Yağ daldırılmış bir transformatörün soğutma verimliliği yük kapasitesini nasıl etkiler?

Ne kadar verimli olabilir Yağla daldırılmış transformatör Isı dağıtmak mı? Bu soru, güvenli ve güvenilir çalışma kapasitesini belirlemenin kalbinde yer almaktadır. Transformatör isim plakaları nominal bir KVA'yı ifade ederken, bir birimin işleyebileceği gerçek sürekli yük, soğutma sisteminin etkinliğinden derinden etkilenir. Bu ilişkiyi anlamak, uzun ömürlü veya güvenlikten ödün vermeden transformatör kullanımını optimize etmek isteyen varlık yöneticileri ve elektrik mühendisleri için çok önemlidir.

Temel İlkeler: Isı Üretimi ve Dağılımı
Transformatörler, operasyon sırasında, esas olarak sargılarda ve çekirdek kayıplarda bakır kayıpları (I2R) olmak üzere doğal enerji kayıplarına maruz kalır. Bu kayıplar ısı olarak ortaya çıkıyor. Yağla beslenen transformatörler içinde, bu ısı sargılardan ve çekirdeğten çevredeki yalıtım yağına aktarılır. Isıtmalı yağ daha sonra - doğal olarak (onan) veya zorla (OFAF, ODAF) - ısıyı radyatörlere veya soğutuculara aktararak, nihayet ortam havasına dağıtılır.

Isı Üretimi ∝ Yük2: Bakır kayıpları yük akımının karesi ile artar. Yükü ikiye katlamak, sargılarda üretilen ısıyı dört katır.
Soğutma verimliliği = Isı dağılma oranı: Bu, yağ kalitesi, radyatör yüzey alanı/fan etkinliği (zorla soğutma), ortam sıcaklığı ve temizlik gibi faktörlerle belirlenir.
Soğutma verimliliğinin yük kapasitesi üzerindeki doğrudan etkisi
Transformatörün yalıtım sistemi (öncelikle kağıt/yağ), özellikle sargıların içindeki en sıcak noktada izin verilen maksimum çalışma sıcaklığına sahiptir. Bu sıcaklığın aşılması, yalıtım bozulmasını (yaşlanma) önemli ölçüde hızlandırır, transformatör ömrünü büyük ölçüde kısaltır ve başarısızlık riskini artırır.

Sıcaklık Dengeleme Yasası: Transformatörün kararlı durum çalışma sıcaklığı, içsel olarak üretilen ısı ve soğutma sistemi tarafından dağıtılan ısı arasındaki dengeden kaynaklanır. Daha yüksek yük daha fazla ısı üretir. Yüksek verimli bir soğutma sistemi, bu ısıyı etkili bir şekilde dağıtabilir, sarma sıcaklıklarını (özellikle sıcak nokta) güvenli sınırlar içinde tutarak daha yüksek sürekli yüklemeye izin verebilir.
Darboğaz etkisi: Tersine, verimsiz bir soğutma sistemi bir darboğaz görevi görür. Isıyı yeterince hızla dağıtamaz. Namep plakası derecesinin önemli ölçüde altındaki yüklerde bile, soğutma bozulması durumunda dahili sıcaklıklar aşırı derecede yükselebilir (örn. Tıkanmış radyatörler, bozulmuş yağ, başarısız fanlar, yüksek ortam sıcaklıkları).
Gerçek sürekli kapasitenin belirlenmesi: IEEE C57.91 ve IEC 60076-7 gibi standartlar termal modelleri ve yükleme kılavuzlarını tanımlar. Bunlar, transformatörün tasarımı, soğutma tipini ve sıcak nokta sıcaklıklarını belirtilen sınırlar içinde tutan izin verilen yüklemeyi hesaplamak için geçerli soğutma koşullarını hesaba katar. Soğutma sisteminin verimliliği, bu hesaplamalara birincil girdidir.
Örnek: Mükemmel işleyen onan soğutmasına sahip bir transformatör, sıcak bir yaz gününde isim plakasının% 70'i ile sınırlı olabilir. Tamamen operasyonel soğutma ile aynı birim, aynı gün% 100 veya hatta daha yüksek yükler (termal sınırlar dahilinde) taşıyabilir. Soğutma verimliliği, daha yüksek yükü sağlayan farklılaştırıcı faktördür.
Soğutma verimliliğini etkileyen temel faktörler
Birkaç faktör, yağdan kaynaklanan bir transformatörün kendisini ne kadar iyi soğutduğunu belirler:

