EN
Dôležitosť výkonu odvádzania tepla pre transformátory naplnené olejem sa prejavuje predovšetkým priamym vplyvom na prevádzkovú životnosť a bezpečnosť elektrického transformátora. Životnosť transformátora je v značnej miere určená stupňom starnutia izolačného systému z oleja a papiera, pričom tepelné starnutie je najvýznamnejším faktorom spôsobujúcim zhoršenie izolácie. Pre každý časový úsek, počas ktorého izolačný materiál pracuje nad svojou návrhovou teplotou, sa rýchlosť starnutia zvyšuje exponenciálne. Efektívne odvádzanie tepla preto môže účinne kontrolovať teplotu horúceho bodu vinutí – ide o kľúčový ukazovateľ na vyhodnotenie prevádzkového stavu a zostávajúcej životnosti transformátora.
Ak je odvod tepla zlé a vnútorná teplota príliš vysoká, nielenže sa zrýchli degradácia izolačného oleja a pevných izolačných materiálov, čím sa zníži izolačný výkon, ale môže to tiež spôsobiť poruchy zariadenia a dokonca ovplyvniť stabilný chod celého elektrického rozvodného systému. Môžeme povedať, že dobrý odvod tepla je základnou predpokladom pre bezpečný a stabilný prevádzkový režim transformátora pri menovitom zaťažení a dosiahnutie jeho navrhovanej životnosti (zvyčajne až 30 rokov alebo viac).
Kľúčové faktory ovplyvňujúce odvod tepla transformátory namočené do oleja
Účinnosť odvodu tepla u olejom chladených rozvodných transformátorov je v podstate výsledkom synergického pôsobenia cirkulácie oleja a konvekcie vzduchu. Základné faktory ovplyvňujúce tento proces možno analyzovať z dvoch hlavných hľadísk: vnútorného stavu cirkulácie oleja a vonkajších podmienok chladenia.
- Vnútorná cirkulácia oleja a konštrukčný návrh sú základom odvodu tepla.
Počas prevádzky transformátora sa teplo vyvinuté vinutiami a jadrom prenáša do chladiča prostredníctvom prirodzenej alebo nútenej konvekcie izolačného oleja. Štúdie ukázali, že rýchlosť toku oleja má významný vplyv na teplotný nárast: keď sa rýchlosť toku oleja zvýši z 0,05 m/s na 0,20 m/s, maximálna teplota jadra sa môže znížiť o 11,62 K. Vnútorná štruktúra olejových kanálov je tiež rozhodujúca. Rozšírenie horizontálnych olejových kanálov alebo primerané umiestnenie olejových prekážok môže účinne zlepšiť cirkuláciu v oblastiach olejového toku s nízkou rýchlosťou, čím sa zníži priemerná teplota vinutí.
- Vonkajšia metóda chladenia a vonkajšie podmienky určujú účinnosť odvádzania tepla.
Chladenie sa klasifikuje podľa účinnosti ako samochladenie v oleji (ONAN), chladenie v oleji s príruckou (ONAF) a nútené cirkulujúce olejové chladenie vzduchom (OFAF). Chladenie vzduchom môže zlepšiť účinok odvádzania tepla o 150 % až 200 % v porovnaní so samochladením. Okrem toho čím vyššia je teplota prostredia, tým menší je rozdiel teplôt pri odvádzaní tepla a tým horší je účinok. Inovatívne návrhy tiež neustále prekonávajú tradičné obmedzenia, napríklad pridaním vystupujúcich štruktúr na stene olejovej nádrže, aby sa porušila tepelná hranica vrstvy, čím sa zníži teplota horúceho bodu o 10,6 K.
Záverom možno povedať, že optimalizácia odvádzania tepla transformátora vyžaduje koordinovaný prístup z hľadiska vnútornej štruktúry olejových kanálov, výberu metódy chladenia a nových technológií zvyšovania výmeny tepla, aby sa účinne kontroloval nárast teploty horúceho bodu a spomalovalo starnutie izolácie.
Ako určiť chladiaci výkon transformátora?
Na posúdenie, či chladiaci výkon vyhovuje štandardom, sa používajú metódy od štandardnej verifikácie po online monitorovanie:
- Štandardný test teplotného nárastu (pred odoslaním z výroby a pred uvedením do prevádzky):
Toto je základné kritérium pre posúdenie. Podľa národných noriem sa simulujú menovité zaťaženie a meria teplotný nárast jednotlivých častí transformátora (rozdiel medzi teplotou a teplotou prostredia) s cieľom zabezpečiť, aby nepresiahol stanovené limity. Test sa zameriava na monitorovanie teplotného nárastu oleja na vrchu a teploty najhorúcejšieho bodu vinutí, čo je kľúčové pre určenie, či chladiaca konštrukcia spĺňa požiadavky.
- Monitorovanie prevádzkového stavu (každodenná prevádzka):
Pre transformátory v prevádzke možno použiť nasledujúce metódy na posúdenie:
• Monitorovanie teploty: Monitorovanie teploty oleja na vrchu je najpriamejšia metóda. Trvalo vysoká teplota oleja zvyčajne indikuje pokles účinnosti chladiaceho systému.
• Posúdenie účinnosti chladiča: Na základe princípu energetickej bilancie a pomocou inžinierskych algoritmov je možné z prevádzkových údajov, ako sú straty zaťaženia a nárast teploty oleja, odvodiť aktuálnu skutočnú účinnosť chladiča a tak zistiť, či sa ochladovacia kapacita zhoršila.
• Detekcia infračerveným tepelným zobrazovaním: Použitím infračerveného tepelného kamery na skenovanie puzdra transformátora a chladičov je možné priamo identifikovať oblasti lokálneho prehrievania alebo nerovnomerného chladenia.
- Špecializované testovanie konkrétnych ukazovateľov:
Ak sa predpokladá problém s chladením, je možné vykonať podrobnejšie testovanie, napríklad meranie tepelnej odolnosti vinutí na výpočet priemerného nárastu teploty vinutí alebo inštalácia optických vláknových senzorov na priame meranie teploty najkritickejšieho horúceho bodu.
Prostredníctvom týchto systematických metód hodnotenia je možné komplexne pochopiť chladiaci stav transformátora, čo umožňuje včasnú detekciu problémov a vykonanie údržbových opatrení.
Jiangsu Unita Electrical Equipment Co.,Ltd. （JSZONMA）Pred každým uvedením transformátora do výroby sa uplatňuje komplexný systém kontrol kvality. Medzi týmito kontrolami sú skúška teplotného stúpania a skúška izolačných vlastností základnými povinnými položkami továrenského preverenia, ktoré má za cieľ prísne overiť tepelnú stabilitu a elektrickú bezpečnosť výrobku a zabezpečiť, aby každý olejom chladený transformátor mohol dlhodobo bezpečne, spoľahlivo a stabilne fungovať v elektrickej sieti.