Primijenjeni rashladni sustavi za energetske transformatore. Vrste hlađenja transformatora

Metode hlađenja. Dizajn transformatora u velikoj je mjeri ovisan o načinu hlađenja nazivna snaga... Povećanjem snage transformatora potrebno je povećati intenzitet njegovog hlađenja. U energetskim transformatorima koriste se sljedeće metode hlađenja za uklanjanje topline iz namota i magnetskog kruga: zrak, ulje i pomoću nezapaljivog tekućeg dielektrika. Svaka vrsta hlađenja ima odgovarajuću oznaku.

Zračno hlađeni transformatori (suhi transformatori). Uz prirodno zračno hlađenje, magnetski krug, namoti i drugi dijelovi transformatora imaju izravan kontakt s okolnim zrakom, pa se hlade konvekcijom zraka i zračenjem. Suhi transformatori (slika 2.18.) Ugrađuju se u zatvorenom prostoru (u zgradama, proizvodnim radionicama itd.), Dok je glavni zahtjev osigurati sigurnost od požara.

U radu su prikladniji od uljnih jer eliminiraju potrebu za periodičnim čišćenjem i zamjenom ulja. Međutim, treba imati na umu da zrak ima manju električnu čvrstoću od transformatorskog ulja, stoga su u suhim transformatorima svi zazori i ventilacijski kanali veći nego u uljnim. Zbog niže toplinske vodljivosti zraka u usporedbi s uljem, elektromagnetska opterećenja aktivnih materijala u suhim transformatorima manja su nego u uljnim transformatorima, što dovodi do povećanja presjeka žica namota i magnetskog kruga. Kao posljedica toga, masa aktivnih dijelova (namota i magnetskog kruga) suhih transformatora veća je od mase uljnih transformatora. Trenutno transformatori suhog tipa imaju kapacitet do 10 MB A, a naponi namota VN do 35 kV. Instaliraju se samo u suho zatvorenim sobama s relativnom vlagom do 80% kako bi se izbjegla prekomjerna vlaga u namotima.

Suhi transformatori s prirodnim zračnim hlađenjem mogu imati otvoreni (C), zaštićeni (SZ) ili zatvoreni (SG) dizajn. Transformatori tipa SZ zatvoreni su zaštitnim kućištem s rupama, a tipa SG - hermetičkim kućištem. Da bi se povećao intenzitet hlađenja, namoti i magnetski krug pušu se protokom zraka iz ventilatora. Zračni minirani suhi transformatori imaju simbol SD.

Transformatori male snage obično se izrađuju s hlađenjem tipa C. U nekim su slučajevima smješteni u kućište ispunjeno termoreaktivnim smjesama na bazi epoksidnih smola ili drugih sličnih materijala. Takvi spojevi imaju visoka svojstva električne izolacije i otpornosti na vlagu. Jednom kad se skrutnu, ne otope se kada povišene temperature i pružaju pouzdanu zaštitu transformatora od mehaničkih i atmosferskih utjecaja.

Uljano hlađeni transformatori. Utransformatori s prirodnim hlađenjem ulja (M), magnetski krug s namotima uronjen je u spremnik ispunjen temeljito pročišćenim mineralnim (transformatorskim) uljem (slika 2.19).

Transformatorsko ulje ima veću toplinsku vodljivost od zraka i dobro uklanja toplinu iz namota i magnetskog kruga transformatora na stijenke spremnika koji ima veću površinu hlađenja od transformatora. Potapanjem transformatora u spremnik s posebnim uljem također se povećava dielektrična čvrstoća izolacije njegovih namota i sprječava vlaga i gubitak izolacijskih svojstava pod utjecajem atmosferskih utjecaja. Uz pravilan rad uljnih transformatora, kada temperatura izolacije na najtoplijem mjestu ne prelazi 105 ° C, transformator može služiti 20-25 godina. Povećanje temperature za 8 ° C dovodi do smanjenja životnog vijeka transformatora za oko pola.

U transformatorima kapaciteta 20-30 kVA oslobađa se relativno mala količina topline, stoga njihovi spremnici imaju glatke stijenke; za snažnije transformatore (20-1800 kVA), površina hlađenja spremnika umjetno se povećava rebrastim ili valovitim zidovima ili okruživanjem spremnika sustavom cijevi u kojima ulje cirkulira zbog koncepta. Da bi se povećao intenzitet hlađenja u transformatorima snage veće od 1800 kVA, na spremnik su pričvršćeni montirani ili odvojeno ugrađeni cjevasti izmjenjivači topline (radijatori) koji su uz pomoć odvojnih cijevi s prirubnicama povezani s unutarnjom šupljinom spremnika. (Slika 2.20, a). U radijatoru postoji povećana cirkulacija ulja i intenzivno hlađenje. Uljni transformatori tipa M koriste se za snage od 10-10000 kV A.

Transformatori snage 10000-63000 kVA obično se izvode puhanjem (tip D). U tom je slučaju prisiljen prijenos topline s površine radijatora puhanjem ventilatora. Svaki radijator pušu dva ventilatora (slika 2.20, b), dok se prijenos topline povećava za 1,5-1,6 puta. U transformatorima s hlađenjem istosmjernog tipa, ulje se pumpa iz spremnika i ispusti kroz zglobne ili odvojeno ugrađene izmjenjivače topline (hladnjake) ispuhane zrakom. Hlađenje s prisilnom cirkulacijom ulja koristi se na kapacitetima od 16000-250000 kVA i više. Hlađenjem ulje-voda zagrijano ulje prolazi kroz vodeno hlađene izmjenjivače topline. Cirkulacija ulja vrši se prirodnom konvekcijom (pri hlađenju tipa MB) ili pomoću pumpe (pri hlađenju tipa C).

