Penyelesaian Peningkatan Prestasi Komprehensif untuk Transformator Penghantaran: Mengeoptimumkan Penyejukan dan Mengurangkan Kehilangan Litar Magnetik

1. Latar Belakang dan Cabaran​

Dengan pertumbuhan beban kuasa yang berterusan dan keperluan yang semakin ketat untuk operasi grid yang stabil, transformator penghantaran menghadapi cabaran yang serius berkaitan dengan kecekapan operasi, kawalan peningkatan suhu, dan kebolehpercayaan jangka panjang. Suhu operasi yang terlalu tinggi mempercepatkan penuaan bahan insulasi, memendekkan jangka hayat peralatan, dan meningkatkan risiko kegagalan. Kehilangan litar magnetik yang tinggi (utamanya kehilangan besi dan tembaga) mengurangkan kecekapan penggunaan tenaga, menyebabkan kos operasi yang tidak perlu. Untuk menangani dua isu utama yang biasa ditemui dalam transformator penghantaran—peningkatan suhu yang berlebihan​ dan ​kehilangan litar magnetik yang signifikan—penyelesaian komprehensif ini telah dirumuskan.

​2. Objektif Penyelesaian​

• ​Kurangkan Secara Signifikan Suhu Operasi:​​ Kawal suhu minyak atas dan suhu titik panas gulungan transformator dalam had operasi yang selamat.
• ​Kurangkan Berkesan Kehilangan Litar Magnetik:​​ Fokus pada pengurangan kehilangan tan beban (kehilangan besi) dan kehilangan beban (kehilangan tembaga), meningkatkan kecekapan operasi secara keseluruhan.
• ​Tingkatkan Kebolehpercayaan Operasi:​​ Kurangkan kadar kegagalan disebabkan oleh overheat dan kehilangan yang berlebihan, memanjangkan jangka hidup transformator.
• ​Optimalkan Kos Jangka Hayat Keseluruhan:​​ Tingkatkan kecekapan ekonomi transformator melalui penghematan tenaga dan frekuensi penyelenggaraan yang lebih rendah.

​3. Tindakan Pengurangan Utama​

Penyelesaian ini mengambil strategi integratif "Kawalan Sumber Kehilangan + Peningkatan Kemampuan Penyejukan + Pengurusan Kondisi yang Teliti":

​3.1 Optimumkan dan Naik taraf Sistem Penyejukan, Meningkatkan Kecekapan Penyejukan (Menangani Peningkatan Suhu)​​

• ​Gunakan Kaedah Penyejukan Berkecekapan Tinggi:​​
• ​Penyejukan Udara Paksa (OFAF/ODAF):​​ Modifikasi transformator yang sejuk secara semula jadi (ONAN) atau sejuk udara paksa (ONAF) yang sedia ada, atau pasang unit baru dengan kipas aksial berprestasi tinggi. Pilih kipas yang berkecekapan, rendah bunyi, dan tahan cuaca digabungkan dengan kawalan aliran udara pintar (contohnya, permulaan/penutupan automatik berdasarkan suhu atau penyesuaian pemandu frekuensi boleh ubah) untuk meningkatkan kecekapan konveksi udara di permukaan radiator dan mengeluarkan haba dengan cepat.
• ​Penyejukan Minyak Air Paksa (OFWF):​​ Diprioritaskan untuk transformator kapasiti ultra-tinggi, unit dengan faktor beban yang tinggi, atau yang beroperasi dalam suhu persekitaran yang tinggi. Dilengkapi dengan pam minyak berkecekapan tinggi dan penukar haba plat untuk menggunakan kapasiti haba spesifik air yang tinggi untuk pertukaran haba yang berkesan. Memerlukan sistem rawatan air sokongan (untuk mencegah penimbunan dan karat) dan mekanisme jaminan kebolehpercayaan (contohnya, litar air berganda, pam sandaran).
• ​Penyejukan Bantu Pipa Hab:​​ Pasang modul pipa hab pada titik-titik penting radiator untuk menghantar dan mengeluarkan haba titik panas setempat melalui prinsip perubahan fasa.
• ​Optimumkan Struktur dan Tata Letak Radiator:​​
• Gunakan radiator dengan luas permukaan yang ditingkatkan (contohnya, radiator bersirip, radiator panel) dan reka bentuk laluan aliran yang dioptimumkan.
• Pastikan laluan aliran media penyejukan (udara atau air) lancar, hilangkan batasan aliran setempat, dan tingkatkan keuniforman pelepasan haba.
• (Untuk penyejukan udara) Optimumkan kedudukan kipas dan reka bentuk saluran untuk memastikan liputan aliran udara yang seragam di permukaan radiator, mengurangkan zon mati.
• ​Kawalan Penyejukan Pintar:​​
• Sesuaikan keluaran sistem penyejukan (kelajuan/angka kipas, kadar aliran pam minyak) berdasarkan pemantauan masa nyata suhu minyak, suhu gulungan, dan suhu persekitaran. Capai penyejukan atas permintaan, menjamin keberkesanan pelepasan haba sambil mengurangkan penggunaan tenaga peralatan tambahan.

