Lämmönjakutusominaisuudet: Öljyllä täytettyjen muuntajien "elintärkeä tekijä"

Öljyllä täytettyjen muuntajien lämmönjakutusominaisuuksien merkitys öllytettyjen muuntokkeiden ilmaantuu pääasiassa sen suorana vaikutuksena sähkömuuntajan käyttöikään ja turvallisuuteen. Muuntajan käyttöikä määräytyy suurelta osin öljy-paperi-eristysjärjestelmän vanhenemisasteesta, ja lämpövanheneminen on merkittävin tekijä, joka aiheuttaa eristyksen heikkenemisen. Jokaisella ajalla, jonka eristysmateriaali toimii suunniteltua korkeammissa lämpötiloissa, vanhenemisnopeus kasvaa eksponentiaalisesti. Siksi tehokas lämmönpoisto voi tehokkaasti hallita käämien kuumimmassa kohdassa esiintyvää lämpötilaa – tämä on keskeinen indikaattori muuntajan toimintatilanteen ja jäljellä olevan käyttöiän arvioinnissa.

Jos lämmönpoisto on huono ja sisäinen lämpötila liian korkea, se ei ainoastaan kiihdytä eristävän öljyn ja kiinteiden eristemateriaalien rappeutumista ja heikentäisi eristysominaisuuksia, vaan se voi myös aiheuttaa laitteiston vikoja ja jopa vaarantaa koko sähköverkon vakaa toiminta. Voidaan sanoa, että hyvä lämmönpoisto on perusedellytys sille, että muuntaja voi toimia turvallisesti ja vakaisesti nimelliskuormalla ja saavuttaa suunnitellun käyttöikänsä (yleensä 30 vuotta tai enemmän).

Lämmönpoistoon vaikuttavat keskeiset tekijät öljyimmersioon perustuvat muuntajat

Öljyllä jäähdytettyjen jakelumuuntajien lämmönpoistotehokkuus perustuu oleellisesti öljyn virtauskierron ja ilman konvektion yhteisvaikutukseen. Tähän prosessiin vaikuttavat keskeiset tekijät voidaan analysoida kahteen pääasialliseen näkökulmaan: sisäiseen öljyn virtaukseen ja ulkoisiin jäähdytysolosuhteisiin.

1. Sisäinen öljyn virtauskierto ja rakennesignaali ovat lämmönpoiston perusta.

Muuntimen toiminnan aikana käämien ja ytimen tuottama lämpö siirtyy lämmönvaihtimeen eristävän öljyn luonnollisen tai pakotetun konvektion avulla. Tutkimukset ovat osoittaneet, että öljyn virtausnopeudella on merkittävä vaikutus lämpötilan nousuun: kun öljyn virtausnopeus kasvaa 0,05 m/s:stä 0,20 m/s:iin, ytimen maksimilämpötilaa voidaan vähentää 11,62 K:lla. Sisäinen öljykanavarakenne on myös ratkaisevan tärkeä. Vaakasuuntaisten öljykanavien levennyttäminen tai öljyn estävien levyjen järkevä sijoittelu parantaa tehokkaasti öljyn kiertoa öljyn virtauksen pysähtyneissä alueissa ja vähentää käämien keskilämpötilaa.

2. Ulkoisen jäähdytysmenetelmän ja ympäristöolosuhteiden perusteella määrittyy lämmön poistumisen tehosta.

Jäähdytysmenetelmät luokitellaan tehostaen seuraavasti: öljyllä kyllästetty itsejäähdytys (ONAN), öljyllä kyllästetty ilmajäähdytys (ONAF) ja pakotettu öljyn kierrätys ilmajäähdytyksellä (OFAF). Ilmajäähdytys voi parantaa lämmönpoiston vaikutusta 150–200 % verrattuna itsejäähdytykseen. Lisäksi mitä korkeampi ympäristön lämpötila on, sitä pienempi on lämmönpoiston lämpötilaero ja sitä huonompi vaikutus. Uudet innovatiiviset suunnitteluratkaisut rikkovat jatkuvasti perinteisiä rajoituksia, esimerkiksi lisäämällä nostettuja rakenteita öljysäiliön seinämiin lämpörajakerroksen häiritsemiseksi ja kuumimman kohdan lämpötilan alentamiseksi 10,6 K:lla.