Transformatori hlađeni negorivim tekućim dielektrikom. Hlađeni transformatori tipa H i ND izrađuju se s zatvorenim spremnikom, koji je ispunjen negorivim tekućim dielektrikom. Obično se koriste sintetički izolacijski materijali - sovtol i drugi, koji imaju približno ista električna izolacijska svojstva i toplinsku vodljivost kao i transformatorsko ulje. Hlađeni transformatori tipa H i ND su vatrootporni i mogu se ugraditi u zatvorene prostorije. Proizvode se s kapacitetom od 160-2500 kVA pri naponima od 6 i 10 kV.

Sovtol je smjesa polikloriranog bifenila (sovol) s triklorobenzenom, koja se dodaje radi smanjenja viskoznosti i tačke topljenja smjese. Kada se koristi u umjerenoj klimi, sovtol sadrži 65% polikloriranog bifenila i 35% triklorobenzena; za tropske uvjete, odnosno 90, odnosno 10%. Skuplje je od transformatorskog ulja, otrovno, što zahtijeva pažljivo brtvljenje rashladnog sustava.

Zaštita ulja od kontakta s atmosferskim zrakom. Tijekom rada ulje u transformatoru se zagrijava i širi. Kad se opterećenje smanji, ohladi se i vrati na izvorni volumen. Stoga uljni transformatori snage 25 kVA i više imaju mali dodatni ekspanzijska posuda(slika 2.21), spojena na unutarnju šupljinu glavnog spremnika. Kad se transformator zagrije, volumen ulja u konzervatoru se mijenja. Njegov volumen je oko 10% volumena ulja u spremniku. Upotreba ekspandera može značajno smanjiti kontaktnu površinu ulja sa zrakom, što smanjuje njegovu kontaminaciju i vlagu.

Ekspanderi imaju sušilo za zrak napunjeno sorbentom - tvari koja upija vlagu iz zraka koji ulazi u ekspander. Snage od 160 kV A i više, oni su također instalirani termosifonski filtarza kontinuiranu dehidraciju i pročišćavanje ulja. Za pouzdaniju zaštitu ulja od oksidacije transformatori velike snage izrađeni su zabrtvljeni potpunom izolacijom ulja u konzervatoru od atmosferski zrak... To se postiže jastukom formiranim od inertnog plina (dušika) između površine ulja i fleksibilne proširive membrane - zaštita dušikom.Transformatori s zaštitom od dušika mogu se izrađivati \u200b\u200bi bez ekspandera.

Armatura i uređaji za podizanje. Tijekom rada transformatora ulje se zagrijava, razgrađuje i postaje onečišćeno produktima oksidacije (starenjem), pa se periodično čisti ili zamjenjuje. Kako bi se izbjegla opasnost od požara i eksplozije, uljni transformatori postavljaju se na otvorenim ograđenim prostorima ili u posebno izgrađenim prostorijama s vatrootpornim zidovima, nosačima i stropovima. Za punjenje, uzorkovanje, ispuštanje i filtriranje ulja, uljni transformatori opremljeni su odgovarajućim nastavcima (slavine, ventili, čepovi).

Svi transformatori imaju razni uređaji za njihovo podizanje i pomicanje: vijci, kuke, pomični valjci i zakretna kolica.

Uređaji za praćenje stanja ulja i rashladnog sustava. Kako bi nadzirali razinu i temperaturu ulja, uljni transformatori imaju indikatore nivoa i temperature. Pokazivač razine obično se instalira na konzervator, a pokazatelj temperature nalazi se na poklopcu glavnog spremnika. U transformatorima snage do 1000 kVA u tu svrhu koristi se živin termometar, a u transformatorima veće snage i u zatvorenim transformatorima - poseban električni toplinski signalni uređaj. Hlađeni transformatori tipa D, DC i ND imaju dva toplinska alarma, od kojih se jedan koristi za mjerenje temperature gornjih slojeva ulja, a drugi za automatsko upravljanje proces puhanja.

Sustav automatizacije trebao bi osigurati: automatsko uključivanje i isključivanje rashladnog sustava istodobno s uključivanjem i isključivanjem transformatora, regulaciju intenziteta hlađenja ovisno o opterećenju, uključivanje rezervnog hladnjaka umjesto neispravnog, ulazak u rezervni izvor napajanja u slučaju smanjenja ili gubitka snage elektromotora ventilatora i pumpi sustava hlađenja sustava i pripadajućeg alarma o prestanku rada sustava hlađenja. Transformatori s kapacitetom od 10 000 kVA i više također su opremljeni prekidačem za nisku razinu ulja smještenim u konzervatoru, koji signalizira smanjenje razine ulja i automatski isključuje transformator ako je to nedopustivo.

