Problemų dėl perkaitimo sprendimas skirstomuosiuose transformatoriuose: palygintos aušinimo technologijos

Problemų dėl perkaitimo sprendimas skirstomuosiuose transformatoriuose: palygintos aušinimo technologijos

Skirstomieji transformatoriai yra kritiškai svarbūs modernių elektros sistemų komponentai, tiekiantys elektrinę energiją iš aukšto įtampos perdavimo tinklų į namus, įmones ir pramonės įmones. Jie sukurti patikimai veikti dešimtmečius, tačiau kaip ir bet kuri elektrinė įranga, jie gali susidurti su našumo problemomis, jei tinkamai nebus valdomi. Vienas didžiausių grėsmių jų eksploatacijos laikui yra perkaitimas.

Perkaitimas Skirstymo transformatoriai gali sukelti izoliacijos degradavimą, sumažėjusį našumą, padidėjusius priežiūros kaštus ir, ekstremaliose situacijose, katastrofišką gedimą. Siekiant sumažinti šiuos rizikos faktorius, inžinieriai ir komunalinių paslaugų įmonės pasikliauja įvairiomis aušinimo technologijomis. Šios sistemos ne tik apsaugo transformatorius nuo terminių pažeidimų, bet ir užtikrina energijos naudingumo koeficientą bei eksploatacinę stabilumą.

Šiame straipsnyje palyginamos skirtingos aušinimo metodai Skirstymo transformatoriai , aptariant jų privalumus, trūkumus ir geriausius pritaikymo būdus.

Perkarimo transformatorų skyriuose supratimas

Prieš nagrinėjant aušinimo technologijas, būtina suprasti, kodėl atsiranda perkarimas. Pagrindinės priežastys yra šios:

• Didelės apkrovos sąlygos : Kai transformatorius veikia esant ar virš nominalios apkrovos ilgą laiką, viduje kauptasi šiluma.

• Ambientinės temperatūros : Transformatoriai, esantys karštuose klimato sąlygose, yra linkę į perkarimą, ypač didžiausio paklausos metu.

• Prasta ventiliacija : Trūkstant oro srauto aplink transformatoriaus korpusą, šiluma gali kauptis.

• Izoliacijos senėjimas : Gadinant izoliaciją, šilumos išsisklaidymo efektyvumas mažėja.

• Elektriniai gedimai : Vidiniai trumpieji jungimai arba apvijų gedimai sukuria lokalizuotus karštus taškus.

Jei nebus tinkamai valdoma, perkaista pagreitina izoliacijos ir kitų komponentų gedimą, sutrumpinant transformatoriaus tarnavimo laiką.

Aušinimo vaidmuo transformatoriaus našume

Aušinimas yra būtinas norint išlaikyti transformatoriaus našumą ir pratęsti tarnavimo laiką. Veiksmingos aušinimo sistemos:

• Palaiko saugias eksploatacines temperatūras.

• Padidina našumą, mažinant šiluminius nuostolius.

• Neleidžia alyvai ir apvijų izoliacijai per anksti sugesti.

• Sumažinkite nenuspėtų pertraukimų riziką dėl terminio perkrovimo.

Šiuolaikinėse elektros tiekimo tinkluose aušinimo technologijų pasirinkimas priklauso nuo transformatoriaus dydžio, vietos, apkrovos profilio ir aplinkos sąlygų.

Aušinimo technologijos skirstymo transformatoriams

1. Natūralus oro aušinimas (ONAN – Alyva natūrali, oras natūralus)

ONAN sistemose transformatoriaus apvijose generuojama šiluma perduodama į alyvą, kuri cirkuliuoja natūraliai viduje. Tada alyva perduoda šilumą transformatoriaus išorinėms paviršiams, kur ji sklinda į aplinkinį orą.

Privalumai:

• Paprasta konstrukcija be judančių dalių.

• Mažas priežiūros poreikis ir aukšta patikimumo lygis.

• Kaina efektyvi mažesniems transformatoriams.

Ribotumai:

• Ribotas aušinimo našumas; neidealus aukštos apkrovos sritims.

• Našumas daugeliu atvejų priklauso nuo aplinkos temperatūros.

Geriausios panaudojimo sritys:
Maži ir vidutinio dydžio skirstymo transformatoriai vėsiose klimato sąlygose.

2. Priverstinis oro aušinimas (ONAF – Alyva Natūrali/Aušinamas Oras Priverstinis)

ONAF aušinimas padeda natūraliam oro aušinimui pridėti ventiliatorius, kurie padidina oro srautą per transformatoriaus radiatorius. Alyva transformatoriuje vis dar cirkuliuoja natūraliai, tačiau priverstinis oras padidina šilumos išsisklaidymo spartą.

Privalumai:

• Geresnis aušinimo našumas lyginant su ONAN.

• Gali išlaikyti laikinus apkrovos pikus.