Yhteenvetona voidaan todeta, että muuntajan lämmönpoiston optimointi edellyttää yhteistyötä sisäisen öljykanavan rakenteen, jäähdytysmenetelmän valinnan ja uusien tehostettujen lämmönsiirtojen välillä, jotta kuumimman kohdan lämpötilan nousu voidaan tehokkaasti hallita ja eristeen ikääntyminen viivästyttää.

Miten muuntajan jäähdytysteho määritetään?

Jotta voidaan arvioida, täyttääkö jäähdytys suorituskyky vaaditut standardit, käytetään menetelmiä, jotka vaihtelevat standardinmukaisesta tarkastuksesta verkkopohjaiseen seurantaan:

1. Standardi lämpötilan nousutesti (tehtaalla ennen toimitusta ja käyttöönottoa):

Tämä on keskeinen arviointikriteeri. Kansallisten standardien mukaan simuloimalla nimelliskuormaa mitataan muuntajan eri osien lämpötilan nousu (lämpötilan ja ympäristön lämpötilan välinen ero) ja varmistetaan, että se ei ylitä määriteltyjä rajoja. Testissä keskitetään huomiota yläöljyn lämpötilan nousun ja käämien kuumimman kohdan lämpötilan seurantaan, mikä on ratkaisevaa siinä, voidaanko jäähdytysrakennetta pitää hyväksytyksi.

2. Käyttötilanteen seuranta (päivittäinen käyttö):

Toiminnassa oleville muuntajille voidaan käyttää seuraavia arviointimenetelmiä:

• Lämpötilanseuranta: Yläöljyn lämpötilan seuranta on suoravin menetelmä. Jatkuvasti korkea öljyn lämpötila viittaa yleensä jäähdytysjärjestelmän tehokkuuden laskuun.

• Lämmönvaihtimen tehokkuuden arviointi: Energiatasapainon periaatteen mukaisesti käyttäen insinöörialgoritmejä voidaan päätellä lämmönvaihtimen nykyinen todellinen tehokkuus käyttötilanteen tiedoista, kuten kuorman häviöistä ja öljyn lämpötilan noususta, jolloin voidaan arvioida, onko jäähdytyskyky heikentynyt.

• Infrapunakuvantamistutkimus: Infrapunakameralla voidaan skannata muuntajan koteloa ja lämmönvaihtimia, jolloin voidaan suoraan tunnistaa paikallisesti ylikuumentuneet alueet tai epätasainen jäähdytys.

3. Erityisesti tiettyjä indikaattoreita koskevat testit:

Kun epäillään jäähdytysongelmaa, voidaan suorittaa tarkempia testejä, kuten käämien lämpövastuuden mittaaminen keskimääräisen lämpötilan nousun laskemiseksi tai optisten kuitujen antureiden asennus suoraan kriittisimmän kuumuusalueen lämpötilan mittaamiseksi.

Näillä systemaattisilla arviointimenetelmillä voidaan saada kattava kuva muuntajan jäähdytystilasta, mikä mahdollistaa ongelmien ajoissa havaitsemisen ja huoltotoimenpiteiden toteuttamisen.

Jiangsu Unita Electrical Equipment Co., Ltd. (JSZONMA). Ennen jokaisen muuntajan tuotantoonottoa toteutetaan kattava laatuinspektion järjestelmä. Siinä lämpötilan nousutesti ja eristysominaisuustesti ovat tehtaassa suoritettavat keskeiset pakolliset tarkastukset, joiden tarkoituksena on tiukasti varmistaa tuotteen lämpötilavakaus ja sähköturvallisuus, mikä takaa, että jokainen öljyssä jäähdytetty muuntaja voi toimia turvallisesti, luotettavasti ja vakauttaen sähköverkossa pitkään.