Zaštita transformatora od nezgoda. Kako bi se zaštitili od mogućih nesreća, transformatori snage veće od 1000 kVA imaju posebne plinske releje koji su ugrađeni u cjevovod između glavnog spremnika i ekspandera. U slučaju značajnog ispuštanja eksplozivnih plinova koji nastaju raspadanjem ulja, relej automatski isključuje transformator, sprječavajući razvoj nesreće. Ovi transformatori su također instalirani ispušne cijevi(vidi sl. 2.21), prekriven staklenom membranom. Kada unutarnji tlak naglo poraste, nastali plinovi istiskuju membranu i izlaze u atmosferu, sprječavajući deformaciju spremnika.

Kako bi se spriječila pojava visokog potencijala na NN namotu u slučaju oštećenja izolacije VN namotaja, u transformatorima u kojima NN namot ima napon do 0,69 kV, između ovog namota i osigurača uključen je osigurač uzemljeni spremnik, koji se kvari pri naponu od 1000 V.

23. Uređaj i metode hlađenja transformatora.

Transformatori su uređaji za pretvorbu izmjenične struje i napona, uređaji za pretvaranje koji nemaju pokretne dijelove. Nema značajnih gubitaka snage. Suvremeni transformatori imaju visoku učinkovitost - preko 99%. Transformator se sastoji od nekoliko žičanih namotaja smještenih na magnetskoj jezgri (jezgri) izrađenoj od feromagnetske legure.

Uređaj

Glavni dijelovi transformatora su magnetski krug i namoti.

Magnetska jezgra transformatora izrađena je od čeličnog lima. Prije montaže, listovi su izolirani lakom s obje strane. Ovakav dizajn magnetskog kruga omogućuje značajno slabljenje vrtložnih struja u njemu. Dio magnetskog kruga na kojem su smješteni namoti naziva se štap.

U štapnim transformatorima postoje dvije šipke i dva jarma koja ih spajaju (slika 2, a). Oklopni transformatori imaju razgranati magnetski krug s jednom jezgrom i jarmom, djelomično pokrivajući ("oklopljujući") namote (slika 2, b).

Slika 2 Jednofazni transformatori štapnih (a) i oklopnih (b) tipova

Dizajn jezgre je najčešći, posebno u transformatorima velike i srednje snage. Prednosti ovog dizajna su jednostavnost izolacije namota, bolji uvjeti hlađenja i jednostavnost popravka.

Jednofazni transformatori male snage često imaju oklopnu strukturu, što omogućuje smanjenje veličine transformatora. Osim toga, bočni jarmi štite namot od mehaničkih oštećenja; to je važno za transformatore male snage, koji često nemaju zaštitni poklopac i nalaze se zajedno s drugom električnom opremom na zajedničkom panelu ili u zajedničkom ormariću.

Trofazni transformatori obično se izvode na magnetskom krugu tipa štapa s tri šipke (slika 3).

U transformatorima velike snage koristi se oklopljeni magnetski krug (slika 4) koji, iako zahtijeva malo povećanu potrošnju električnog čelika, omogućuje smanjenje visine magnetskog kruga (H BS< Н с), а следовательно, и высоту трансформатора.

Slika 3. Trofazni transformatorski štapićasti transformator: 1 - magnetski krug; 2 - namoti

Slika 4. Magnetske jezgre oklopnog transformatora: jednofazna (a); trofazni (b)

To je od velike važnosti kada se prevozi u sastavu.

Metodom spajanja šipki s jarmom, magnetske jezgre se razlikuju u međusobnom položaju (slika 5, a) i laminiranim (slika 5, b). U magnetskim jezgrama kundaka šipke i jarmi sastavljaju se odvojeno, a zatim spajaju pomoću zatvarača. Ovakav dizajn magnetskog kruga olakšava postavljanje namota na šipke, jer je za to dovoljno ukloniti samo gornji jaram. Ali tijekom sklopa naboja magnetskog kruga, kada se listovi (trake) sastavljaju "preklapajući", zračni razmak na spoju šipki i jarma može se učiniti minimalnim, što će značajno smanjiti magnetski otpor magnetskog kruga .

Slika 7: Oblik presjeka šipke

Oblik presjeka šipki ovisi o snazi \u200b\u200btransformatora: u malim transformatorima koriste se pravokutne šipke (slika 7, a), u transformatorima srednje i velike snage - stepenaste šipke (slika 7, b, c) s povećanjem broja koraka s povećanjem snage transformatora. Odsjek stubičaste šipke omogućava bolje korištenje područja unutar namota, jer se obod stepenaste šipke približava krugu. U transformatorima velike snage ventilacijski kanali su raspoređeni između čeličnih omotača magnetskog kruga radi poboljšanja prijenosa topline (slika 7, c).

Namoti transformatora izrađeni su od okruglih i pravokutnih žica, izoliranih pamučnom pređom ili kabelskim papirom.

Namoti su cilindrični, smješteni na šipkama, koncentrični (slika 8, a) i disk, smješteni na šipkama u izmjeničnom redoslijedu (slika 8, b).

Magnetska jezgra transformatora zajedno s kućištem ili spremnikom je uzemljena, što osigurava sigurnost servisiranja transformatora u slučaju prekida izolacije namota.

