Kényszerített olaj- és vízhűtők transzformátorokhoz

 Kényszerített{0}}olajhűtők (FOC)

(I) Működési elv

A kényszerített{0}}olajhűtők a „kényszer keringetés + léghűtés” logikáján alapulnak, megtörve a természetes olajcirkulációs hűtés hőmérséklet-különbségtől való függőségét. Az olajáramlás aktív mozgatásával a keringés felgyorsítása érdekében jelentősen javítják a hőelvezetés hatékonyságát. A Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) 60076-2:2011 szabványa szerint hűtési módja OFAF (Oil Forced-Air Forced) kódolású, ami belső kényszerített olajkeringést és külső kényszerlevegő-keringést jelent. Működés közben egy erre a célra kialakított búvárszivattyú kivonja a forró olajat a tartály felső rétegéből, nyomás alá helyezi, és a hűtőtest hőelvezető csőkötegébe küldi. Ezzel egyidejűleg a hűtőventilátor elindul, és a levegőt gyorsan kényszeríti a hőelvezető csövek felületére. A hővezetés és a konvekció révén a forró olajban lévő hő gyorsan a levegőbe kerül. A lehűtött transzformátorolaj alacsonyabb hőmérsékletű és megnövelt sűrűségű, az alsó összekötő csövön keresztül visszafolyik a transzformátor tartály aljára, hogy újra lehűtse a magot és a tekercseket, teljes kényszerű olajcirkulációs hőleadó hurkot képezve, amely folyamatosan eltávolítja a berendezés működése során keletkező hőt.

(2) Szerkezeti összetétel

A kényszerű olajhűtő főként a hűtőtestből, a búvárszivattyúból, a hűtőventilátorból, az olajcsőrendszerből, az elektromos vezérlődobozból és a kiegészítő védelmi alkatrészekből áll. A hűtőtest általában cső{1}}bordás szerkezetű, a hőleadó csövek korrózióálló-ellenálló, nagy-hővezetőképességű-réz- vagy alumíniumcsőből készülnek, külső bordázással a hőleadási terület növelése érdekében. A búvárszivattyú, mint az olajkeringtetés energiaforrása, nagy hatásfokkal, alacsony zajszinttel és olajkorrózióval szembeni ellenállással rendelkezik, így stabil olajkeringést biztosít. A hűtőventilátor többnyire egy axiális áramlású ventilátor, amelyet egy hőmérséklet-érzékelő vezérel, és csak akkor indul el, ha az olaj hőmérséklete eléri a beállított értéket, és energiatakarékos működést ér el. Az elektromos vezérlődoboz felelős az olajszivattyú és a ventilátor indításának és leállításának általános vezérléséért, valamint integrálja a hőmérséklet- és olajáramlás-felügyeleti funkciókat. A kiegészítő védelmi komponensek közé tartoznak az olajáramlás-jelzők és a nyomáskülönbség-jelzők, amelyek riasztást adhatnak az olajkeringés meghibásodása vagy a rendellenes olaj{10}}víznyomás-különbségek esetén, ezzel biztosítva a berendezés biztonságát.

(3) Alapvető szolgáltatások és alkalmazási forgatókönyvek
A kényszerített olajhűtők fő előnye a nagy hőelvezetési hatékonyság. Az olajba merített levegős hűtési (ONAF) módszerekhez képest ezek hőleadási hatásfoka több mint 30%-kal növelhető, ami kielégíti a nagy transzformátorok hőleadási igényeit nagy terhelésű üzemben; A szerkezet viszonylag kompakt, és közvetlenül a transzformátortestre szerelhető, kis helyigénnyel és mérsékelt karbantartási munkaterheléssel; Erős alkalmazkodóképesség, beállíthatja a hőleadási kapacitást a futó hűtők számának növelésével vagy csökkentésével a transzformátor terhelésének változásai szerint, és elérheti a terhelés és a hőleadás közötti összhangot.

