Присилни хладњаци уља и воде за трансформаторе

 Присилни{0}}Хладњаци уља (ФОЦ)

(И) Принцип рада

Присилни{0}}хладњаци уља су засновани на основној логици „принудна циркулација + хлађење ваздуха“, разбијајући зависност природног циркулацијског хлађења уља од температурне разлике. Активним покретањем протока уља ради убрзања циркулације, они значајно побољшавају ефикасност одвођења топлоте. Према стандарду Међународне електротехничке комисије (ИЕЦ) 60076-2:2011, његов метод хлађења је кодиран као ОФАФ (Оил Форцед-Аир Форцед), што значи унутрашња присилна циркулација уља и спољна присилна циркулација ваздуха. Током рада, наменска потапајућа пумпа извлачи врело уље из горњег слоја резервоара, ставља га под притисак и шаље га у сноп цеви за расипање топлоте тела хладњака. Истовремено, вентилатор за хлађење се покреће, терајући ваздух да брзо струји преко површине цеви за расипање топлоте. Кроз провођење топлоте и конвекцију, топлота у врелом уљу се брзо преноси на ваздух. Охлађено трансформаторско уље има нижу температуру и повећану густину, тече назад на дно резервоара трансформатора кроз доњу прикључну цев да поново охлади језгро и намотаје, формирајући потпуну петљу за расипање топлоте принудном циркулацијом уља која континуирано уклања топлоту створену током рада опреме.

(2) Структурни састав

Присилни хладњак уља се углавном састоји од тела хладњака, потопљене пумпе, вентилатора за хлађење, система цевовода за уље, електричне контролне кутије и помоћних заштитних компоненти. Тело хладњака обично има цевну-структуру ребара, са цевима за дисипацију топлоте направљеним од бакарних или алуминијумских цеви високе -термалне-отпорности-отпорних на корозију, са спољним ребрима ради повећања површине расипање топлоте. Потопна пумпа, као извор енергије за циркулацију уља, има високу ефикасност, ниску буку и отпорност на корозију уља, обезбеђујући стабилну циркулацију уља. Вентилатор за хлађење је углавном вентилатор аксијалног протока, који контролише температурни сензор, а покреће се тек када температура уља достигне подешену вредност, чиме се постиже рад-уштеде енергије. Електрична контролна кутија је одговорна за укупну контролу покретања и заустављања пумпе за уље и вентилатора, а такође интегрише функције праћења температуре и протока уља. Компоненте помоћне заштите укључују индикаторе протока уља и сигнализаторе диференцијалног притиска, који могу да издају алармне сигнале у случају квара у циркулацији уља или абнормалних разлика у притиску{10}}уље, воде, обезбеђујући безбедност опреме.

(3) Основне карактеристике и сценарији примене
Основна предност принудних хладњака уља је њихова висока ефикасност одвођења топлоте. У поређењу са методама хлађења ваздуха потопљеним у уље (ОНАФ), њихова ефикасност одвођења топлоте може се повећати за више од 30%, што може задовољити потребе за расипањем топлоте великих трансформатора под великим оптерећењем; Структура је релативно компактна и може се директно монтирати на тело трансформатора, са малим отиском и умереним оптерећењем одржавања; Снажна прилагодљивост, може подесити капацитет дисипације топлоте повећањем или смањењем броја активних хладњака у складу са променама у оптерећењу трансформатора и постићи усклађивање између оптерећења и дисипације топлоте.

Његови сценарији примене се углавном фокусирају на велике трансформаторе високог{0}}напона, посебно енергетске трансформаторе са нивоима напона од 220кВ и више и капацитета од 120МВА или више, који се широко користе у подстаницама, електранама, индустријским постројењима и другим сценаријима. У посебним сценаријима као што су флексибилне равне-конверторске станице-у-позади средњег канала, нискошумни расхладни уређаји за уље се такође користе за смањење радне буке, у комбинацији са ниским{7}}потопним пумпама, како би се смањио утицај рада опреме на околину.

Присилни хладњаци воде (ФВЦ) за трансформаторе
(1) Принцип рада

Расхладни уређај са принудном водом усваја двоструки режим принудног хлађења „присилна циркулација уља+водено хлађење“, а његов стандардни метод хлађења је кодиран као ОФВФ (Оил Форцед Ватер Форцед), што значи унутрашњу принудну циркулацију уља и спољашњу принудну циркулацију воде. Основна логика је коришћење високог специфичног топлотног капацитета и топлотне проводљивости воде у поређењу са ваздухом и постизање ефикасног одвођења топлоте путем размене топлоте уља{2}}воде. Током рада, потапајућа уљна пумпа извлачи врело уље из резервоара за уље трансформатора и шаље га у измењивач топлоте уље{4}}вода (тело хладњака). Истовремено, циркулациона пумпа за воду пумпа расхладну воду (углавном индустријска циркулишућа вода или речна вода) у други канал измењивача топлоте. Вруће уље и расхладна вода теку у супротним смеровима унутар измењивача топлоте, а кроз топлотну проводљивост, топлота у врелом уљу се брзо преноси на расхладну воду; Охлађено трансформаторско уље тече назад у резервоар за уље да настави да учествује у циклусу хлађења, док се расхладна вода која апсорбује топлоту испушта из хладњака. Након накнадног третмана хлађења, може се рециклирати или директно испразнити, формирајући двоструки расхладни круг "циркулација уља + циркулација воде".