Dvije su mogućnosti međusobnog rasporeda namota na šipkama magnetskih jezgri: odvojeni raspored (na jednoj šipki visokonaponski namot, a na drugoj vrlo rijetko i samo u visokonaponskim transformatorima, jer se time stvaraju bolji uvjeti za pouzdanu izolaciju visokonaponskog namota od NN namota; međutim, u ovom se slučaju opaža porast magnetskog toka propuštanja; najčešći je ujednačeni koncentrični raspored namota na svim šipkama magnetskog kruga (vidi sliku 2, a), jer to osigurava malu vrijednost magnetskog toka propuštanja. U ovom se slučaju NN namot obično nalazi bliže šipki, jer zahtijeva manje električne izolacije od šipke (uzemljene), a zatim sloj izolacije izrađene od kartona ili papira i položeni su VN namotaji.

Dizajn magnetskog kruga. Magnetski krug je strukturna osnova transformatora. Služi za provođenje glavnog magnetskog toka. Da bi se smanjio magnetski otpor na putu ovog protoka i, shodno tome, smanjila struja magnetiziranja, magnetski je krug izrađen od posebnog električnog čelika. Budući da se magnetski tok u transformatoru mijenja tijekom vremena, on se sakuplja iz zasebnih čeličnih limova, međusobno električki izoliranih, kako bi se smanjili gubici od vrtložnih struja u magnetskom krugu. Debljina limova se bira što je manja, to je veća frekvencija napona napajanja. Pri frekvenciji od 50 Hz uzima se da je debljina čeličnih limova 0,35 - 0,5 mm. Izolacija listova provodi se najčešće filmom laka, koji se nanosi s obje strane svakog lista.

U magnetskom krugu razlikuju se šipke i jarmi. Štap je dio magnetskog kruga na kojem su smješteni namoti, a jaram je dio koji ne nosi namote i služi za zatvaranje magnetskog kruga (slika 1).

Ovisno o relativnom položaju šipki, jarma i namota, magnetski krugovi dijele se na štap i oklop. U magnetskim krugovima sa šipkama jarmići se pridržavaju krajnjih površina namota, bez pokrivanja njihovih bočnih površina. U oklopnim magnetskim krugovima jarmi pokrivaju ne samo kraj, već i bočne površine namota, kao da ih prekrivaju oklopom.

Magnetske jezgre jednofaznih transformatora prikazane su na sl. 2 i 3. U oklopnom magnetskom krugu (slika 2) nalazi se jedna šipka i dva jarma koji prekrivaju namote.

Polovina magnetskog toka štapa zatvorena je duž svakog jarma, stoga je površina presjeka svakog jarma 2 puta manja od površine presjeka štapa. U magnetskom krugu šipke (slika 3) nalaze se dvije šipke, od kojih svaka ima polovicu namota 1 i 2. Polovine svakog namota povezane su serijski ili paralelno. Takvim rasporedom namota smanjuju se magnetski tokovi istjecanja i poboljšavaju karakteristike transformatora.

Metode hlađenja

Maksimalno zagrijavanje dijelova transformatora ograničeno je izolacijom čiji radni vijek ovisi o temperaturi grijanja. Što je snaga transformatora veća, sustav hlađenja mora biti intenzivniji.

Prirodno zračno hlađenje transformatora provodi se prirodnom konvekcijom zraka i djelomičnim zračenjem u zraku. Takvi se transformatori nazivaju "suhim". Konvencionalno je prihvaćeno prirodno hlađenje označavati otvorenom verzijom C, sa zaštitnom verzijom - SZ, s hermetički zatvorenom verzijom SG, s prisilnom cirkulacijom zraka (puhanjem) - SD.

Dopušteni višak temperature namota suhog transformatora preko temperature okoline ovisi o klasi toplinske otpornosti izolacije i prema GOST 11677-85 više ne smije biti

60 ° C za klasu A,

75 ° S - za klasu E,

80 ° S - za klasu B,

100 ° S - za klasu F,

125 ° S - za klasu H

Ovaj rashladni sustav je neučinkovit, stoga se koristi za transformatore snage do 1600 kVA pri naponu do 15 kV.

Prirodno hlađenje ulja (M)izvedena za transformatore do 16000 kVA. U takvim se transformatorima toplina koja se oslobađa u namotima i magnetskom krugu prenosi na ulje koje cirkulira kroz spremnik i radijatore, a zatim na okolni zrak. Pri nazivnom opterećenju transformatora u skladu s Pravilima o tehničkom radu (PTE), temperatura ulja u gornjim, najugrijanijim slojevima ne smije prelaziti + 95 ° S.

Za bolje odvođenje topline u okoliš spremnik transformatora opremljen je rebrima, cijevima za hlađenje ili radijatorima, ovisno o snazi.

Hlađenje ulja puhanjem i prirodnom cirkulacijom ulja (D)koristi se za snažnije transformatore. U tom su slučaju ventilatori postavljeni u vanjske hladnjake iz cijevi hladnjaka. Ventilator uvlači zrak s dna i otpuhuje zagrijani gornji dio cijevi. Ventilatori se automatski pokreću i zaustavljaju, ovisno o opterećenju i temperaturi zagrijavanja ulja. Transformatori s takvim hlađenjem mogu raditi s potpuno isključenom eksplozijom, ako opterećenje ne prelazi 100% nazivnog, a temperatura gornjih slojeva ulja nije veća od 55 ° C, kao i bez obzira na opterećenje na negativne temperature okoline i temperatura ulja ne viša od 45 ° C (PTE). Najveća dopuštena temperatura ulja u gornjim slojevima tijekom rada transformatora s nazivnim opterećenjem je 95 ° C.