Alkalmazási forgatókönyvei főként nagy{0}}nagyfeszültségű transzformátorokra összpontosítanak, különösen a 220 kV vagy annál magasabb feszültségszintű, 120 MVA vagy nagyobb kapacitású teljesítménytranszformátorokra, amelyeket széles körben használnak alállomásokban, erőművekben, ipari üzemekben és más forgatókönyvekben. Speciális forgatókönyvekben, például a középső csatorna rugalmas, egyenes vissza---átalakító állomásaiban, alacsony-zajú kényszerű olajhűtőket is használnak a működési zaj csökkentésére, alacsony-zajú búvárszivattyúkkal kombinálva, hogy minimalizálják a berendezés működésének a környező környezetre gyakorolt ​​hatását.

Kényszerített vízhűtők (FWC) transzformátorokhoz
(1) Működési elv

A kényszerített vízhűtő kettős kényszerhűtési módot alkalmaz, a „kényszer olajkeringtetés+vízhűtés”, szabványos hűtési módja pedig OFWF (Oil Forced Water Forced) kódolású, ami belső olaj-kényszerkeringést és külső vízkényszer-cirkulációt jelent. Az alapvető logika a víz magas fajlagos hőkapacitásának és hővezető képességének kihasználása a levegőhöz képest, és hatékony hőelvezetés az olaj-víz hőcseréje révén. Működés közben a merülő olajszivattyú kiszívja a forró olajat a transzformátor olajtartályából, és az olaj{4}}víz hőcserélőbe (hűtőtestbe) küldi. Ezzel egyidejűleg a keringtető vízszivattyú hűtővizet (többnyire ipari keringető vagy folyóvizet) pumpál a hőcserélő másik csatornájába. A forró olaj és a hűtővíz ellentétes irányban áramlik a hőcserélőben, és a hővezetés révén a forró olajban lévő hő gyorsan átkerül a hűtővízbe; A lehűtött transzformátorolaj visszafolyik az olajtartályba, hogy továbbra is részt vegyen a hűtési ciklusban, míg a hőt felvevő hűtővíz távozik a hűtőből. Az ezt követő hűtési kezelést követően újrahasznosítható vagy közvetlenül kiüríthető, kettős hűtőkört alkotva, az "olaj keringés + víz keringtetés".

Érdemes megjegyezni, hogy működés közben gondoskodni kell arról, hogy az olajnyomás magasabb legyen, mint a víznyomás. Ha a hőcserélő cső elszakad és víz kerül a transzformátorolajba, az szigeteléskárosodást és katasztrofális baleseteket okoz. Ezért ennek a rendszernek rendkívül magas követelményei vannak a tömítési teljesítmény tekintetében.

(2) Szerkezeti összetétel A kényszerített vízhűtő szerkezete összetettebb, mint a kényszerű olajhűtőé, főként a hűtőtestből, a merülő olajszivattyúból, a keringető vízszivattyúból, az olaj-vízcsőrendszerből, az elektromos vezérlődobozból és a biztonsági védőberendezésekből áll. A hűtőtest (olaj{3}}víz hőcserélő) egy olajkamrából és két vízkamrából áll. Az olajkamrát sűrűn tömött hűtőcsövek töltik fel, amelyeken át áramlik a hűtővíz. A külső olajkamra terelőlemezekkel van felosztva több csatornára, így biztosítva, hogy a forró olaj kanyargósan áramlik a hűtőcsövek felületén, javítva a hőcsere hatékonyságát. A vízkamra felső és alsó kamrára van osztva, az alsó vízkamra további két üregre van osztva, lehetővé téve a hűtővíz kétirányú áramlását, tovább fokozva a hőleadást. Az olaj-vízcsőrendszer szelepekkel, szűrőkkel és egyéb alkatrészekkel van felszerelve, amelyek szabályozzák az olaj- és vízáramlási sebességet, szűrik a szennyeződéseket, és megakadályozzák a csövek eltömődését. A biztonsági védelmi eszközök az olajáramlás-jelzőkön és a nyomáskülönbség-jeleken kívül vízszint-figyelő és víznyomás-figyelő komponenseket is tartalmaznak, amelyek valós időben figyelik a vízkeringtető rendszer működési állapotát, és azonnal észlelik a szivárgást, vízhiányt és egyéb problémákat.

