Popis
Chladiaci systém transformátora je kľúčovým komponentom na zaistenie jeho bezpečnej, spoľahlivej a{0}}dlhodobej prevádzky. Jeho hlavnou úlohou je efektívne odvádzať teplo vznikajúce pri prevádzke transformátora (strata medi a železa) do okolitého prostredia, a tým udržiavať teplotu komponentov transformátora v povolených medziach a zabrániť rýchlemu starnutiu alebo poškodeniu izolačných materiálov v dôsledku prehriatia.
1. Prečo je potrebné chladenie?
Počas prevádzky transformátora vytvárajú vinutia a jadro veľké množstvo tepla v dôsledku strát (strata odporu, strata vírivým prúdom atď.), čo spôsobuje zvýšenie teploty. Izolačné materiály (ako je olej a papier) sú mimoriadne citlivé na teplotu. Podľa klasického „6-stupňového pravidla“ alebo „8-stupňového pravidla“ sa životnosť izolačných materiálov s každým zvýšením teploty o 6-8 stupňov znižuje zhruba na polovicu. Preto je efektívne chladenie kľúčové pre predĺženie životnosti transformátora.
2. Klasifikácia a kódy metód chladenia
Spôsob chladenia transformátora je zvyčajne reprezentovaný písmenovými kódmi podľa medzinárodných noriem (napr. IEC 60076), ktoré pozostávajú z 2 až 4 písmen, ktoré predstavujú:
Chladiace médium: Prvé písmeno označuje vnútorné chladiace médium v kontakte s vinutím.
O: Minerálny olej alebo syntetická izolačná kvapalina s bodom vzplanutia menším alebo rovným 300 stupňov.
K: Insulating liquid with a flash point >300 stupňov.
L: Izolačná kvapalina s nemerateľným bodom vzplanutia (ako sú niektoré syntetické estery).
G: Plyn (napríklad vzduch).
W: Voda.
Spôsob cirkulácie: Druhé písmeno predstavuje spôsob cirkulácie vnútorného chladiaceho média.
N: Prirodzená konvekcia (horúci olej stúpa, studený klesá, poháňaný teplotným rozdielom).
F: Nútený obeh (nesmerovaný), olej cirkuluje čerpadlom.
D: Riadený nútený obeh, kde čerpadlo nasmeruje olej priamo do špecifických kanálov vo vinutí, čím poskytuje vyššiu účinnosť chladenia.
Externé chladiace médium: Tretie písmeno označuje externé chladiace médium.
A: Vzduch.
W: Voda.
Spôsob cirkulácie externého chladiaceho média: Štvrté písmeno označuje spôsob cirkulácie externého chladiaceho média.
N: Prirodzená konvekcia (ako je prirodzená cirkulácia vzduchu).
F: Nútená cirkulácia (napríklad ventilátor{0}}vnútený vzduch).
3. Podrobné vysvetlenie bežných spôsobov chladenia
1. Oil-ponorné transformátory
Toto je najbežnejší spôsob chladenia výkonových transformátorov. Transformátor je naplnený transformátorovým olejom, ktorý pôsobí ako izolačné médium aj ako hlavné chladiace médium.
ONAN (Oil Natural Air Natural)
- Princíp: Spolieha sa na prirodzenú konvekciu oleja. Teplo generované vinutím a jadrom ohrieva transformátorový olej. Horúci olej stúpa do hornej časti olejovej nádrže a uvoľňuje teplo do vzduchu cez radiátory (chladiace rebrá alebo rúrky), zatiaľ čo ochladený olej klesá na dno nádrže a vytvára prirodzenú cirkuláciu.
- Charakteristika: Jednoduchá konštrukcia, spoľahlivosť, -bezhlučný, bezúdržbový-.
- Použitie: Malé distribučné transformátory (napr. tie, ktoré sa používajú v obytných oblastiach alebo budovách).