Prisilno puhanje cijevi hladnjaka poboljšava uvjete za hlađenje ulja, a time i namota i magnetskog kruga transformatora, što omogućuje proizvodnju takvih transformatora snage do 80 000 kVA.

Dijagram rashladnog sustava s eksplozijom i cirkulacijom prirodnog ulja: 1 - spremnik transformatora; 2 - hladnjaci hladnjaka; 3 - ventilator puhala

Hlađenje ulja puhanjem i prisilnom cirkulacijom ulja kroz hladnjake zraka (DC)koristi se za transformatore snage 63000 kVA i više. Hladnjaci se sastoje od tankih rebrastih cijevi koje ventilator puše izvana. Električne pumpe ugrađene u naftovode stvaraju kontinuiranu prisilnu cirkulaciju ulja kroz hladnjake. Zahvaljujući velikoj brzini cirkulacije ulja, velikoj površini hlađenja i intenzivnom puhanju, rashladnici imaju visok prijenos topline i kompaktnost. Ovaj sustav hlađenja može značajno smanjiti dimenzije transformatori. Hladnjaci se mogu instalirati zajedno s transformatorom na isti temelj ili na zasebne temelje pokraj spremnika transformatora.

Shema hlađenja ulja s puhanjem i prisilnom cirkulacijom ulja kroz hladnjake zraka: 1 - spremnik transformatora; 2 - električna pumpa za ulje; 3 - adsorpcijski filter; 4 - hladnjak; 5 - ventilator puhala

Uljno-vodeno hlađenje transformatora s prisilnom cirkulacijom ulja (C)u principu je raspoređen na isti način kao i hlađenje istosmjerne struje, ali za razliku od potonjeg, hladnjaci se u ovom sustavu sastoje od cijevi kroz koje cirkulira voda, a ulje se kreće između cijevi. Temperatura ulja na ulazu u hladnjak ulja ne smije prelaziti 70 ° C. Da bi se spriječilo ulazak vode u uljni sustav transformatora, tlak ulja u hladnjacima ulja u ovom slučaju mora premašiti tlak vode koja u njima cirkulira za najmanje 0,02 MPa (2 N / cm2). Ovaj sustav hlađenja je učinkovit, ali ima prilično složen dizajn i stoga se koristi za transformatore velike snage (160 MBA i više).

Tijekom rada transformatora, namoti i magnetske žice se zagrijavaju zbog gubitaka energije u njima. Maksimalno zagrijavanje dijelova transformatora ograničeno je izolacijom čiji radni vijek ovisi o temperaturi grijanja. Što je snaga transformatora veća, sustav hlađenja mora biti intenzivniji.

Uljno hlađeni energetski transformator je energetski transformator s uljima hlađenim namotima i magnetskim krugom.

Suvremeni uljni transformatori uronjeni u ulje, posebno oni velike snage i visokog napona, hlade se uglavnom uz sudjelovanje ulja, koje također služi kao izvrstan izolacijski materijal. Podrazumijeva se da ulje za potonju svrhu mora imati dobro definirana izolacijska svojstva, posebno mora biti bez vlage. U svrhu hlađenja, ulje bi trebalo biti lagano, barem u zagrijanom stanju, i slobodno bi trebalo prodrijeti u kanale koji su napravljeni u namotima i u jezgri kako bi se olakšala njegova cirkulacija i bolji kontakt s zagrijanijim dijelovima. Uz to, ulje se pri zagrijavanju ne bi smjelo raspadati i na namotima davati smolaste viskozne naslage koje ometaju izmjenu topline između bakra i ulja i razlog su pojave "vrućih" mjesta u transformatoru pogonskog ulja. Ulje za hlađenje ulijeva se u spremnik (ili spremnik) od željeza ili lijevanog željeza, u koji se zatim spušta transformator. Toplina namota i željeza prvenstveno se prenosi na ulje koje ima značajan toplinski kapacitet. Što se tiče samog hlađenja ulja, ono se događa ili prirodnom izmjenom topline između stijenki spremnika i okolnim zrakom, ili prisilnijim metodama.

Opis energetskih transformatora ulja: TMG, OMP, TMEG, OSM1, TSM.

Sustavi hlađenja transformatora za energetsko ulje.

Shematski dijagram hladnjak sustava D: 1-transformatorski spremnik; 2-hladnjački radijatori; Ventilator s 3 puhala

Shematski dijagram hladnjaka istosmjernog sustava: 1-transformatorski spremnik; Električna pumpa s 2 ulja; 3-adsorpcijski filter; 4-hladnjak; Ventilator s 5 puhala

Postoji nekoliko rashladnih sustava za transformator pogonskog ulja:

Prirodno hlađenje ulja (M)
koristi se u energetskim uljnim transformatorima snage do 16000 kV⋅A. U takvim se transformatorima toplina koja se oslobađa u namotima i magnetskom krugu prenosi na ulje koje cirkulira kroz spremnik i radijatore, a zatim na okolni zrak. Pri nazivnom opterećenju transformatora, u skladu s Pravilima o tehničkom radu, temperatura ulja u gornjim, najviše zagrijanim slojevima ne smije prelaziti + 95 ° S. Za bolji prijenos topline u okoliš, spremnik transformatora pogonskog ulja opremljen je rebrima, rashladnim cijevima ili radijatorima, ovisno o snazi.