(3) Alapvető szolgáltatások és alkalmazási forgatókönyvek

A kényszervízhűtők legnagyobb előnye a rendkívül magas hőleadási hatékonyság. Azonos hűtőteljesítmény mellett térfogatuk jóval kisebb, mint a kényszerű olajhűtőké, könnyebbek és alacsonyabb zajszinttel működnek (nincs ventilátorzaj), ami megkönnyíti a beltéri telepítést és alkalmassá teszi őket szigorú zaj- és helyigényű forgatókönyvekre. Ugyanakkor hőelvezetési hatásukat kevésbé befolyásolja a környezeti hőmérséklet, így stabil hőelvezetési teljesítményt tartanak fenn magas-hőmérsékletű környezetben, így alkalmasak nagy terhelés és magas hőmérséklet mellett működő transzformátorokhoz.

Korlátai elsősorban a rendszer nagy bonyolultságában, a hűtővíz minőségével és az ellátás stabilitásával szemben támasztott magas követelményekben, a vízkeringtető rendszer rendszeres karbantartásában, a hűtővíz utánpótlásban, a fagyálló adagolásában, a hőcserélők tisztításában rejlenek; és a vízhűtéses rendszerek viszonylag rövid élettartama-, ami megnehezíti a transzformátoréval azonos élettartam elérését (jellemzően 40 év fizikai élettartam), ami növeli a későbbi karbantartási költségeket és a berendezések cseréjének gyakoriságát.

Az alkalmazási forgatókönyvek főként a bőséges vízkészlettel és könnyű vízelvezetéssel rendelkező területekre koncentrálódnak, mint például a főtranszformátorok a vízerőművek épületeiben; és olyan helyeken, ahol korlátozott hely és szigorú zajkövetelmények vannak, mint például a földalatti alállomások, a városi magterületek alállomásai és adatközpontok. Használhatók ultra{1}}nagy kapacitású transzformátorok hűtésére is, hogy kielégítsék a szélsőséges terhelések hőelvezetési igényeit.

A transzformátorok maghűtő berendezéseiként a kényszerű olajhűtők és a kényszerített vízhűtők egyedi felépítésükkel és teljesítményükkel különböző alkalmazási forgatókönyvekhez igazodnak, és együttesen biztosítják a transzformátorok biztonságos és stabil működését. A kényszerű olajhűtők a nagy transzformátorok fő hűtési választásává váltak egyszerű felépítésük, kényelmes karbantartásuk és erős alkalmazkodóképességük miatt; Az erőltetett vízhűtők pótolhatatlan szerepet játszanak speciális helyzetekben, mivel nagy hatékonyságuk van a hőelvezetésben, alacsony zajszintjük és kompaktságuk.

Az energiarendszer folyamatos fejlesztésével a hűtőtechnológiát továbbra is optimalizálják, és a jövőben az intelligencia, a hatékonyság és az energiatakarékosság lesz a fő fejlesztési irány. A gyakorlati alkalmazásokban szükség van a karbantartás tudományos megválasztására és szabványosítására olyan tényezők alapján, mint a transzformátorok működési követelményei és telepítési környezete, a hűtőrendszerek hőleadási hatékonyságának maradéktalan kihasználása, a transzformátorok élettartamának meghosszabbítása, a villamosenergia-rendszerek biztonságos, hatékony és stabil működésének biztosítása, valamint az energiaátvitel és -ellátás szilárd támogatása.