Ytelse ved varmeavledning: «Livslinjen» til oljeisolerede transformatorer

Betydningen av ytelse ved varmeavledning for oljefylte transformatorer viser seg hovedsakelig i dens direkte innvirkning på driftslivslengden og sikkerheten til elektrisk transformator. Transformatorens levetid bestäms till stor del av åldringen av olje-papper-isoleringssystemet, och termisk åldring är den mest betydande faktorn som orsakar isoleringsförsämring. För varje tidsperiod som isoleringsmaterialet drivs över sin designad temperatur ökar åldringstakten exponentiellt. Därför kan effektiv värmeavledning effektivt kontrollera varmaste punktens temperatur i lindningarna – detta är en nyckelindikator för att utvärdera transformatorns driftstatus och återstående livslängd.

Hvis varmeavledningen er dårlig og den indre temperaturen for høy, vil dette ikke bare akselerere forverringen av isoleringsoljen og faste isolasjonsmaterialer, noe som reduserer isolasjonsevnen, men kan også føre til utstyrssvikt og til og med påvirke stabil drift av hele kraftnettet. Det kan sies at god varmeavledning er den grunnleggende forutsetningen for å sikre at transformatorn kan driftes trygt og stabilt under nominell belastning og oppnå sin designlivslengde (vanligvis opptil 30 år eller mer).

Nøkkelfaktorer som påvirker varmeavledningen til oljeimmerserte transformatorer

Varmeavledningseffektiviteten til oljeisolerete distribusjonstransformatorer er i praksis resultatet av samspillet mellom oljestrøm og luftkonveksjon. De sentrale faktorene som påvirker denne prosessen kan analyseres fra to hovedaspekter: den indre oljestrømmen og de eksterne kjølingsforholdene.

1. Den indre oljestrømmen og konstruksjonsdesignet er grunnlaget for varmeavledning.

Under drift av transformatoren overføres varmen som genereres i viklingene og kjernen til varmeutveksleren gjennom naturlig eller tvungen konveksjon av isoleroljen. Studier har vist at oljestrømhastigheten har betydelig innvirkning på temperaturstigningen: når oljestrømhastigheten økes fra 0,05 m/s til 0,20 m/s, kan maksimaltemperaturen i kjernen reduseres med 11,62 K. Den indre oljekanalenstrukturen er også avgjørende. Å utvide de horisontale oljekanalene eller å plassere oljestoppplater på en hensiktsmessig måte kan effektivt forbedre sirkulasjonen i områdene der oljestrømmen stagnerer, noe som reduserer gjennomsnittstemperaturen i viklingene.

2. Ekstern kjølemetode og miljøforhold bestemmer effektiviteten av varmeavledning.

Kjølemetodene klassifiseres etter effektivitet som oljeinndrept selvkjøling (ONAN), oljeinndrept luftkjøling (ONAF) og tvungen oljesirkulasjon med luftkjøling (OFAF). Luftkjøling kan forbedre varmeavføringseffekten med 150 % til 200 % sammenlignet med selvkjøling. Videre blir temperaturforskjellen for varmeavføring mindre jo høyere omgivelsestemperaturen er, og effekten blir dårligere. Innovative designløsninger bryter også kontinuerlig gjennom tradisjonelle begrensninger, for eksempel ved å legge til hevede strukturer på oljetankveggen for å forstyrre den termiske grenselaget, noe som reduserer hotspot-temperaturen med 10,6 K.

I konklusjonen krever optimalisering av transformatorens varmeavføring en samordnet tilnærming fra den indre oljekanalenes struktur, valg av kjølemetode og nye forbedrede varmeutvekslingsteknologier, for å effektivt kontrollere stigningen i hotspot-temperaturen og senke hastigheten på isolasjonsaldring.

Hvordan fastslår man kjøleytelsen til en transformator?

For å vurdere om kjøleytelsen oppfyller standardene, finnes det en rekke metoder som strekker seg fra standardverifikasjon til overvåking i sanntid:

1. Standardtest for temperaturstigning (før fabrikkslevering og igangsetting):

Dette er den sentrale vurderingskriteriet. I henhold til nasjonale standarder simuleres den nominelle belastningen, og temperaturstigningen i hver del av transformatoren (forskjellen mellom temperaturen og omgivelsestemperaturen) måles for å sikre at den ikke overskrider de angitte grensene. Testen fokuserer på overvåking av temperaturstigningen i oljen på toppen og på varmeste punkt i viklingene, noe som er avgjørende for å fastslå om kjølekonstruksjonen er godkjent.

2. Overvåking av driftstilstand (daglig drift):

For transformatorer i drift kan følgende metoder brukes til vurdering:

• Temperaturmonitorering: Overvåking av oljetemperaturen på toppen er den mest direkte metoden. Vedvarende høy oljetemperatur indikerer vanligvis en nedgang i effektiviteten til kjølesystemet.

• Vurdering av kjøleplattens effektivitet: Basert på energibalansens prinsipp og ved hjelp av ingeniørmatematiske algoritmer kan den faktiske effektiviteten til kjøleplaten utledes fra driftsdata som tap under belastning og oljetemperaturstigning, slik at man kan fastslå om kjølekapasiteten har forverret seg.

• Infrarød termisk bildebehandling: Ved å skanne transformatorhylsteret og kjøleplatene med en infrarød termisk kamera kan man direkte identifisere områder med lokal overhetting eller ujevn kjøling.

3. Spesialiserte tester for spesifikke indikatorer:

Når man mistenker et kjøleproblem, kan mer detaljerte tester utføres, for eksempel måling av vindingens termiske motstand for å beregne gjennomsnittlig temperaturstigning i vindingene, eller installasjon av optiske fibersensorer for å måle temperaturen på de mest kritiske varmepunktene direkte.

Gjennom disse systematiske evalueringmetodene kan kjølingstilstanden til transformatorer omfattende forstås, noe som gjør det mulig å oppdage problemer i god tid og iverksette vedlikeholdsforanstaltninger.

Jiangsu Unita Electrical Equipment Co.,Ltd. （JSZONMA）Før hver transformator settes i produksjon, implementeres et omfattende kvalitetsinspeksjonssystem. Blant disse er temperaturstigningstesten og isolasjonsytelsestesten de sentrale obligatoriske punktene i fabrikkinspeksjonen, med mål om å strengt verifisere termisk stabilitet og elektrisk sikkerhet for produktet, og sikre at hver oljeimpregnert transformator kan operere trygt, pålitelig og stabilt i kraftnettet over en lang periode.