Hlađenje ulja puhanjem i prirodnom cirkulacijom ulja (D)
koristi se za snažnije energetske transformatore ulja. U tom su slučaju ventilatori postavljeni u vanjske hladnjake iz cijevi hladnjaka. Ventilator uvlači zrak s dna i otpuhuje zagrijani gornji dio cijevi. Ventilatori se automatski pokreću i zaustavljaju, ovisno o opterećenju i temperaturi zagrijavanja ulja. Uljni transformatori uronjeni s takvim hlađenjem mogu raditi s potpuno isključenom eksplozijom, ako opterećenje ne prelazi 1,00% od nominalne, a temperatura gornjih slojeva ulja nije veća od 55 ° C, a također bez obzira na opterećenje pri negativnim temperaturama okoline i temperaturi ulja koja nije viša od 45 ° OD. Maksimum dopuštena temperatura ulje u gornjim slojevima tijekom rada transformatora s nazivnim opterećenjem od 95 ° C. Prisilno puhanje radijatorskih cijevi poboljšava uvjete za hlađenje ulja, a time i namota i magnetskog kruga energetskog transformatora, što omogućuje proizvodnju takvih transformatora snage do 80 000 kV⋅A.

Hlađenje ulja puhanjem i prisilnom cirkulacijom ulja kroz hladnjake zraka (DC)
koristi se za energetske transformatore ulja kapaciteta 63000 kV⋅A i više. Hladnjaci se sastoje od tankih rebrastih cijevi koje izvana puše ventilator. Električne pumpe ugrađene u naftovode stvaraju kontinuiranu prisilnu cirkulaciju ulja kroz hladnjake. Zahvaljujući velikoj brzini cirkulacije ulja, velikoj površini hlađenja i intenzivnom puhanju, rashladnici imaju visok prijenos topline i kompaktnost. Takav sustav hlađenja omogućuje značajno smanjenje ukupnih dimenzija energetskih transformatora ulja. Hladnjaci se mogu instalirati zajedno s transformatorima za snažno ulje na isti temelj ili na zasebne temelje pokraj spremnika transformatora.

Hlađenje ulje-voda prisilnom cirkulacijom ulja (C)
u principu je uređen na isti način kao i hlađenje puhanjem i prisilnom cirkulacijom ulja, ali za razliku od potonjeg, hladnjaci se u ovom sustavu sastoje od cijevi kroz koje cirkulira voda, a ulje se kreće između cijevi. Temperatura ulja na ulazu u hladnjak ulja ne smije prelaziti 70 ° C. Da bi se spriječilo ulazak vode u uljni sustav transformatora, tlak ulja u hladnjacima ulja u ovom slučaju mora premašiti tlak vode koja u njima cirkulira za najmanje 0,02 MPa (2 N / cm2). Ovaj sustav hlađenja je učinkovit, ali ima prilično složen dizajn i stoga se koristi za transformatore velike snage (160 MB⋅A i više).

Glavni elementi sustava hlađenja transformatora za energetsko ulje.

Glavne komponente rashladnih sustava transformatora za ulje su pumpa za ulje, hladnjak ulja, ventilator i adsorber.

Hladnjaci ulja mogu se objesiti na zid spremnika ili smjestiti u blizini transformatora pogonskog ulja, ujedinjeni u skupine (poput GOU) na vlastitom temelju. U pravilu se sustav hlađenja tipa GOU koristi u slučajevima kada hladnjaci ne mogu biti smješteni na zidu spremnika transformatora za energetsko ulje. Sustav GOU povezan je s dva cjevovoda za naftu s rezervoarom transformatora za snažno ulje. Pomoću zglobnog sustava, vibracija pumpi i ventilatora u pogonu prenosi se na zid spremnika. Stoga su se u ranoj proizvodnji uljnih energetskih transformatora s brzim ventilatorima (1500 o / min) vibracije toliko povećale da je bilo slučajeva oštećenja zavarenih šavova što je dovelo do istjecanja ulja iz spremnika i do isključivanja transformator energetskog ulja. U modernim izvedbama koriste se ventilatori s malim brojem okretaja (750 o / min), pa stoga ne postoji opasnost od oštećenja zavarenih mjesta na spremniku transformatora za ulje.

Dovod ulja iz hladnjaka obično se vrši između stijenke spremnika i aktivnog dijela. Međutim, u brojnim izvedbama, kako bi se povećala učinkovitost uklanjanja topline i time isključilo pregrijavanje pojedinih elemenata aktivnog dijela, ulje se dovodi izravno u namot. U ovom slučaju, u donjem dijelu transformatora za ulje (spremnik), sustav za ulje povezan je bakelitnom odvojnom cijevi s donjom izolacijom jarma namota. Takav sustav cirkulacije ulja učinkovitiji je, ali istodobno se rizik od pregrijavanja naglo povećava u slučaju naglog hitnog zaustavljanja kretanja ulja. Ovim dizajnom, kad se protok ulja zaustavi, transformator za snažno ulje ne može nositi teret. Za razliku od energetskih uljnih transformatora sa usmjerenim sustavom hlađenja, transformatori s dovodom ulja u spremnik mogu raditi kratko vrijeme kad se protok ulja zaustavi. Takav je sustav pouzdaniji i u drugom pogledu - u slučaju oštećenja pumpi za ulje, proizvodi raspadanja ulja i abrazije ležajeva ne ulaze izravno u namot i ne zatvaraju zazore, što smanjuje čvrstoću izolacije . Stoga se prilikom izrade dizajna novih transformatora u ekstremnim slučajevima koristi sustav usmjerenog cirkuliranja ulja i uvijek zajedno sa zasitnim uljnim crpkama i finim filtrom.

