Explication détaillée des méthodes de refroidissement du transformateur et des principes de dissipation de chaleur
Les transformateurs sont comme des pros qui travaillent - ils lancent toujours de la chaleur lorsqu'ils sont au travail. Cette chaleur provient des pertes de base et de la résistance dans leurs enroulements, et si elle traîne trop longtemps, les problèmes commencent. L'huile (ou tout ce qui fait le refroidissement) se réchauffe, l'isolation commence à agir et la durée de vie du transformateur prend un coup. Systèmes de refroidissement donc? Ils sont essentiellement le CA de ces formes de travail de puissance - en lançant la chaleur pour garder tout suffisamment frais pour fonctionner. Permettez-moi de vous guider à travers les principales méthodes de refroidissement et comment elles réalisent cette astuce de refroidissement.
I. Comment sort la chaleur du transformateur
La chaleur se déplace de trois manières ici, chacune faisant sa part:
Conduction: La chaleur des noyaux et des enroulements se déplace par l'isolation aux murs du réservoir ou aux refroidisseurs. C'est comme la façon dont une cuillère dans la soupe chaude devient de l'acier chaud-silicium est un speedster à cela, conduisant de la chaleur à environ 40 W / (M · K), tandis que l'huile minérale est plus un slowpoke à environ 0,12W / (M · K). Le métal gagne clairement la course de relais de chaleur.
Convection: L'huile d'équipage de refroidissement ou les circulation de l'air pour faire le levage lourd. Parfois, il mose tout seul, parfois il est poussé, mais de toute façon, il attrape la chaleur des points chauds et le transporte où il peut s'échapper.
Radiation: les surfaces chaudes tirent de la chaleur dans les grands espaces, suivant la loi Stefan-Boltzmann. Fondamentalement, plus ils sont chauds, plus ils font exploser de chaleur un feu de camp de plus en plus chaud et plus chaud.
La convection est l'étoile ici, avec plus de 60% de la chaleur. C'est pourquoi les conceptions de refroidissement consistent à s'assurer que cette circulation est de premier ordre.
Ii Méthodes de refroidissement courantes et leurs configurations
1. Refroidissement naturel immeuré à l'huile (onan)
Les petits à moyens transformateurs aiment celui-ci. Il est discret: l'huile s'imprègne de la chaleur des noyaux et des enroulements, devient plus léger et flotte vers le débardeur. Là, il jette la chaleur à travers les parois du réservoir et les radiateurs attachés, puis se refroidit, se lance et s'enfonce pour en savoir plus.
Pour aider, le réservoir a des radiateurs supplémentaires-flat ou des tubes ronds - qui donnent à la chaleur plus d'endroits pour s'échapper. Il est simple, facile à s'occuper et fonctionne pour Transformers jusqu'à 6300kva. Gardez simplement un œil sur les journées supérieures à l'huile à huile, ne la laissez pas ramper à 85 degrés.
2. Refroidissement à l'air forcé à l'huile (OFAF)
C'est Onan avec un petit coup de pouce: les fans. Ces ventilateurs soufflent de l'air sur les radiateurs, dépassant la vitesse du vent de 0,5 m / s paresseux à 3 à 5 m / s. Soudain, la puissance de refroidissement obtient 30 à 50% de plus de type donnant à la chaleur une sortie plus rapide.
L'huile se déplace toujours naturellement; Les ventilateurs accélèrent à quelle vitesse l'air emporte de la chaleur. Il est parfait pour les transformateurs entre 10 et 63 mVa, comme les principaux dans des sous-stations de 35 kV. Les fans sont aussi intelligents, ils se lancent en marche lorsque Top Oil atteint 65 degrés et s'éteint à 50 degrés, économisant de l'énergie comme un colocataire responsable.
3. Refroidissement à l'air de circulation d'huile forcée (FOAF)
Bigger Transformers-110kV et le besoin d'un équipe de refroidissement plus intense. Ils apportent donc des pompes pour pousser de l'huile à travers des conduits d'enroulement à 1 à 2 m / s, 5 à 10 fois plus rapides qu'il ne le ferait naturellement. Ensuite, les ventilateurs refroidissent l'huile alors qu'elle se déroule à travers les radiateurs.
Deux joueurs clés ici:
Pompes submergées: Ces gars poussent l'huile froide dans les enroulements pour saisir la chaleur, comme un missile à la recherche de chaleur.
Refroidisseurs d'air: radiateurs avec des ventilateurs qui soufflent de l'air sur eux, refroidissant l'huile chaude avant qu'elle ne revienne au réservoir.
