Prisilni hladnjaci ulja i vode za transformatore
Prisilni-hladnjaci ulja (FOC)
(I) Princip rada
Prisilni-hladnjaci ulja temelje se na temeljnoj logici "prisilne cirkulacije + hlađenje zrakom", razbijajući ovisnost hlađenja prirodnom cirkulacijom ulja o temperaturnoj razlici. Aktivnim pokretanjem protoka ulja kako bi se ubrzala cirkulacija, značajno poboljšavaju učinkovitost odvođenja topline. Prema standardu Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC) 60076-2:2011, njegova metoda hlađenja kodirana je kao OFAF (Oil Forced-Air Forced), što znači unutarnja prisilna cirkulacija ulja i vanjska prisilna cirkulacija zraka. Tijekom rada, namjenska potopna pumpa izvlači vruće ulje iz gornjeg sloja spremnika, tlači ga i šalje u snop cijevi za odvod topline tijela hladnjaka. Istovremeno se pokreće ventilator za hlađenje, tjerajući zrak da brzo struji preko površine cijevi za raspršivanje topline. Provođenjem topline i konvekcijom, toplina u vrućem ulju brzo se prenosi u zrak. Ohlađeno transformatorsko ulje ima nižu temperaturu i povećanu gustoću, teče natrag na dno spremnika transformatora kroz donju spojnu cijev za ponovno hlađenje jezgre i namota, tvoreći potpunu petlju rasipanja topline s prisilnom cirkulacijom ulja koja kontinuirano uklanja toplinu koja se stvara tijekom rada opreme.
(2) Strukturni sastav
Prisilni hladnjak ulja uglavnom se sastoji od kućišta hladnjaka, potopne pumpe, ventilatora za hlađenje, sustava cjevovoda za ulje, električne upravljačke kutije i pomoćnih zaštitnih komponenti. Tijelo hladnjaka obično ima strukturu cijevnih-rebara, s cijevima za raspršivanje topline izrađenim od bakrenih ili aluminijskih cijevi-otpornih na koroziju-toplinske-visoke-vodljivosti, s vanjskim rebrima za povećanje područja rasipanja topline. Potopna pumpa, kao izvor energije za cirkulaciju ulja, ima visoku učinkovitost, nisku razinu buke i otpornost na koroziju ulja, osiguravajući stabilnu cirkulaciju ulja. Ventilator za hlađenje uglavnom je ventilator s aksijalnim protokom, kojim upravlja temperaturni senzor, pokreće se tek kada temperatura ulja dosegne zadanu vrijednost, čime se postiže-štedni rad. Električna upravljačka kutija odgovorna je za cjelokupnu kontrolu pokretanja i zaustavljanja pumpe za ulje i ventilatora, a također integrira funkcije nadzora temperature i protoka ulja. Komponente pomoćne zaštite uključuju indikatore protoka ulja i signalizatore diferencijalnog tlaka, koji mogu izdati alarmne signale u slučaju kvara cirkulacije ulja ili nenormalnih razlika u tlaku ulja-vode, osiguravajući sigurnost opreme.
(3) Osnovne značajke i scenariji primjene
Glavna prednost prisilnih hladnjaka ulja je njihova visoka učinkovitost rasipanja topline. U usporedbi s metodama hlađenja zrakom uronjenim u ulje (ONAF), njihova se učinkovitost odvođenja topline može povećati za više od 30%, što može zadovoljiti potrebe za odvođenjem topline velikih transformatora pod velikim opterećenjem; Struktura je relativno kompaktna i može se izravno montirati na tijelo transformatora, s malom površinom i umjerenim opterećenjem održavanja; Snažna prilagodljivost, može prilagoditi kapacitet rasipanja topline povećanjem ili smanjenjem broja aktivnih hladnjaka u skladu s promjenama opterećenja transformatora i postići usklađivanje između opterećenja i rasipanja topline.
Njegovi scenariji primjene uglavnom su usredotočeni na velike visoko{0}}naponske transformatore, posebno energetske transformatore s naponskim razinama od 220 kV i više i kapacitetom od 120 MVA ili više, koji se široko koriste u trafostanicama, elektranama, industrijskim postrojenjima i drugim scenarijima. U posebnim scenarijima kao što su srednje kanalne fleksibilne ravno-na-pretvaračke stanice, nisko{6}}prisilni hladnjaci ulja također se koriste za smanjenje radne buke, u kombinaciji s nisko{7}}bučnim potopnim pumpama, kako bi se smanjio utjecaj rada opreme na okolni okoliš.
Prisilni vodeni hladnjaci (FWC) za transformatore
(1) Princip rada
Prisilni rashlađivač vode usvaja dvostruki način prisilnog hlađenja "prisilna cirkulacija ulja+vodeno hlađenje", a njegova standardna metoda hlađenja kodirana je kao OFWF (Oil Forced Water Forced), što znači unutarnju prisilnu cirkulaciju ulja i vanjsku prisilnu cirkulaciju vode. Osnovna je logika iskoristiti visoki specifični toplinski kapacitet i toplinsku vodljivost vode u usporedbi sa zrakom i postići učinkovito rasipanje topline kroz izmjenu topline ulje-voda. Tijekom rada, potopna uljna pumpa izvlači vruće ulje iz spremnika ulja transformatora i šalje ga u izmjenjivač topline ulje-voda (kućište hladnjaka). U isto vrijeme pumpa za cirkulaciju pumpa rashladnu vodu (uglavnom industrijsku cirkulirajuću vodu ili riječnu vodu) u drugi kanal izmjenjivača topline. Vruće ulje i rashladna voda teku u suprotnim smjerovima unutar izmjenjivača topline, a kroz toplinsku provodljivost, toplina u vrućem ulju brzo se prenosi na rashladnu vodu; Ohlađeno transformatorsko ulje teče natrag u spremnik ulja kako bi nastavilo sudjelovati u ciklusu hlađenja, dok se rashladna voda koja apsorbira toplinu ispušta iz hladnjaka. Nakon naknadnog tretmana hlađenja, može se reciklirati ili izravno isprazniti, tvoreći dvostruki krug hlađenja "cirkulacija ulja + cirkulacija vode".