Odsutnost rotirajućih dijelova u transformatorima smanjuje zagrijavanje transformatora zbog odsutnosti mehaničkih gubitaka, ali ova okolnost komplicira postupak hlađenja, jer isključuje upotrebu samoventilacije u transformatorima. Iz tog razloga, glavna metoda hlađenja transformatora je prirodno hlađenje. Međutim, u transformatorima značajne snage kako bi se povećala specifična elektromagnetska opterećenja, više od učinkovite metode hlađenje. Najčešće korištene metode hlađenja transformatora.
Prirodno hlađenje zrakom.Svi zagrijani dijelovi transformatora u izravnom su dodiru sa zrakom. Njihovo hlađenje nastaje radi zračenja topline i prirodne konvekcije zraka. Ponekad su takvi transformatori opremljeni zaštitnim kućištem s otvorima ili otvorima prekrivenim mrežom. Ova vrsta hlađenja koristi se u transformatorima niski napon kada se instalira u suhim, zatvorenim prostorima.
Prirodno hlađenje ulja.Magnetski krug s namotima smješten je u spremnik napunjen transformatorskim uljem, koji pere zagrijane dijelove transformatora, uklanja toplinu konvekcijom i prebacuje je na zidove spremnika, a ovi se, pak, hlade zračenjem topline i konvekcija zraka. Da bi se povećala ohlađena površina spremnika, izrađuje se rebrasti ili se koriste cjevasti spremnici (vidi sliku 1.13). U transformatorima velike jedinične snage cijevi se kombiniraju u radijatore (spremnike radijatora). Zagrijane čestice ulja podižu se na vrh spremnika i spuštaju se kroz cijevi. Dakle, u dodiru sa stijenkama cijevi, ulje se hladi. Transformatorsko ulje ima visoka električna izolacijska svojstva, stoga, impregnirajući izolaciju namota, poboljšava njegova svojstva i povećava pouzdanost transformatora kada visoki naponi... To je posebno važno za transformatore instalirane na otvorenim površinama. Treba napomenuti da hlađenje ulja komplicira i povećava troškove rada transformatora, jer zahtijeva sustavnu kontrolu kvalitete ulja i njegovu povremenu zamjenu.
Puhanje ulja za hlađenje. Transformatori se isporučuju s električnim ventilatorima koji otpušuju radijatore transformatora. Konvekcija ulja unutar spremnika ostaje prirodna. Ova vrsta hlađenja omogućuje povećanje jedinične snage transformatora za 40 - 50%. Obično se puhanje hlađeno uljem koristi u transformatorima snage preko 10 000 kW. Kada se opterećenje transformatora hlađenog eksplozijom smanji za 50 - 60%, ventilatori se mogu isključiti, tj. Prebaciti na prirodno hlađenje ulja.

Lik: 5.8. Uljano hlađeni transformator s puhanjem i prisilnom cirkulacijom ulja
Hlađenje ulja puhanjem i prisilnom cirkulacijom ulja. Pomoću pumpe 1 (slika 5.8) stvara se prisilna cirkulacija transformatorskog ulja kroz posebne hladnjake 2 sastavljene od cijevi. Istodobno, potreban broj ventilatora 3 stvara usmjerene protoke zraka koji pušu preko površine hladnjačkih cijevi.

Lik: 5.9. Uljno-vodeno hlađenje transformatora
Hlađenje ulje-voda (Slika 5.9). Ulje zagrijano u transformatoru 1 pomoću pumpe 2 pokreće se kroz hladnjak 3, u kojem cirkulira voda. Ovo je najviše učinkovita metoda hlađenje, jer je koeficijent prijenosa topline iz ulja u vodu mnogo veći nego u zrak. U isto vrijeme ulje prolazi kroz hladnjak zraka 4 i filtar 5, gdje se oslobađa od neželjenih nečistoća.

Trenutno se rashladni sustavi prikazani u tablici koriste u domaćim uljnim transformatorima. jedan.

Tablica 1. Sustavi hlađenja za uljne transformatore koji se koriste u domaćoj industriji transformatora

Ovom vrstom hlađenja, toplina koja se oslobađa u aktivnom dijelu i elementima metalne konstrukcije transformatora prenosi se prirodnom konvekcijom u ulje, koje je, pak, daje ambijentalni zrak također prirodnom konvekcijom i zračenjem. U transformatorima male snage (do nekoliko desetaka kV-A) površina prijenosa topline spremnika dovoljna je za uklanjanje oslobođene topline pri normaliziranom prekomjernom temperaturnom ulju. U transformatorima veće snage potrebno ga je umjetno povećati pomoću rebrastih i cjevastih spremnika ili spremnika s ugrađenim ili daljinskim radijatorima.

