Prisilni hladnjaci ulja i vode za transformatore
Prisilni{0}}Hladnjaci ulja (FOC)
(I) Princip rada
Prisilni{0}}hladnjaci ulja su zasnovani na osnovnoj logici "prisilna cirkulacija + hlađenje zraka", razbijajući ovisnost prirodnog cirkulacijskog hlađenja ulja o temperaturnoj razlici. Aktivnim pokretanjem protoka ulja radi ubrzanja cirkulacije, značajno poboljšavaju efikasnost odvođenja topline. Prema standardu Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC) 60076-2:2011, njegov način hlađenja je kodiran kao OFAF (Oil Forced-Air Forced), što znači unutrašnja prisilna cirkulacija ulja i eksterna prisilna cirkulacija zraka. Tokom rada, namenska potapajuća pumpa izvlači vrelo ulje iz gornjeg sloja rezervoara, stavlja ga pod pritisak i šalje ga u snop cevi za rasipanje toplote tela hladnjaka. Istovremeno se pokreće ventilator za hlađenje, tjerajući zrak da brzo struji preko površine cijevi za rasipanje topline. Kroz provođenje toplote i konvekciju, toplota u vrelom ulju se brzo prenosi na vazduh. Ohlađeno transformatorsko ulje ima nižu temperaturu i povećanu gustoću, teče natrag na dno spremnika transformatora kroz donju spojnu cijev kako bi ponovno ohladilo jezgro i namotaje, formirajući potpunu petlju za rasipanje topline u prisilnoj cirkulaciji ulja koja kontinuirano uklanja toplinu stvorenu tijekom rada opreme.
(2) Strukturni sastav
Prisilni hladnjak ulja se uglavnom sastoji od tijela hladnjaka, potopljene pumpe, ventilatora za hlađenje, sistema cjevovoda za ulje, električne kontrolne kutije i pomoćnih zaštitnih komponenti. Tijelo hladnjaka obično ima cijev-rebrastu strukturu, sa cijevima za rasipanje topline napravljenim od -otpornih na koroziju, bakrenih ili aluminijumskih cijevi visoke -termalne- provodljivosti, sa vanjskim rebrima kako bi se povećala površina rasipanje topline. Potopna pumpa, kao izvor energije za cirkulaciju ulja, ima visoku efikasnost, nisku buku i otpornost na koroziju ulja, osiguravajući stabilnu cirkulaciju ulja. Ventilator za hlađenje je uglavnom ventilator aksijalnog protoka, kontrolisan temperaturnim senzorom, a pokreće se tek kada temperatura ulja dostigne zadatu vrijednost, postižući rad-uštede energije. Električna kontrolna kutija je odgovorna za cjelokupnu kontrolu pokretanja i zaustavljanja pumpe za ulje i ventilatora, a također integrira funkcije praćenja temperature i protoka ulja. Komponente pomoćne zaštite uključuju indikatore protoka ulja i signalizatore diferencijalnog pritiska, koji mogu izdati alarmne signale u slučaju kvara u cirkulaciji ulja ili abnormalnih razlika u pritisku{10}}ulje, vode, osiguravajući sigurnost opreme.
(3) Osnovne karakteristike i scenariji primjene
Osnovna prednost prisilnih hladnjaka ulja je njihova visoka efikasnost odvođenja topline. U poređenju sa metodama hlađenja vazduhom potopljenim u ulje (ONAF), njihova efikasnost odvođenja toplote može se povećati za više od 30%, što može zadovoljiti potrebe za rasipanjem toplote velikih transformatora pod velikim opterećenjem; Konstrukcija je relativno kompaktna i može se direktno montirati na tijelo transformatora, uz malu površinu i umjereno opterećenje održavanja; Snažna prilagodljivost, može podesiti kapacitet odvođenja topline povećanjem ili smanjenjem broja aktivnih hladnjaka u skladu s promjenama u opterećenju transformatora i postići usklađivanje između opterećenja i odvođenja topline.
Njegovi scenariji primjene uglavnom se fokusiraju na velike visokonaponske- transformatore, posebno energetske transformatore sa naponskim nivoima od 220kV i više i kapaciteta od 120MVA ili više, koji se široko koriste u trafostanicama, elektranama, industrijskim postrojenjima i drugim scenarijima. U specijalnim scenarijima kao što su fleksibilne ravne-na-konvertorske stanice sa srednjim kanalom, nisko{6}}prisilni hladnjaci ulja se također koriste za smanjenje radne buke, u kombinaciji sa niskošumnim potopnim pumpama, kako bi se smanjio uticaj rada opreme na okolinu.
Prisilni hladnjaci vode (FWC) za transformatore
(1) Princip rada
Prisilni vodeni hladnjak usvaja dvostruki način prisilnog hlađenja "prisilna cirkulacija ulja+vodeno hlađenje", a njegov standardni način hlađenja je kodiran kao OFWF (Oil Forced Water Forced), što znači unutrašnju prisilnu cirkulaciju ulja i eksternu prisilnu cirkulaciju vode. Osnovna logika je korištenje visokog specifičnog toplinskog kapaciteta i toplotne provodljivosti vode u poređenju sa zrakom, te postizanje efikasnog odvođenja topline kroz razmjenu topline ulja-vode. Tokom rada, potapajuća uljna pumpa izvlači vrelo ulje iz rezervoara za ulje transformatora i šalje ga u izmenjivač toplote ulje{4}}voda (telo hladnjaka). Istovremeno, cirkulaciona pumpa za vodu pumpa rashladnu vodu (uglavnom industrijska cirkulišuća voda ili rečna voda) u drugi kanal izmenjivača toplote. Vruće ulje i rashladna voda teku u suprotnim smjerovima unutar izmjenjivača topline, a kroz termičku provodljivost, toplina u vrelom ulju se brzo prenosi na rashladnu vodu; Ohlađeno transformatorsko ulje teče natrag u rezervoar za ulje kako bi nastavilo da učestvuje u ciklusu hlađenja, dok se rashladna voda koja apsorbuje toplotu ispušta iz hladnjaka. Nakon naknadnog tretmana hlađenja, može se reciklirati ili direktno isprazniti, formirajući dvostruki rashladni krug "cirkulacija ulja + cirkulacija vode".
