Hvad er transformatorens kølesystem?

Kølesystemet i en transformer er en nøglekomponent for at sikre dens sikre, pålidelige og langsigtede-drift. Dens hovedopgave er effektivt at sprede den varme, der genereres under transformatorens drift (kobbertab og jerntab) ud i det omgivende miljø, og derved holde temperaturen på transformatorens komponenter inden for de tilladte grænser og forhindre, at isoleringsmaterialerne hurtigt ældes eller beskadiges som følge af overophedning.

1. Hvorfor er køling nødvendig?
Under driften af ​​en transformer genererer viklingerne og kernen en stor mængde varme på grund af tab (modstandstab, hvirvelstrømstab osv.), hvilket får temperaturen til at stige. Isoleringsmaterialer (såsom olie og papir) er ekstremt følsomme over for temperatur. Ifølge den klassiske "6-graders-regel" eller "8-graders-regel" halveres levetiden for isoleringsmaterialer omtrent for hver 6-8 graders temperaturstigning. Derfor er effektiv køling nøglen til at forlænge en transformers levetid.

2. Klassificering og koder for kølemetoder
En transformers kølemetode er normalt repræsenteret af bogstavkoder, der følger internationale standarder (f.eks. IEC 60076), bestående af 2-4 bogstaver, der repræsenterer:

Kølemedium: Det første bogstav angiver det interne kølemedium i kontakt med viklingerne.
O: Mineralolie eller syntetisk isolerende væske med et flammepunkt på mindre end eller lig med 300 grader.
K: Insulating liquid with a flash point >300 grader.
L: Isolerende væske med et umålbart flammepunkt (såsom visse syntetiske estere).
G: Gas (såsom luft).
W: Vand.

Cirkulationsmetode: Det andet bogstav repræsenterer cirkulationsmetoden for det interne kølemedium.
N: Naturlig konvektion (varm olie stiger, kold olie falder ned, drevet af temperaturforskel).
F: Tvungen cirkulation (ikke-rettet), olie cirkuleres af en pumpe.
D: Styret tvungen cirkulation, hvor pumpen leder olie direkte ind i specifikke kanaler i viklingerne, hvilket giver højere køleeffektivitet.

Eksternt kølemedium: Det tredje bogstav angiver det eksterne kølemedium.
A: Luft.
W: Vand.

Cirkulationsmetode for det eksterne kølemedium: Det fjerde bogstav angiver cirkulationsmetoden for det eksterne kølemedium.
N: Naturlig konvektion (såsom naturlig luftcirkulation).
F: Tvungen cirkulation (såsom blæser-tvungen luft).

3. Detaljeret forklaring af almindelige kølemetoder

1. Olie-nedsænkede transformatorer
Dette er den mest almindelige kølemetode til krafttransformatorer. Transformatoren er fyldt med transformerolie, som både fungerer som isoleringsmedie og hovedkølemedie.

ONAN (Oil Natural Air Natural)

• Princip: Baserer på naturlig konvektion af olien. Varme genereret af viklingerne og kernen opvarmer transformatorolien. Den varme olie stiger til toppen af ​​olietanken og afgiver varme til luften gennem radiatorer (køleribber eller rør), mens afkølet olie falder ned til bunden af ​​tanken og danner en naturlig cirkulation.
• Karakteristika: Enkel struktur, pålidelig, støj-fri, vedligeholdelses-fri.
• Anvendelse: Små distributionstransformatorer (f.eks. dem, der anvendes i boligområder eller bygninger).

ONAF (Oil Natural Air Forced)

• Princip: En ventilator tilføjes til radiatoren på en ONAN transformer. Når transformatorbelastningen stiger, og temperaturen stiger, starter temperaturregulatoren automatisk blæseren, hvilket tvinger luftstrømmen til at accelerere afkølingen af ​​radiatoren.
• Karakteristika: Væsentlig forbedret kølekapacitet med blæsere, der kan starte og stoppe automatisk baseret på belastning/temperatur, energi-effektive.
• Anvendelse: Mellem til store krafttransformatorer, meget brugt.

OFAF/ODAF (Oil Forced Air Forced / Oil Directed Air Forced)

• Princip: Udover at tilføje en ventilator, er der også tilføjet en oliepumpe. Pumpen tvinger transformerolie til at cirkulere hurtigere gennem radiatorerne. ODAF (directed) teknologien tager dette videre ved præcist at lede olie til kapillarkanalerne i viklingerne, hvilket i høj grad forbedrer køleeffektiviteten på de varmeste punkter (inde i viklingerne).
• Karakteristika: Ekstremt stærk kølekapacitet, relativt kompleks struktur.
• Anvendelse: Store ultra-højspændingstransformatorer, hovedtransformatorer i kraftværker med stor-kapacitet.

OFWF/ODWF (Oil Forced Water Forced)

• Princip: Bruger en olie-til-vandvarmeveksler (køler) i stedet for en luft-kølet radiator. Den varme transformatorolie pumpes ind i køleren, hvor varmen overføres til strømmende kølevand. Den afkølede olie vender derefter tilbage til transformeren.
• Karakteristika: Meget høj køleeffektivitet, ikke påvirket af omgivelsestemperaturen. Det kræver dog et pålideligt vandcirkulationssystem (pumper, rør, ventiler osv.), har høje omkostninger og vedligeholdelseskrav og indebærer en risiko for olie-vandblanding og lækage.
• Anvendelse: Ultra-store transformatorer placeret i områder med rigeligt vand (såsom vandkraftværker) eller områder, hvor pladsmangel forhindrer luftkøling (såsom underjordiske transformerstationer).

2. Tør-transformere af typen
Transformatorer af tørre-type bruger luft (eller fast isolering såsom epoxyharpiks) som internt kølemedium, og deres kølemetode er relativt enkel.
AN (Air Natural Cooling)

• Princip: Baserer på naturlig konvektion af luft og strålingskøling fra transformatorhuset.
• Anvendelse: Tørre-transformatorer med lille-kapacitet.

AF (Forced Air Cooling)

• Princip: Installer blæsere under eller omkring transformatorhuset for at tvinge kølig luft gennem passagerne mellem viklingerne og transportere varme væk.
• Funktioner: Normalt udstyret med intelligent kontrol; blæsere starter automatisk, når belastningshastigheden er høj, hvilket gør det muligt for transformatorens udgangskapacitet at øges med 40%-50%.
• Anvendelse: Tørtransformatorer af middel til stor-kapacitet-, der almindeligvis anvendes i indendørs transformerstationer, bygninger, undergrundsbaner og andre steder med høje brandsikkerhedskrav.

En transformers kølesystem er en kritisk del af dens design, der direkte påvirker transformerens outputkapacitet, driftseffektivitet og levetid. Valg af den passende kølemetode er et resultat af afbalancering af omkostninger, pålidelighed, vedligeholdelseskompleksitet og installationsmiljø.