ONAF (Oil Natural Air Forced)
- Princíp: Ventilátor sa pridáva do chladiča transformátora ONAN. Keď sa zvýši zaťaženie transformátora a teplota sa zvýši, regulátor teploty automaticky spustí ventilátor, čím prinúti prúdenie vzduchu urýchliť chladenie chladiča.
- Charakteristika: Výrazne zvýšený chladiaci výkon s ventilátormi, ktoré sa môžu spúšťať a zastavovať automaticky v závislosti od zaťaženia/teploty, energeticky-úsporné.
- Použitie: Stredné až veľké výkonové transformátory, široko používané.
OFAF/ODAF (Oil Forced Air Forced / Oil Directed Air Forced)
- Princíp: Okrem pridania ventilátora sa pridáva aj olejové čerpadlo. Čerpadlo núti transformátorový olej cirkulovať rýchlejšie cez radiátory. Technológia ODAF (directed) to posunie ešte ďalej tým, že presne nasmeruje olej do kapilárnych kanálov vo vinutí, čím sa výrazne zlepší účinnosť chladenia v najteplejších bodoch (vo vnútri vinutia).
- Charakteristika: Extrémne silný chladiaci výkon, pomerne zložitá štruktúra.
- Použitie: Veľké ultra{0}}vysokonapäťové transformátory, hlavné transformátory vo veľkokapacitných elektrárňach-.
OFWF/ODWF (vynútené olejom a vodou)
- Princíp: Používa olej-na-vodný výmenník tepla (chladič) namiesto vzduchom-chladeného radiátora. Horúci transformátorový olej sa čerpá do chladiča, kde sa teplo odovzdáva prúdiacej chladiacej vode. Ochladený olej sa potom vracia späť do transformátora.
- Charakteristika: Veľmi vysoká účinnosť chladenia, neovplyvnená okolitou teplotou. Vyžaduje si však spoľahlivý systém cirkulácie vody (čerpadlá, potrubia, ventily atď.), má vysoké náklady a požiadavky na údržbu a nesie so sebou riziko zmiešania a úniku olejovej{2} vody.
- Použitie: Ultra{0}}veľké transformátory umiestnené v oblastiach s dostatkom vody (ako sú vodné elektrárne) alebo v oblastiach, kde priestorové obmedzenia bránia ochladzovaniu vzduchu (ako sú podzemné rozvodne).
2. Transformátory suchého{1}}typu
Transformátory suchého{0}}typu používajú vzduch (alebo pevnú izoláciu, ako je epoxidová živica) ako vnútorné chladiace médium a ich spôsob chladenia je pomerne jednoduchý.
AN (Prirodzené chladenie vzduchom)
- Princíp: Spolieha sa na prirodzené prúdenie vzduchu a radiačné chladenie z plášťa transformátora.
- Použitie: Transformátory suchého -typu- s malou kapacitou.
AF (nútené chladenie vzduchom)
- Princíp: Nainštalujte ventilátory pod alebo okolo telesa transformátora, aby chladil vzduch cez priechody medzi vinutiami a odvádzal teplo.
- Vlastnosti: Zvyčajne vybavené inteligentným ovládaním; ventilátory sa automaticky spustia pri vysokom zaťažení, čo umožňuje zvýšenie výstupnej kapacity transformátora o 40% - 50%.
- Použitie: Stredne až veľkokapacitné transformátory -suchého{1}} typu, bežne používané vo vnútorných rozvodniach, budovách, podchodoch a na iných miestach s vysokými požiadavkami na požiarnu bezpečnosť.
Prehľad
Chladiaci systém transformátora je kritickou súčasťou jeho konštrukcie, ktorá priamo ovplyvňuje výstupnú kapacitu transformátora, prevádzkovú účinnosť a životnosť. Výber vhodnej metódy chladenia je výsledkom vyváženia nákladov, spoľahlivosti, zložitosti údržby a prostredia inštalácie.
