiskus labumus un oglekļa emisiju samazinājumu.
• Būtisks uzticamības uzlabojums: pārsildīšanās un magnētiskās ceļa neatbilstības dēļ radītie neveiksmju riski tiek būtiski samazināti, palielinot iekārtu pieejamību un darbības laiku.
• Optimizēt kopējos dzīves cikla izmaksas: neraugoties uz iespējami augstāko sākotnējo investīciju (piemēram, augstas veiktspējas materiāli, modernas siltuma attaisnošanas sistēmas), ilgtermiņa energoresursu taupība, samazinātās uzturēšanas izmaksas un palielinātais darbības laiks sniedz būtiskākus labumus, sasniedzot labvēlīgu Atdevi No Investīcijām (ROI).

5. Piemērošanas joma

Šis risinājums piemērojams jauniem un eksistējošiem eļļas saturošiem pārvades (enerģijas) transformatoriem no 35kV un augstākās sprieguma līmeņa. Konkrēti pasākumi var tikt pielāgoti un īstenoti, atbilstoši transformatora kapacitātei, sprieguma līmenim, darbības videi, kritiskumam un pašreizējam stāvoklim.