• Palyginti mažos papildomos išlaidos lyginant su ONAN.

Ribotumai:

• Ventiliatoriams reikia reguliarios priežiūros ir jie suvartoja papildomai energijos.

• Ventiliatorių gedimas gali sukelti greitą temperatūros kilimą esant didelėms apkrovoms.

Geriausios panaudojimo sritys:
Vidutinio ir didelio dydžio skirstymo transformatoriai vietose, kur yra kintamos arba didelės apkrovos.

3. Priverstinis alyvos ir priverstinis oro aušinimas (OFAF)

OFAF sistemose siurbliai cirkuliuoja izoliacinę alyvą per transformatorių ir jo radiatorius, o ventiliatoriai pučia orą per radiatoriaus paviršius, kad būtų pašalinta šiluma.

Privalumai:

• Labai veiksmingas aušinimas dideliems transformatoriams.

• Palaiko didesnes nuolatinės apkrovos be perkaitimo.

• Leidžia įdiegti šiltesniuose klimato zonose.

Ribotumai:

• Aukštesnės pradinės išlaidos ir sudėtingumas.

• Reikia nuolat stebėti siurblius ir ventiliatorius.

• Padidėjęs energijos suvartojimas pagalbinėms sistemoms.

Geriausios panaudojimo sritys:
Didelės talpos skirstymo transformatoriai aukšto paklausos pramonės ar urbanizaciniuose tinkluose.

4. Priverstinis alyvos ir vandens aušinimas (OFWF)

OFWF sistemos naudoja siurblius, kad transformatoriaus alyva cirkuliuotų per šilumokaitį, kuriame vanduo sugeria ir išneša šilumą. Aušinama alyva grąžinama į transformatoriaus baką.

Privalumai:

• Labai efektyvus aušinimas labai dideliems transformatoriams.

• Tinka montuoti uždarose ar po žeme esančiose patalpose, kuriose apribotas oro cirkuliavimas.

• Gali išlaikyti ekstremalias apkrovas ir aplinkos sąlygas.

Ribotumai:

• Reikalingas patikimas vandens šaltinis ir papildoma infrastruktūra.

• Didesnis nutekėjimo ir vandens užteršimo rizika, jei nėra tinkamai prižiūrima.

• Brangesnė nei oru aušinamos sistemos.

Geriausios panaudojimo sritys:
Aukštos galios skirstomieji transformatoriai miestų transformatorių pastotėse, po žeme esančiose patalpose arba atokiaisose vietose, kur yra prieinamas vanduo.

5. Radiatorių ir šilumotiekio patobulinimai

Kai kurie modernūs skirstomieji transformatoriai naudoja pažengusias radiatorių konstrukcijas arba šilumotiekio vamzdžius, kad būtų pagerinta šilumos išsisklaidymas. Šilumotiekio vamzdžiai gali veiksmingiau perduoti šiluminę energiją, leidžiant sukurti kompaktiškesnes transformatorių konstrukcijas neprarandant aušinimo našumo.

Privalumai:

• Geresnis šilumos valdymas kompaktiškose konstrukcijose.

• Gali būti derinamas su kitais aušinimo metodais.

Ribotumai:

• Aukštesnė konstrukcijos sudėtingumo ir kainos lygis.

• Našumas vis dar priklauso nuo aplinkos sąlygų.

Geriausios panaudojimo sritys:
Vietos stokos sąlygose montuojamos sistemos ir modernios išmaniosios elektros tinklų sistemos.

Palyginant aušinimo technologijas

Pasirenkant aušinimo metodą skirstymo transformatoriams, inžinieriai turi sverti efektyvumą, patikimumą ir kainą. Svarbūs įvertinti tokie veiksniai kaip:

• apkrovos profilis : Nuolatinės aukštos apkrovos reikalauja pažengusių aušinimo sistemų.

• Ambientinės temperatūros : Karštuose klimato sąlygose naudingas priverstinis oro ar vandens aušinimas.

• Priežiūros galimybės : Paprastesnės sistemos yra geresnės vietose, kuriose techninė pagalba ribota.

• Įmontavimo vieta : Vidiniuose arba po žeme esančiuose objektuose gali prireikti vandens aušinimo.

• Biudžetas ir viso ciklo kaina : Pradinės išlaidos turi būti vertinamos atsižvelgiant į ilgalaikes eksploatacines sąnaudas.

Prevencinės priemonės, sumažinančios perkaitimą

Net ir esant pažengusiai aušinimo sistemai, aktyvios priemonės gali dar labiau sumažinti perkaitimo riziką:

• Apkrovos valdymas : Venkite ilgalaikio naudojimo virš nominalios galios.

• Reguliarus techninis aptarnavimas : Valykite radiatorius, tikrinkite alyvos lygį, o taip pat peržiūrėkite ventiliatorius arba siurblius.