U transformatorima s kapacitetom većim od 6,3-10 MB-A teško je razviti površinu za prijenos topline spremnika do te mjere da se osigura zadana razina zagrijavanja. To postaje jasno ako uzmemo u obzir da, prema zakonima rasta u nizu sličnih transformatora (tj. U onima u kojima su odgovarajuće linearne dimenzije proporcionalne), s konstantnim elektromagnetskim opterećenjima (indukcija u magnetskom krugu i struja gustoće namota), gubici se povećavaju proporcionalno kocki linearnih dimenzija, dok rashladne površine rastu proporcionalno kvadratu tih dimenzija. Stoga se moraju poduzeti dodatne mjere za poboljšanje hlađenja puhanjem ventilatora na radijatore. To povećava koeficijent prijenosa topline za 1,5-2 puta i, sukladno tome, uklanjanje topline radijatora. Kada temperatura gornjih slojeva ulja padne na 50C, ako je struja opterećenja manja od nazivne, ventilatori se isključuju.

Ovaj sustav hlađenja rijetko se koristi u domaćoj industriji. Takvim sustavom, zbog prisilne cirkulacije ulja pomoću pumpe, postiže se ujednačenija raspodjela temperature ulja po visini spremnika transformatora i smanjenje temperature gornjih slojeva ulja.

U transformatorima kapaciteta od oko 100 MB-A i više, emitirani gubici toliko su značajni da je za njihovo uklanjanje potrebno koristiti posebne hladnjake uljnim zrakom, puhane od ventilatora i opremljene pumpama za prisilnu cirkulaciju ulja. Da bi se povećala učinkovitost puhanja, cijevi u takvim hladnjacima imaju visoko razvijenu rebrastu vanjsku površinu. Zahvaljujući prisilnoj cirkulaciji ulja postiže se ravnomjernija raspodjela temperature ulja po visini spremnika. Razlika u temperaturi ulja na vrhu i na dnu spremnika u ovom je slučaju manja od 10 ° C, dok u prirodnoj cirkulaciji doseže 20-30 ° C. Hladnjaci koje trenutno proizvodi domaća industrija imaju toplinsku snagu od 160-180 kW. U slučaju isključivanja rashladnog sustava, transformatori mogu ostati uključeni vrlo kratko, jer površina za prijenos topline spremnika nije dovoljna ni za uklanjanje gubitaka prazan hod... Nedostatak takvog rashladnog sustava je taj što prijenos topline s namota na ulje ostaje praktički isti kao kod prirodne konvekcije, jer se prisilna cirkulacija ulja događa samo u području između vanjskog namota i zida spremnika transformatora.

Rashladni sustav MB.

U domaćoj industriji transformatora ovaj sustav hlađenja nije raširen. Za hlađenje ulja koristi se voda koja cirkulira cijevima smještenim u gornjem dijelu spremnika, u zoni najtoplijeg ulja. Voda se pumpa kroz cijevi pomoću pumpi.

Ovaj vrlo učinkovit i kompaktan sustav hlađenja koristi se za transformatore velike snage kada je dostupan dovoljno voda (hidroelektrane, vrlo moćne termoelektrane). Omogućuje vam napuštanje istosmjernog rashladnog sustava, koji postaje prilično glomazan s vrlo velikom snagom transformatora. Ovaj sustav hlađenja temelji se na upotrebi hladnjaka za ulje-voda s glatkim ili rebrastim cijevima i kretanju vode kroz cijevi i ulja u prstenastom prostoru. Zahvaljujući konstruktivnim mjerama osigurava se cik-cak kretanje ulja u hladnjaku s poprečnim protokom oko cijevi. Veliki izlaz topline (do 1000 kW i više) i male ukupne dimenzije hladnjaka ulja i vode postižu se zbog povećanja koeficijenta prijenosa topline iz zida cijevi kada se hladi vodom. Kada je ovaj sustav za hlađenje isključen, kao i kod istosmjernog sustava, transformatori također mogu ostati u pogonu vrlo ograničeno vrijeme. Nedostatak ovoga: rashladni sustav s obzirom na intenzitet hlađenja namota jednak je onome kod istosmjernog rashladnog sustava.

Rashladni sustavi s usmjerenom cirkulacijom ulja u NDC i NC namotima.

Moguće je poboljšati hlađenje namota i osigurati ravnomjerniju raspodjelu temperature u njima stvaranjem prisilne (usmjerene) cirkulacije ulja u rashladnim kanalima namota potrebnom brzinom, pružajući potreban temperaturni režim. Ovdje postoje dvije varijante izvođenja - s jednokružnim i dvokružnim shemama cirkulacije ulja. U prvoj varijanti ulje uzeto s vrha spremnika prolazi kroz hladnjake ulje-zrak ili ulje-voda i dovodi se u namote. U drugoj izvedbi, pored krugova za hlađenje ulja sličnih DC ili C sustavima, postoje i neovisni krugovi za hlađenje namota, a ulje koje crpka uzima iz gornjeg dijela spremnika dovodi se, zaobilazeći hladnjake, u donji dio spremnika, a zatim na krugove za hlađenje namota. Druga verzija rashladnog sustava nešto je složenija i skuplja.
Ovaj sustav hlađenja omogućuje, ako je potrebno (na primjer, u transformatorima ograničene snage), povećati elektromagnetska opterećenja, ali komplicira dizajn izolacije i namota, kao i tehnologiju montaže i ispitivanja transformatora (hidraulička ispitivanja ulja potrebni su cirkulacijski krugovi u namotu). Stoga se takvi sustavi koriste u domaćoj konstrukciji transformatora za transformatore kapaciteta 400 MB-A i više.