Cela refroidit deux fois aussi bien que l'OFAF, c'est donc pour Transformers 100mva et plus. Mais ces pompes doivent rester sur leur jeu, s'ils démissionnent, l'huile cesse de bouger et les choses se réchauffent plus rapidement qu'une voiture en été.
4. Circulation d'huile forcée refroidissement à l'eau (FOW)
Dans des endroits avec beaucoup d'eau ou où le bruit est une sous-étape intérieure sans go-, l'eau prend le relais de l'air dans les échangeurs de chaleur. L'eau est un champion conducteur de chaleur, 25 fois mieux que l'air (0,6W / (m · k) par rapport aux statistiques de l'air), donc il refroidit l'huile en un éclair. L'eau chauffée se dirige vers les tours de refroidissement pour se détendre, puis les boucles pour en savoir plus.
Il est 3 à 4 fois plus efficace que le refroidissement à l'air et le silence, mais les systèmes d'eau sont un peu de fantaisie de type entretien très élevé qui nécessitent des contrôles réguliers. Idéal pour 220kV + Transformers.
5. refroidissement naturel / air de type sec (AN / AF)
Transformers secs-pensant les époxy-cast-skip de l'huile et utilisez de l'air. Un air laisse circuler librement; AF ajoute des ventilateurs pour pousser l'air à travers les enroulements à 2-3 m / s, ce qui rend le refroidissement 50% meilleur.
Ce sont parfaits pour les endroits où le feu est une hauteur d'inquiétude, des métros, ce genre de chose. Mais ils dépassent environ 20 mva. Les enroulements utilisent une isolation difficile, comme l'époxy de la classe H, pour gérer la chaleur.
Iii. Choisir le bon refroidissement et comment ils s'accumulent
Choisissez en fonction de la taille, de l'emplacement et de la quantité de maintenance que vous souhaitez:
Moins ou égal à 10 mva: onan ou un sont vos meilleurs paris simples, pas de puissance supplémentaire nécessaire, comme un fan de base.
10-100mva: OFAf ou AF fonctionnent bien, la gestion des changements de charge sans coûter un ventilateur de type tonne avec quelques paramètres supplémentaires.
Supérieur ou égal à 100 mva: FOAF ou FOW sont des musts - ce sont les poussoirs lourds qui peuvent gérer la chaleur.
Pertes délicates: sautez le refroidissement par eau dans les zones humides; Les types secs sont meilleurs là où les explosions sont un risque.
En termes d'efficacité: FOW gagne (150W / L), puis FOAF (80-120W / L), puis onan (30-50W / L). Mais Onan est comme un vieux drame fiable, facile à prendre en charge.
Iv. Numéros de conception clés à retenir
Zone de refroidissement: Les transformateurs d'huile ont besoin de 1,5 à 3 m² par KVA. Les unités plus grandes sont plus efficaces, nécessitant moins de kva, car les radiateurs sont emballés.
Vitesse d'écoulement d'huile: pour les systèmes forcés, 0,5 à 2 m / s est plus rapide que cela et il devient bruyant, comme un ventilateur sur Max Blast.
Élévation de la température: les types d'huile peuvent gérer jusqu'à 55K (naturels) ou 60k (forcés); Les enroulements secs vont jusqu'à 100k (classe F) ou 125k (classe H) - connaître vos limites!
V. Conseils de maintenance
Types d'huile: Vérifiez les niveaux d'huile réguliers, les radiateurs propres chaque année et testez les ventilateurs / pompes mensuels en forme comme vous le feriez pour un vélo.
Types secs: soufflez les enroulements tous les trois mois et assurez-vous que les fans fonctionnent à droite est leur pire ennemi.
Refroidissement par eau: regardez la conductivité de l'eau chaque semaine (gardez-la sous 20 μs / cm) et proposez des échangeurs de chaleur propres annuels, une véritable buzzkill est une véritable buzzkill.
Conclusion
Les systèmes de refroidissement sont tout au sujet de la fabrication de l'équilibre que de la chaleur sort que cela est généré. Faites les choses correctement et votre transformateur fonctionnera comme un rêve. La nouvelle technologie, comme les tueurs de chaleur et le refroidissement par immersion, ainsi que les contrôles intelligents (les fans qui s'ajustent par eux-mêmes, les vérifications temporaires en temps réel), rendent ces systèmes encore meilleurs. Bonne nouvelle pour les réseaux électriques et les villes animées - tout le monde reste au frais, à la fois au propre et au figuré.