Ydelse af varmeafledning: Den "livslinje", der sikrer oliefyldte transformere

Betydningen af varmeafledningsydelsen for oliefyldte transformere vises hovedsageligt i dens direkte indflydelse på den elektriske transformators driftslængde og sikkerhed. Transformatorens levetid bestemmes i stor udstrækning af aldringsgraden af olie-papir-isolationssystemet, og termisk aldring er den mest betydelige faktor, der forårsager isolationens forringelse. For hver periode, hvor isolationsmaterialet opererer over sin designet temperatur, vil aldringshastigheden stige eksponentielt. Derfor kan effektiv varmeafledning effektivt kontrollere hotspot-temperaturen i viklingerne – dette er en nøgleindikator til vurdering af transformatorens driftstilstand og resterende levetid.

Hvis varmeafledningen er dårlig og den indre temperatur for høj, vil det ikke kun accelerere forringelsen af isoleringsolie og faste isoleringsmaterialer, hvilket reducerer isoleringsydelsen, men kan også føre til udstyrsfejl og endda påvirke den stabile drift af hele elnettet. Det kan siges, at god varmeafledning er den grundlæggende forudsætning for at sikre, at transformeren kan fungere sikkert og stabilt under den nominelle belastning og opnå dens designet levetid (typisk op til 30 år eller mere).

Nøglefaktorer, der påvirker varmeafledningen af olieinddybte Transformer

Varmeafledningseffektiviteten af oliefyldte distributionstransformere er i væsentlig grad resultatet af samspillet mellem oliecirkulation og luftkonvektion. De centrale faktorer, der påvirker denne proces, kan analyseres ud fra to hovedaspekter: den indre oliecirkulationsstatus og de eksterne køleforhold.

1. Den indre oliecirkulation og konstruktionsdesignet er grundlaget for varmeafledning.

Under drift af transformeren overføres varmen, der dannes i vindingerne og kernen, til kølepladen via naturlig eller tvungen konvektion af isolerende olie. Undersøgelser har vist, at oliestrømhastigheden har en betydelig indflydelse på temperaturstigningen: når oliestrømhastigheden øges fra 0,05 m/s til 0,20 m/s, kan den maksimale kerntemperatur reduceres med 11,62 K. Den indre oliekanalstruktur er også afgørende. Ved at udvide de horisontale oliekanaler eller ved at placere olieafbrydende plader på en passende måde kan cirkulationen i de stillestående områder af oliestrømmen effektivt forbedres, hvilket reducerer den gennemsnitlige temperatur i vindingerne.

2. Den eksterne kølemetode og miljøforholdene bestemmer effektiviteten af varmeafledning.

Kølingsmetoderne klassificeres efter effektivitet som olieopdrevet selvkøling (ONAN), olieopdrevet luftkøling (ONAF) og tvungen oliecirkulation med luftkøling (OFAF). Luftkøling kan forbedre varmeafledningseffekten med 150 % til 200 % i forhold til selvkøling. Desuden er jo højere miljøtemperaturen, jo mindre er temperaturforskellen for varmeafledning, og jo dårligere er effekten. Innovative designløsninger bryder også løbende igennem traditionelle begrænsninger, f.eks. ved at tilføje forhøjede strukturer på olietankens væg for at forstyrre den termiske grænsezone og dermed reducere hot spot-temperaturen med 10,6 K.

Konkluderende kræver optimering af transformatorens varmeafledning en samordnet fremgangsmåde, der omfatter den indre oliekanales struktur, valg af kølingsmetode samt nye forbedrede varmeudvekslingsteknologier, for at effektivt kontrollere stigningen i hot spot-temperaturen og forsinke isoleringsaldring.

Hvordan fastlægges køleeffekten af en transformer?

For at vurdere, om køleeffekten opfylder standarderne, findes der en række metoder, fra standardverificering til onlineovervågning:

1. Standardtest af temperaturstigning (før fabrik og idriftsættelse):

Dette er den centrale vurderingskriterie. I henhold til nationale standarder simuleres den nominelle belastning, og temperaturstigningen for hver del af transformeren (forskellen mellem temperaturen og omgivende temperatur) måles for at sikre, at den ikke overskrider den specificerede grænse. Testen fokuserer på overvågning af temperaturstigningen i olie på toppen og den varmeste punkttemperatur i viklingerne, hvilket er afgørende for at fastslå, om kølekonstruktionen er godkendt.

2. Overvågning af driftstilstand (daglig drift):

For transformer i drift kan følgende metoder anvendes til vurdering:

• Temperaturområder: Overvågning af oliens temperatur på toppen er den mest direkte metode. Vedvarende høj olie temperatur tyder normalt på en nedgang i kølesystemets effektivitet.

• Vurdering af kølepladens effektivitet: Ud fra energibalanceprincippet og ved hjælp af ingeniørtekniske algoritmer kan den aktuelle, reelle effektivitet af kølepladen udledes fra driftsdata såsom tab ved belastning og olie temperaturstigning, hvilket giver indsigt i, om kølekapaciteten har forringet sig.

• Detektion ved hjælp af infrarød termisk billedoptagelse: Ved brug af en infrarød termisk kamera til at skanne transformatorhylsteret og kølepladerne kan områder med lokal overophedning eller ujævn køling direkte identificeres.

3. Specialiseret testning af specifikke indikatorer:

Når der mistænkes et køleproblem, kan der udføres mere detaljerede tests, f.eks. måling af vindingernes termiske modstand for at beregne den gennemsnitlige temperaturstigning i vindingerne, eller installation af optiske fibersenere til direkte måling af den mest kritiske hot spot-temperatur.

Gennem disse systematiske evaluationsmetoder kan kølingstilstanden for transformeren omfattende vurderes, hvilket gør det muligt at opdage problemer i god tid og iværksætte vedligeholdelsesforanstaltninger.

Jiangsu Unita Electrical Equipment Co.,Ltd. （JSZONMA）Før hver transformator sendes i produktion, implementeres et omfattende kvalitetsinspektionssystem. Her er temperaturstigningstesten og isolationsydelsestesten de centrale obligatoriske punkter i fabriksinspektionen, der har til formål at strengt verificere produktets termiske stabilitet og elektriske sikkerhed, således at hver olieimmurerede transformator kan fungere sikkert, pålideligt og stabilt i elnettet over en længere periode.