Вреди напоменути да је током рада неопходно осигурати да притисак уља буде већи од притиска воде. Ако цев за размену топлоте пукне и вода уђе у трансформаторско уље, то ће изазвати оштећење изолације и изазвати катастрофалне несреће. Због тога овај систем има изузетно високе захтеве за перформансе заптивања.

(2) Структурни састав Структура принудног хладњака воде је сложенија од оне расхладног хладњака са принудним уљем, углавном се састоји од тела хладњака, потопљене пумпе за уље, пумпе за циркулишућу воду, система цевовода за уље{1}}воде, електричне контролне кутије и сигурносних заштитних уређаја. Тело хладњака (уља-вода измењивач топлоте) се састоји од једне коморе за уље и две коморе за воду. Уљна комора је испуњена густо збијеним расхладним цевима кроз које протиче расхладна вода. Спољна комора за уље је подељена на неколико канала помоћу преграда, обезбеђујући да врело уље тече кривудаво преко површине расхладних цеви, побољшавајући ефикасност размене топлоте. Водена комора је подељена на горњу и доњу комору, при чему је доња водена комора даље подељена на две шупљине, омогућавајући расхладној води да тече у двосмерном смеру, додатно повећавајући дисипацију топлоте. Систем цевовода за{8}}воду је опремљен вентилима, филтерима и другим компонентама за регулисање протока уља и воде, нечистоће у филтерима и спречавање зачепљења цеви. Поред индикатора протока уља и сигнала диференцијалног притиска, сигурносни заштитни уређаји укључују компоненте за праћење нивоа воде и надзор притиска воде за праћење радног статуса система за циркулацију воде у реалном времену и благовремено откривање цурења, несташице воде и других проблема.

(3) Основне карактеристике и сценарији примене

Највећа предност присилних хладњака воде је њихова изузетно висока ефикасност одвођења топлоте. За исти капацитет хлађења, њихова запремина је много мања од принудних хладњака уља, лакши су и раде са нижом буком (без буке вентилатора), што олакшава инсталацију у затвореном простору и чини их погодним за сценарије са строгим захтевима за буком и простором. Истовремено, на њихов ефекат одвођења топлоте мање утиче температура околине, одржавајући стабилне перформансе одвођења топлоте у окружењима са високим{2}}температурама, што их чини погодним за трансформаторе који раде под високим оптерећењем и условима високе температуре.

Њихова ограничења углавном леже у високој сложености система, високим захтевима за квалитетом расхладне воде и стабилности снабдевања, потреби редовног одржавања система циркулације воде, допуњавања воде за хлађење, додавања антифриза и чишћења измењивача топлоте; и релативно кратак век трајања система{0}}хлађених водом, што отежава постизање истог животног века као и трансформатора (обично 40 година физичког века), повећавајући касније трошкове одржавања и учесталост замене опреме.

Сценарији примене су углавном концентрисани у областима са обилним водним ресурсима и лаким одводњавањем, као што су главни трансформатори у зградама хидроелектрана; и на местима са ограниченим простором и строгим захтевима за буку, као што су подземне подстанице, подстанице у урбаним срединама и центри података. Могу се користити и за хлађење трансформатора ултра-великог капацитета како би се задовољиле потребе за расипањем топлоте под екстремним оптерећењима.

Као основна расхладна опрема трансформатора, расхладни уређаји за присилно уље и расхладни уређаји за принудну воду, својом јединственом структуром и перформансама, прилагођени су различитим сценаријима примене и заједно дају гаранције за безбедан и стабилан рад трансформатора. Присилни хладњаци уља постали су главни избор за хлађење великих трансформатора због своје једноставне структуре, практичног одржавања и јаке прилагодљивости; Присилни хладњаци воде играју незаменљиву улогу у специјалним сценаријима због своје високе ефикасности у дисипацији топлоте, ниске буке и компактности.

Уз континуирани развој електроенергетског система, технологија хладњака ће наставити да се оптимизује, а интелигенција, ефикасност и очување енергије ће постати основни правац развоја у будућности. У практичним применама, неопходно је научно одабрати и стандардизовати одржавање засновано на факторима као што су захтеви за рад и окружење за инсталацију трансформатора, у потпуности искористити ефикасност расипање топлоте система за хлађење, продужити радни век трансформатора, обезбедити безбедан, ефикасан и стабилан рад енергетских система и обезбедити солидну подршку за пренос и снабдевање електричном енергијом.