Važno je napomenuti da je tijekom rada potrebno osigurati da tlak ulja bude veći od tlaka vode. Ako cijev za izmjenu topline pukne i voda uđe u transformatorsko ulje, to će uzrokovati oštećenje izolacije i izazvati katastrofalne nesreće. Stoga ovaj sustav ima izuzetno visoke zahtjeve za performanse brtvljenja.
(2) Strukturni sastav Struktura prisilnog hladnjaka vode je složenija od strukture prisilnog hladnjaka ulja, uglavnom se sastoji od tijela hladnjaka, potopne uljne pumpe, cirkulacijske pumpe vode, sustava cjevovoda za ulje-vodu, električne upravljačke kutije i sigurnosnih zaštitnih uređaja. Tijelo hladnjaka (izmjenjivač topline ulje-voda) sastoji se od jedne uljne komore i dvije vodene komore. Uljna komora je ispunjena gusto postavljenim rashladnim cijevima, kroz koje teče rashladna voda. Vanjska uljna komora podijeljena je u nekoliko kanala pregradama, osiguravajući da vruće ulje vijugavo teče preko površine rashladnih cijevi, poboljšavajući učinkovitost izmjene topline. Vodena komora je podijeljena na gornju i donju komoru, s donjom vodenom komorom dalje podijeljenom u dvije šupljine, dopuštajući rashladnoj vodi da teče dvosmjerno, dodatno povećavajući disipaciju topline. Sustav cjevovoda za ulje-vodu opremljen je ventilima, filtrima i drugim komponentama za regulaciju protoka ulja i vode, filtriranje nečistoća i sprječavanje začepljenja cijevi. Uz indikatore protoka ulja i signale diferencijalnog tlaka, sigurnosni zaštitni uređaji uključuju komponente za nadzor razine vode i tlaka vode za praćenje radnog statusa sustava cirkulacije vode u stvarnom vremenu i brzo otkrivanje curenja, nestašice vode i drugih problema.
(3) Osnovne značajke i scenariji primjene
Najveća prednost prisilnih vodenih hladnjaka je njihova izuzetno visoka učinkovitost odvođenja topline. Za isti kapacitet hlađenja, njihov volumen je mnogo manji od prisilnih hladnjaka ulja, lakši su i rade s nižom bukom (bez buke ventilatora), što olakšava unutarnju instalaciju i čini ih prikladnima za scenarije sa strogim zahtjevima za buku i prostor. Istodobno, na njihov učinak rasipanja topline manje utječe temperatura okoline, održavajući stabilne performanse rasipanja topline u okruženjima visoke-temperature, što ih čini prikladnima za transformatore koji rade pod velikim opterećenjem i uvjetima visoke temperature.
Njihova ograničenja uglavnom leže u velikoj složenosti sustava, visokim zahtjevima za kvalitetom rashladne vode i stabilnosti opskrbe, potrebi za redovitim održavanjem sustava cirkulacije vode, nadopunjavanjem rashladne vode, dodavanjem antifriza i čišćenjem izmjenjivača topline; i relativno kratak životni vijek vodeno{0}}hlađenih sustava, što otežava postizanje istog životnog vijeka kao i transformator (obično 40 godina fizičkog vijeka trajanja), povećavajući kasnije troškove održavanja i učestalost zamjene opreme.
Scenariji primjene uglavnom su koncentrirani u područjima s obilnim izvorima vode i lakom odvodnjom, kao što su glavni transformatori u zgradama hidroelektrana; i na mjestima s ograničenim prostorom i strogim zahtjevima za buku, kao što su podzemne trafostanice, trafostanice u središnjim urbanim područjima i podatkovni centri. Također se mogu koristiti za hlađenje transformatora ultra-velikog kapaciteta kako bi se zadovoljile potrebe za odvođenjem topline pod ekstremnim opterećenjima.
Kao oprema za hlađenje jezgre transformatora, prisilni hladnjaci ulja i prisilni hladnjaci vode, sa svojim jedinstvenim strukturama i performansama, prilagođeni su različitim scenarijima primjene i zajedno daju jamstva za siguran i stabilan rad transformatora. Prisilni hladnjaci ulja postali su glavni izbor za hlađenje velikih transformatora zbog svoje jednostavne strukture, praktičnog održavanja i snažne prilagodljivosti; Prisilni vodeni hladnjaci igraju nezamjenjivu ulogu u posebnim scenarijima zbog svoje visoke učinkovitosti u odvođenju topline, niske razine buke i kompaktnosti.
Uz kontinuirani razvoj elektroenergetskog sustava, tehnologija hladnjaka nastavit će se optimizirati, a inteligencija, učinkovitost i očuvanje energije postat će glavni smjer razvoja u budućnosti. U praktičnim primjenama, potrebno je znanstveno odabrati i standardizirati održavanje na temelju čimbenika kao što su radni zahtjevi i okolina instalacije transformatora, u potpunosti iskoristiti učinkovitost disipacije topline rashladnih sustava, produžiti životni vijek transformatora, osigurati siguran, učinkovit i stabilan rad elektroenergetskih sustava i osigurati čvrstu podršku za prijenos i opskrbu energijom.
