EN
Het belang van de warmteafvoerprestaties voor olie gevulde transformatoren komt vooral tot stand door de directe invloed op de levensduur en veiligheid van de elektrische transformator. De levensduur van de transformator wordt grotendeels bepaald door de mate van veroudering van het olie-papier-isolatiesysteem, waarbij thermische veroudering de belangrijkste oorzaak is van isolatieverslechtering. Voor elke periode dat het isolatiemateriaal boven de ontworpen temperatuur werkt, neemt de verouderingssnelheid exponentieel toe. Een efficiënte warmteafvoer kan daarom effectief de ‘hotspot’-temperatuur van de wikkelingen beheersen – dit is een sleutelindicator voor de beoordeling van de bedrijfsstatus en resterende levensduur van de transformator.
Als de warmteafvoer slecht is en de interne temperatuur te hoog wordt, versnelt dit niet alleen de verslechtering van de isolatieolie en vaste isolatiematerialen, waardoor de isolatieprestaties afnemen, maar kan het ook leiden tot apparatuurstoringen en zelfs de stabiele werking van het gehele elektriciteitsnet beïnvloeden. Men kan zeggen dat een goede warmteafvoer de fundamentele voorwaarde is om te garanderen dat de transformator veilig en stabiel kan functioneren onder de nominale belasting en zijn ontworpen levensduur (meestal 30 jaar of langer) bereikt.
Belangrijke factoren die de warmteafvoer van oliegedrenkte transformatoren
De warmteafvoerefficiëntie van oliegevulde distributietransformatoren is in wezen het resultaat van de synergie tussen oliecirculatie en luchtconvectie. De kernfactoren die dit proces beïnvloeden, kunnen worden geanalyseerd vanuit twee hoofdaspecten: de interne oliecirculatiestoestand en de externe koelomstandigheden.
- De interne oliecirculatie en constructieontwerp vormen de basis voor warmteafvoer.
Tijdens de werking van de transformator wordt de warmte die door de wikkelingen en de kern wordt opgewekt, overgebracht naar de koellichaam via natuurlijke of gedwongen convectie van de isolatieolie. Onderzoeken hebben aangetoond dat de oliesnelheid een aanzienlijke invloed heeft op de temperatuurstijging: wanneer de oliesnelheid stijgt van 0,05 m/s naar 0,20 m/s, kan de maximale temperatuur van de kern met 11,62 K worden verlaagd. De interne oliekanalstructuur is eveneens van cruciaal belang. Het verbreden van de horizontale oliekanalen of het redelijk plaatsen van olieafsluitplaten kan de circulatie in de stilstaande gebieden van de olie stroming effectief verbeteren, waardoor de gemiddelde temperatuur van de wikkelingen daalt.
- De externe koelmethode en de omgevingsomstandigheden bepalen de efficiëntie van de warmteafvoer.
De koelmethode wordt geclassificeerd op basis van efficiëntie als oliegeïmmersive zelfkoeling (ONAN), oliegeïmmersive luchtverkoeling (ONAF) en geforceerde oliecirculatie met luchtverkoeling (OFAF). Luchtverkoeling kan het warmteafvoereffect verbeteren met 150% tot 200% ten opzichte van zelfkoeling. Bovendien geldt: hoe hoger de omgevingstemperatuur, hoe kleiner het temperatuurverschil bij warmteafvoer en hoe slechter het effect. Innovatieve ontwerpen doorbreken voortdurend traditionele beperkingen, bijvoorbeeld door verhoogde structuren aan de wand van de olietank toe te voegen om de thermische grenslaag te verstoren, waardoor de hot-spottemperatuur met 10,6 K wordt verlaagd.
Concluderend vereist het optimaliseren van de warmteafvoer van een transformator een gecoördineerde aanpak die rekening houdt met de interne oliekanalstructuur, de keuze van de koelmethode en nieuwe geavanceerde warmtewisselaartechnologieën, teneinde de stijging van de hot-spottemperatuur effectief te beheersen en veroudering van de isolatie te vertragen.
Hoe bepaalt u de koelprestaties van een transformator?
Om te beoordelen of de koelprestaties voldoen aan de normen, bestaat er een reeks methoden, variërend van standaardverificatie tot onlinebewaking:
- Standaardtemperatuurstijgingstest (voorafgaand aan de fabriek en bij ingebruikname):
Dit is het kerncriterium voor de beoordeling. Volgens nationale normen wordt de temperatuurstijging van elk onderdeel van de transformator (het verschil tussen de temperatuur en de omgevingstemperatuur) gemeten onder simulatie van de nominale belasting, waarbij wordt gewaarborgd dat deze niet boven de gespecificeerde limiet uitkomt. De test richt zich vooral op het bewaken van de temperatuurstijging van de bovenste olie en de warmtepiektemperatuur van de wikkelingen, wat essentieel is om te bepalen of het koelontwerp voldoet.
- Bewaking van de bedrijfsstatus (dagelijks bedrijf):
Voor in bedrijf zijnde transformatoren kunnen de volgende methoden worden gebruikt voor beoordeling:
• Temperatuurbewaking: Het bewaken van de temperatuur van de bovenste olie is de meest directe methode. Een aanhoudend hoge oliestemperatuur wijst meestal op een afname van de efficiëntie van het koelsysteem.
• Beoordeling van de koelplaat-efficiëntie: Op basis van het principe van energiebalans, met behulp van technische algoritmen, kan de huidige werkelijke efficiëntie van de koelplaat worden afgeleid uit bedrijfsgegevens zoals belastingsverlies en olie temperatuurstijging, waardoor kan worden vastgesteld of de koelcapaciteit is verslechterd.
• Detectie met infraroodthermografie: Met een infraroodthermograaf kan de transformatorkast en de koelplaten worden gescand om direct gebieden met lokale oververhitting of ongelijkmatige koeling te identificeren.
- Gespecialiseerde tests voor specifieke indicatoren:
Bij verdenking van een koelprobleem kunnen uitgebreidere tests worden uitgevoerd, zoals het meten van de thermische weerstand van de wikkelingen om de gemiddelde temperatuurstijging van de wikkelingen te berekenen, of het installeren van glasvezelsensoren om de temperatuur op de kritiekste hot spot direct te meten.
Via deze systematische evaluatiemethoden kan de koelstatus van de transformator volledig worden begrepen, waardoor problemen tijdig kunnen worden opgemerkt en onderhoudsmaatregelen kunnen worden genomen.
Jiangsu Unita Electrical Equipment Co., Ltd. (JSZONMA): Voor elke transformator die in productie wordt genomen, wordt een uitgebreid kwaliteitscontrolesysteem toegepast. Hierbij zijn de temperatuurstijgingstest en de isolatieprestatietest de kernverplichte items voor de fabrieksinspectie, met als doel de thermische stabiliteit en elektrische veiligheid van het product streng te verifiëren, zodat elke oliegevulde transformator langdurig veilig, betrouwbaar en stabiel kan functioneren in het elektriciteitsnet.