​3.2 Optimumkan Bahan dan Struktur Inti, Mengurangkan Kehilangan Besi (Kawalan Kehilangan Magnetik Inti)​​

• ​Pilih Bahan Inti Berprestasi Tinggi:​​
• Utamakan lembaran besi silikon bertemperatur rendah permeabiliti tinggi, kehilangan unit rendah (contohnya, HiB steel) atau bahan alloy amorfus yang lebih canggih (menawarkan kelebihan signifikan untuk pengurangan kehilangan tan beban).
• Kawal ketebalan lembaran besi silikon, kelembutan, dan kualiti pelapisan insulasi untuk mengurangkan kehilangan histeresis dan arus eddy.
• ​Optimumkan Reka Bentuk dan Proses Pembuatan Inti:​​
• Laksanakan teknik stacking step-lap untuk mengurangkan rintangan magnet pada sambungan, mengurangkan kehilangan besi tambahan.
• Kawal faktor stacking inti dan daya pemampatan dengan tepat untuk memastikan pembahagian laluan magnet yang seragam dan mengelakkan kesepakan tempatan.
• (Menerapkan Teknologi Canggih) Kaji teknik seperti laser scribing (Laser Scribbling) untuk mengoptimumkan struktur domain magnetik bahan.
• Optimumkan kaedah grounding inti dan perisai untuk mengurangkan kehilangan stray pada komponen struktur.

​3.3 Optimumkan Reka Bentuk Gulungan dan Perbaiki Proses, Mengurangkan Kehilangan Tembaga (Kawalan Kehilangan Magnetik Utama)​​

• ​Optimumkan Struktur Gulungan dan Reka Bentuk Elektromagnetik:​​
• Kira dengan tepat taburan ampere-turn, optimumkan bentuk keratan rentas konduktor (contohnya, menggunakan kabel transposisi berterusan - CTC atau kabel transposisi self-bonding - TTC) untuk mengurangkan arus sirkulasi dan kehilangan arus eddy.
• Pilih bahan konduktor (tembaga bebas oksigen berkonduktiviti tinggi) dan ketumpatan arus dengan wajar, mengurangkan kehilangan rintangan DC sambil memenuhi batasan peningkatan suhu.
• Optimumkan ketinggian, diameter, dan dimensi radial gulungan untuk mengawal flux bocor dan mengurangkan kehilangan stray.
• ​Proses Pembuatan Canggih:​​
• Pastikan kepadatan gulungan yang seragam menggunakan peralatan gulungan tekanan tetap.
• Gunakan proses Impregnasi Tekanan Vakum (VPI) atau pencetakan resin canggih untuk memastikan pengisian celah dengan bahan insulasi yang teliti, meningkatkan konduktiviti termal dan kekuatan mekanikal, membantu pelepasan haba dan mengurangkan pelepasan separa.