• Temperatūros stebėjimas : Įdiekite jutiklius, skirtus realaus laiko temperatūros stebėjimui.

• Izoliacijos būklės patikra : Stebėkite ištirpusių dujų analizę (DGA), kad galėtumėte anksti nustatyti izoliacijos gedimo požymius.

• Aplinkos planavimas : Ten, kur įmanoma, užtikrinkite pakankamą vėdinimą ir šešėlį.

Inovacijos transformatorių aušinimo srityje

Pramonė ieško naujų paskirstymo transformatorių aušinimo metodų, kurie padidintų našumą ir sumažintų poveikį aplinkai:

• Aplinkai draugiški aušinimo skysčiai : Vietoj mineralinio alyva naudojamos biologiškai skaidžios ir ugniai atsparios esterinės alievausios.

• Išmanieji aušinimo valdymo įrenginiai : Dirbtinio intelekto valdomos sistemos, kurios pagal realaus laiko apkrovą ir temperatūrą koreguoja ventiliatorių ir siurblių greitį.

• Hibridinės kaitinimo sistemos : Derinami natūralaus ir priverstinio kaitinimo režimai siekiant energijos efektyvumo.

• Fazės pokyčių medžiagos (PCMs) : Akumuliuoja šiluminę energiją per didžiausią apkrovą ir išleidžia ją, kai paklausa mažėja.

Šios inovacijos siekia pratęsti transformatorių eksploatacijos laiką, tuo pačiu mažinant eksploatacinius kaštus ir aplinkos poveikį.

Aplinkos aspektas naudojant kaitinimo technologijas

Kaitinimo sistemos ne tik daro įtaką transformatorių našumui, bet ir turi aplinkos poveikį. Oro pagrindu veikiančios sistemos sunaudoja mažiau vandens, tačiau gali reikalauti daugiau vietos. Vandens pagrindu veikiančios sistemos siūlo didesnį efektyvumą, tačiau reikalauja atsakingo vandens valdymo. Naudojant ekologiškai švarius izoliacinius skysčius, dar labiau sumažėja dirvožemio ir vandens taršos rizika.

Siekdamos užtikrinti atsakingą veiklą, komunalinės įmonės vis dažniau renkasi kaitinimo technologijas, kurios suteikia našumo ir mažesnio aplinkos poveikio balansą.

Išvada

Perkaista yra svarbi problema, susijusi su skirstomaisiais transformatoriais, tačiau yra prieinamų įvairių aušinimo technologijų, kurios gali padėti. Nuo paprasto natūralaus oro aušinimo iki pažengusių alyvos ir vandens sistemų, kiekviena metodika turi savo privalumų ir kompromisinės kokybės.

Tinkamos aušinimo technologijos pasirinkimas priklauso nuo transformatoriaus dydžio, apkrovos sąlygų, klimato ir techninės priežiūros galimybių. Supratus šiuos veiksnius, elektros tiekimo įmonės ir inžinieriai gali užtikrinti transformatorių efektyvų veikimą, išvengti brangių gedimų ir užtikrinti patikimą elektros energijos tiekimą.

Kad technologijos vystosi, galima tikėtis dar efektyvesniais ir ekologiškesniais skirstomųjų transformatorių aušinimo sprendimais. Protingų valdymo sistemų, ekologiškų aušinimo skysčių ir inovacinių šilumos perdavimo medžiagų diegimas ne tik išspręs perkaitimo problemas, bet ir prisidės prie darnesnės elektros energijos infrastruktūros.

DAK

Kas sukelia skirstomųjų transformatorių perkaitimą?

Per didelę apkrovą, blogą vėdinimą, senėjusią izoliaciją, aplinkos šilumą ar elektros gedimus gali kilti perkaitimas.

Koks aušinimo metodas yra veiksmingiausias?

Alyvos ir vandens aušinimo sistemos (OFWF) yra labai veiksmingos, tačiau paprastai naudojamos didelės talpos transformatoriams reikalaujantose sąlygose.

Ar aušinimo sistemos gali pailginti transformatoriaus tarnavimo laiką?

Taip. Palaikant optimalią temperatūrą, aušinimo sistemos sumažina izoliacijos nubrozdinimą ir mechaninį poveikį, todėl ilgėja eksploatacijos laikas.

Ar ekologiškos transformatorių alyvos yra veiksmingos aušinimui?

Taip. Esterio tipo alyvos užtikrina tokį pat ar geresnį aušinimą nei mineralinės alyvos, be to, jos yra biologiškai skaidrios ir atsparios ugniai.

Kaip dažnai reikėtų prižiūrėti aušinimo sistemas?

Reguliarios apžiūros turėtų būti atliekamos bent kartą per metus, o aukštos apkrovos transformatoriams dažnesnės patikros atliekamos ventiliatoriams, siurbliams ir vandens sistemoms.