Soğutma Tipi ve Tasarım: Onan (doğal yağ, doğal hava) en az verimlidir. OFAF (zorla yağ, zorla hava) ve ODAF (yönlendirilmiş yağ akışı, zorla hava), tasarım koşulları altında doğal olarak daha yüksek yük kapasitelerini destekleyen önemli ölçüde daha yüksek ısı yayılma oranları sunar.
Ortam sıcaklığı: Daha yüksek ortam sıcaklıkları, soğutma sisteminin ısıyı çevreye aktarma yeteneğini büyük ölçüde azaltarak izin verilen yükü düşürür. Soğutma verimliliği, sıcak yağ/radyatörler ile ortam havası arasındaki delta-T'ye (sıcaklık farkı) bağlıdır.
Radyatör/Soğutucu Durumu: Tıkanmış yüzgeçler (toz, enkaz, böcekler, boya), hasarlı tüpler veya tıkanmış hava akışı yolları ısı transfer verimliliğini ciddi şekilde engeller.
Yağ kalitesi ve seviyesi: bozulmuş yağ (oksitlenmiş, yüksek nem, partiküller) ısı transfer kabiliyetlerini ve düşük termal iletkenliği azaltmıştır. Düşük yağ seviyesi ısı transfer ortamını azaltır ve sargıları ortaya çıkarabilir.
Fan ve pompa performansı (zorla soğutma): Başarısız fanlar, pompalar veya kontroller, OFAF/ODAF birimlerinin soğutma kapasitesini hemen sakatlayarak potansiyel olarak çok daha düşük bir onan eşdeğeri kapasitesine geri bırakır.
Harmonikler: Doğrusal olmayan yükler, temel frekans kayıplarının ötesinde sarma kayıplarını (özellikle girdap kayıplarını) artıran harmonik akımlar yaratarak soğutma sisteminin üstlenmesi için daha fazla ısı üretir.
Geliştirilmiş yük özelliği için soğutmayı optimize etme
Soğutma verimliliğinin proaktif yönetimi, güvenli transformatör kullanımını en üst düzeye çıkarmanın anahtarıdır:

Düzenli Muayene ve Bakım: Radyatörlerin/soğutucuların temizlenmesi. Zorunlu soğutma üniteleri için fanların, pompaların ve kontrollerin operasyonel olduğundan emin olun. Düzenli test (DGA, nem, asitlik) yoluyla yağ seviyelerini ve kalitesini doğrulayın. Bozulmuş yağı derhal değiştirin.
Termal İzleme: Üst yağ sıcaklık göstergelerini ve eleştirel olarak, hotspot sıcaklık monitörlerini (takılmışsa) sarma kullanın. Bu sıcaklıklar tribring, yüke göre soğutma performansı hakkında doğrudan bilgi sağlar.
Çevre Yönetimi: Radyatörler/soğutucular etrafında yeterli havalandırma sağlayın. Yüksek yükleme süreleri planlarken ortam koşullarını göz önünde bulundurun. Yüksek dış ısı kaynaklarına yakın transformatörleri bulmaktan kaçının.
Yük Yönetimi: Yükleme kılavuzlarını kullanarak akım soğutma koşullarına ve ortam sıcaklığına dayalı olarak transformatörün termal kapasitesini anlayın. Soğutma yeterliliğini onaylamadan sürekli aşırı yüklerden kaçının. Harmonik yükleri yönetin.
Soğutma Sistemi Yükseltmeleri: Bazı durumlarda, ek radyatörlerin güçlendirilmesi veya mevcut zorla soğutma sistemlerinde fanları yükseltmek, ısı yayılma kapasitesini artırmak için değerlendirilebilir (üretici rehberliğini takiben).

Yağla beslenen bir transformatörün isim plakası KVA'sı statik bir sınır değildir. Gerçek, sürdürülebilir yük kapasitesi, soğutma sisteminin kayıpların ürettiği ısıyı yönetmede etkinliği tarafından dinamik olarak yönetilmektedir. Verimsiz soğutma zor bir kısıtlama görevi görür ve isim plakasının altında bile derecelendirmeyi zorlar. Çalışkan tasarım, bakım ve izleme yoluyla elde edilen optimal soğutma verimliliği, transformatörün tam potansiyelinin kilidini açan ve onlarca yıllık güvenilir hizmet sağlarken daha yüksek elektrik yüklerini güvenli bir şekilde desteklemesine izin veren temel sağlayıcıdır. Soğutma sistemi sağlığına öncelik vermek sadece bakım değildir; Transformatör kullanımını ve varlık değerini en üst düzeye çıkarmak için stratejik bir yatırımdır.