​3.4 Pemantauan Kondisi Litar Magnetik dan Penyelenggaraan Proaktif (Pengurusan Gelung, Menjamin Prestasi Jangka Panjang)​​

• ​Laksanakan Pemantauan Kondisi Litar Magnetik yang Teliti:​​
• Nilaikan kesihatan litar magnet secara menyeluruh dengan mengintegrasikan pemantauan online (contohnya, Analisis Gas Terlarut - DGA, pemantauan pelepasan separa frekuensi tinggi, pemantauan getaran/bunyi akustik, termografi inframerah) dan ujian offline (ujian deformasi gulungan berkala, ujian kehilangan tan beban & beban, ujian arus ground inti).
• Fokus Pemantauan: Tanda-tanda kesalahan grounding multi-point inti, fluktuasi kehilangan abnormal, overheat perisai magnet dan struktur pemampatan.
• ​Wujudkan Mekanisme Penyelenggaraan Pencegahan:​​
• Rancang pelan penyelenggaraan litar magnet yang ditargetkan berdasarkan data pemantauan kondisi dan sejarah operasi.
• ​Periksa grounding inti dan struktur pemampatan secara berkala:​​ Pastikan grounding satu titik yang dapat dipercayai, deteksi dan betulkan kesalahan grounding multi-point (yang secara signifikan meningkatkan kehilangan besi dan menyebabkan overheat).
• ​Periksa perisai magnet, pemampat, dan komponen struktur lain:​​ Semak kekendoran, overheat, atau jejak pelepasan; hilangkan anomali dengan segera.
• Selama pemeriksaan angkat inti/tutup, lakukan pemeriksaan dan penyelenggaraan fokus pada sambungan lapisan inti dan keadaan pemampatan.
• Lakukan analisis diagnosis mendalam terhadap tren peningkatan kehilangan abnormal yang dikesan untuk mengenal pasti punca asal dan melaksanakan tindakan pembetulan.

​4. Manfaat yang Diharapkan​

• ​Pengurangan Signifikan Peningkatan Suhu:​​ Suhu operasi (terutamanya suhu titik panas) diharapkan dapat dikawal dengan efektif, dengan pengurangan mencapai sasaran yang diramalkan (contohnya, 15-25%), sangat mengurangkan stres penuaan termal pada insulasi.
• ​Pengurangan Efektif Kehilangan Litar Magnetik:​​
• Kehilangan besi (Kehilangan Tan Beban): Diharapkan pengurangan 20-40% melalui bahan dan proses baru (terutamanya signifikan apabila menggunakan alloy amorfus).
• Kehilangan tembaga (Kehilangan Beban): Diharapkan pengurangan 10-25% melalui reka bentuk gulungan yang dioptimumkan.
• Penambahbaikan kecekapan secara keseluruhan sebanyak 1-3 persen, memberikan manfaat ekonomi yang considerable dan pengurangan emisi karbon.
• ​Peningkatan Substansial Kebolehpercayaan:​​ Risiko kegagalan disebabkan oleh overheat dan anomali litar magnetik sangat berkurang, meningkatkan ketersediaan peralatan dan memanjangkan jangka hidup.
• ​Kos Jangka Hayat Keseluruhan yang Dioptimumkan:​​ Walaupun mungkin memerlukan pelaburan awal yang lebih tinggi (contohnya, bahan berprestasi tinggi, sistem penyejukan canggih), manfaat yang diperoleh dari penghematan tenaga jangka panjang, pengurangan kos penyelenggaraan, dan perpanjangan jangka hidup adalah lebih substantial, mencapai Return on Investment (ROI) yang menguntungkan.

​5. Lingkup Aplikasi​

Penyelesaian ini berlaku untuk transformator penghantaran (tenaga) imersi minyak yang baru dibina dan sedang beroperasi pada tahap voltan 35kV dan ke atas. Ukuran-ukuran tertentu boleh disesuaikan dan dilaksanakan berdasarkan kapasiti, tahap voltan, persekitaran operasi, kepentingan, dan keadaan semasa transformator.