Važno je napomenuti da je tokom rada potrebno osigurati da pritisak ulja bude veći od pritiska vode. Ako cijev za izmjenu topline pukne i voda uđe u transformatorsko ulje, to će uzrokovati oštećenje izolacije i izazvati katastrofalne nesreće. Stoga ovaj sistem ima izuzetno visoke zahtjeve za performanse zaptivanja.
(2) Strukturni sastav Struktura hladnjaka za prisilnu vodu je složenija od one kod hladnjaka za prisilno ulje, uglavnom se sastoji od tijela hladnjaka, potopljene pumpe za ulje, pumpe za cirkulaciju vode, sistema cjevovoda za ulje{1}}, električne kontrolne kutije i sigurnosnih zaštitnih uređaja. Tijelo hladnjaka (izmjenjivač topline ulje-voda) sastoji se od jedne uljne komore i dvije vodene komore. Uljna komora je ispunjena gusto zbijenim rashladnim cijevima kroz koje struji rashladna voda. Vanjska uljna komora podijeljena je na nekoliko kanala pomoću pregrada, osiguravajući da vruće ulje teče krivudavo preko površine rashladnih cijevi, poboljšavajući efikasnost izmjene topline. Vodena komora je podijeljena na gornju i donju komoru, pri čemu je donja vodena komora dalje podijeljena na dvije šupljine, omogućavajući rashladnoj vodi da teče dvosmjerno, dodatno povećavajući rasipanje topline. Sistem cjevovoda-vode je opremljen ventilima, filterima i drugim komponentama za regulaciju protoka ulja i vode, nečistoće u filterima i sprječavanje začepljenja cijevi. Pored indikatora protoka ulja i signala diferencijalnog pritiska, sigurnosni zaštitni uređaji uključuju komponente za praćenje nivoa vode i nadzor pritiska vode za praćenje radnog statusa sistema za cirkulaciju vode u realnom vremenu i pravovremeno otkrivanje curenja, nestašice vode i drugih problema.
(3) Osnovne karakteristike i scenariji aplikacija
Najveća prednost prisilnih hladnjaka vode je njihova izuzetno visoka efikasnost odvođenja topline. Za isti kapacitet hlađenja, njihova zapremina je mnogo manja od prisilnih hladnjaka ulja, lakši su i rade sa nižom bukom (bez buke ventilatora), što olakšava instalaciju u zatvorenom prostoru i čini ih pogodnim za scenarije sa strogim zahtjevima za bukom i prostorom. Istovremeno, na njihov efekat odvođenja toplote manje utiče temperatura okoline, održavajući stabilne performanse odvođenja toplote u okruženjima sa visokim-temperaturama, što ih čini pogodnim za transformatore koji rade pod visokim opterećenjem i uslovima visoke temperature.
Njihova ograničenja uglavnom leže u visokoj složenosti sistema, visokim zahtjevima za kvalitetom rashladne vode i stabilnosti snabdijevanja, potrebom za redovnim održavanjem sistema cirkulacije vode, dopunom vode za hlađenje, dodavanjem antifriza i čišćenjem izmjenjivača topline; i relativno kratak vijek trajanja sistema{0}}hlađenih vodom, što otežava postizanje istog vijeka trajanja kao i transformator (obično 40 godina fizičkog vijeka), povećavajući kasnije troškove održavanja i učestalost zamjene opreme.
Scenariji primjene uglavnom su koncentrisani u područjima sa bogatim vodnim resursima i lakom odvodnjom, kao što su glavni transformatori u zgradama hidroelektrana; i na mestima sa ograničenim prostorom i strogim zahtevima za buku, kao što su podzemne podstanice, podstanice u urbanim sredinama i centri podataka. Mogu se koristiti i za hlađenje transformatora ultra-velikog kapaciteta kako bi se zadovoljile potrebe za disipacijom topline pod ekstremnim opterećenjima.
Kao osnovna rashladna oprema transformatora, rashladni rashladni uređaji za prisilno ulje i rashladni uređaji za prisilnu vodu, svojom jedinstvenom strukturom i performansama, prilagođeni su različitim scenarijima primjene i zajedno daju garancije za siguran i stabilan rad transformatora. Prisilni hladnjaci ulja postali su glavni izbor za hlađenje velikih transformatora zbog svoje jednostavne strukture, praktičnog održavanja i snažne prilagodljivosti; Prisilni hladnjaci vode igraju nezamjenjivu ulogu u posebnim scenarijima zbog svoje visoke efikasnosti u odvodu topline, niske buke i kompaktnosti.
Uz kontinuirani razvoj elektroenergetskog sistema, tehnologija hladnjaka će se nastaviti optimizirati, a inteligencija, efikasnost i očuvanje energije će postati ključni smjer razvoja u budućnosti. U praktičnim primenama, neophodno je naučno odabrati i standardizovati održavanje na osnovu faktora kao što su operativni zahtevi i okruženje ugradnje transformatora, u potpunosti iskoristiti efikasnost rashladnog sistema za hlađenje, produžiti životni vek transformatora, obezbediti siguran, efikasan i stabilan rad elektroenergetskih sistema i obezbediti solidnu podršku za prenos i snabdevanje električnom energijom.
